JPH072037B2 - エレベータ駆動用のインバータ制御装置 - Google Patents

エレベータ駆動用のインバータ制御装置

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JPH072037B2
JPH072037B2 JP1171570A JP17157089A JPH072037B2 JP H072037 B2 JPH072037 B2 JP H072037B2 JP 1171570 A JP1171570 A JP 1171570A JP 17157089 A JP17157089 A JP 17157089A JP H072037 B2 JPH072037 B2 JP H072037B2
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Nippon Otis Elevator Co
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    • B66B1/24—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration
    • B66B1/28—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、エレベータを駆動する誘導電動機のインバー
タ制御装置に関し、特に、大容量のインバータ制御装置
に関する。
B.発明の概要 本発明は、エレベータを駆動する誘導電動機のインバー
タ制御装置において、 誘導電動機の巻線を電気的に独立した２巻線とし、各巻
線のそれぞれに接続された専用のインバータと、それら
２組のインバータを同一の電流指令で制御する制御系と
を備えることにより、 大容量機に対してもコストアップなしに信頼性を向上
し、非常時運転や故障復帰までの継続運転又は暫定運転
を容易にする技術を提供するものである。
C.従来の技術 一般に、エレベータの駆動は誘導電動機により行われ、
その制御には主としてインバータが使用されている。
第４図は誘導電動機のベクトル制御装置の一例を示す構
成図で、図中41は誘導電動機、42はその速度検出器であ
る。速度検出器42には速度演算部43が接続されていて、
検出された値から速度ωｎを算出し、その速度ωｎと速
度指令Ｎとを突合せてトルク演算部44に入力し、比例積
分によってトルク電流指令Itを求め、このトルク電流It
と励磁電流設定値Ioとから一次電流値I1を一次電流演算
部45で求める。一方、位相演算部46はトルク電流Itと励
磁電流Ioとの位相角φを演算し、すべり周波数演算部47
は、トルク電流Itと励磁電流Ioと電動機の二次時定数τ
２とからすべり周波数ωｓを演算し、このすべり周波数
ωｓは速度検出値ωｎに加算されて一次角周波数ωｏが
得られ、これらの一次電流値I1,位相角φ，角周波数ω
ｏが三相電流演算部48へ入力されて電動機41の一次電流
Ia,Ib,Icが算出される。この電流をインバータ49の電流
指令とすることにより、該インバータ49が電動機41に一
次電流を供給する。
D.発明が解決しようとする課題 上記の如く、エレベータ駆動用の誘導電動機は主として
インバータで制御されるが、インバータ制御の容量範囲
は、初期の小容量機から、近年、逐次大容量化される趨
勢にあり、その具体的な手段としては、パワートランジ
スタを多数並列する方式が普通である。
パワートランジスタは、他の主回路半導体に比較して、
一般に故障率が大きく、また使用上でのテクニックも要
する。従って、そのようなパワートランジスタを多数並
列することは、装置全体の信頼度を著しく低下させるこ
とになる。
一方、エレベータの駆動装置の故障は、乗客を籠中に閉
じ込めることになり、走行中のパワー回路の故障は本質
的に絶対に許されない事故である。小容量機のエレベー
タの場合は、人力で救出駆動が行い得るようになってい
るが、大容量機の場合はトルクの関係で不可能に近く、
その意味でも、パワー回路の故障はあってはならない。
しかし、現在の技術レベルでは故障率をゼロとすること
は非常に困難であり、万一の際の救出方法の検討は担当
者にとって頭の痛い課題である。
本発明は、このような課題に鑑みて創案されたもので、
大容量機に対してもコストアップなしに信頼性を向上さ
せ、非常時運転や故障復帰までの継続運転又は暫定運転
が容易なエレベータ駆動用のインバータ制御装置を提供
することを目的としている。
E.課題を解決するための手段 本発明における上記課題を解決するための手段は、エレ
ベータ駆動用の誘導電動機を制御するインバータ制御装
置において、誘導電動機の巻線を電気的に独立した２巻
線とし、各巻線のそれぞれに接続された専用のインバー
タと、それら２組のインバータを同一の電流指令で制御
する制御系とを備えたインバータ制御装置とするもので
あり、１つの制御系が１つの電流指令を２組のインバー
タへ出力する構成、又は１つの電流指令を1/2分圧し、
それぞれを各インバータへ出力する独立した２つの制御
系とそれらの制御系の変調を同一のタイミングで実行さ
せる１つの搬送波回路とを備えた構成、又はそれぞれ独
立した２つのコンバータを各インバータのパワー要素に
継続する構成を好適とするものである。
F.作用 インバータ装置をインバータ側とコンバータ側とに分け
て考察すると、故障し易いのは一般的にインバータ側で
ある。これは、常に入力より出力の方が大きいことと誘
導電動機の逆起電力を受け易いことに理由がある。その
インバータのパワー部を独立した２個に分割することに
より、一方が故障しても残りでの運転が可能になり、信
頼性は格段に向上する。エレベータ駆動の場合、一般に
定常トルク100％に対して加速トルク分150〜200％のト
ルク余裕を有し、1/2のインバータ出力でも非常時運転
は充分に可能である。
本発明では、誘導電動機の巻線を電気的に独立した２巻
線とし、各巻線に専用のインバータをそれぞれ独立に接
続し、それらの同一の電流指令で制御することにより、
常時は２組のインバータの双方を併用し、一方の故障時
は該故障インバータを切離して健全な他方のみを使用
し、非常時運転や故障復帰までの継続運転又は暫定運転
を容易にして信頼性を向上させようとするものである。
１つの電流指令は、そのまま１つの制御系から２組のイ
ンバータへ送られてもよいし、1/2分圧されて２つの制
御系から２組のインバータへ送られてもよい。故障時に
該インバータを切離すリレー等は、前者の場合は制御系
の後段に配設され、後者の場合は制御系の前段に配設さ
れることになる。また電流指令を1/2分圧する場合は、
それらのPWMを１つの搬送波回路により同一のタイミン
グで実行させる必要がある。
２組のインバータは、そのパワー源であるコンバータを
別個に独立させれば、信頼性は一層向上する。その場
合、故障の際の運転方法としては、1/2電流で1/2トルク
にする方法と、1/2電流で100％トルク−1/2速度にする
方法とがある。
G.実施例 以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。
第１図は、本発明によるインバータ制御装置の一実施例
を示す構成図である。第１図において、10は誘導電動
機、10a及び10bはその巻線、11及び12はインバータ、13
はコンバータ、14は電流制御アンプ、15は振幅変調器、
16は搬送波回路、17は加算アンプである。
誘導電動機10の巻線を互いに独立した２つの巻線10a及
び10bとし、それぞれに誘導巻線ACL1及びACL2を介して
インバータ11及び12を配設する。
電流制御アンプ14、振幅変調器15、搬送波回路16で成る
電流制御系は１つで、１つの電流指令Isによって制御さ
れるが、インバータ出力電流の検出はそれぞれに独立し
た検出器CT1およびCT2で行い、加算アンプ17を介して、
その和により制御する。尚、電流制御系の振幅変調器15
及び搬送波回路16の構成は、実施例に限定されるもので
なく、例えばCPU等によるPWM制御でも差支えない。
振幅変調器15の出力は、通常運転時は、図示しない２つ
のリレーRY1及びRY2が動作して常開接点RY1及びRY2の両
方がオンして電磁開閉器MC1，MC2が動作し、インバータ
11および12の出力回路に挿入された接触子MC1およびMC2
を閉成して主回路が閉路されると当時にインバータ21お
よび22の制御回路が閉成され、２台のインバータ11及び
12に同一のPWM信号が入力され、同時に制御される。イ
ンバータ11又は12のいずれかの故障時は、ヒューズF1又
はF2の“断”信号や検出器CT11又はCT12からの検出信号
（OCT1,OCT2）等により検知し、リレーRY1又はRY2が復
帰してその常開接点RYR1又はRY2をオフにし、インバー
タの出力回路の電極開閉器の接触子MC1又はMC2を開路し
て残りの一方のみを活かす。
一方のインバータのみを使用する場合は、下記の２種の
方法が可能である。但し、必ずしも両方を使用しなくて
もよい。
（１）電流指令を1/2とし、最大電流が通常時の1/2のト
ルク範囲内の加速度で走行させる。
この場合、最高速度まで走行できる。
（２）電流指令を1/2とし、電動機V/F比を従来の約２倍
として、通常時の1/2の電流で通常時と同一の加速度を
得るように運転する。
この場合は、最高速度の1/2までしか走行できない。
上記の２方法のいずれも、1/2の低速運転に限定するな
らば、電動機のV/F比を制御上で変更することにより、1
/2の電流値で従来と同一トルクの出力が可能になり、他
方の故障復帰まで継続運転することが可能になる。
尚、第１図においてコンバータ13側は簡略化してダイオ
ード方式を示したが、大容量機では、インバータ側と同
様に制御可能な構成にし、電源への回生機能を持たせる
のが普通である。その際、DBR方式を採用する等の構成
は自由である。
本実施例では、電流制御部が１系統だけなので、２つの
インバータのオン／オフ・タイミング差は回路素子固体
のバラつき分のみで、小さなACLで充分なバランス効果
を得ることができ、また、タイミング差を考慮する必要
もなく、実際的手段としてCPU内の演算処理でPWMまで制
御することも可能である。更に、調整要素や回路自体が
簡単であり、大容量機のインバータ部が通常複数個のト
ランジスタを並列接続したりインバータを多重接続した
りするのに比べれば、決してコストアップにはならな
い。
第２図は、本発明によるインバータ制御装置の別な一実
施例を示す構成図である。同図において、20は誘導電動
機、20a及び20bはその巻線、21及び22はインバータ、23
はコンバータ、24a及び24bは電流制御アンプ、25a及び2
5bは振幅変調器、26は搬送波回路である。
前記実施例と同様に、誘導電動機20の巻線は互いに独立
した２つの巻線20a及び20bとし、それぞれに誘導巻線AC
L1及びACL2を介してインバータ21及び22を配設する。
電流指令Isは、ASR部からの指令を1/2ずつに振分けて、
電流制御アンプ24a及び振幅変調器25aによる電流制御系
と電流制御アンプ24b及び振幅変調器25bによる電流制御
系との独立した２つの制御系を介してインバータ21及び
22の出力電流を制御する。電流制御アンプ24a及び24bの
出力を振幅変調器25a及び25bでPWM変換する部分では、
各々のオン／オフのタイミングと極性とが合うように、
１つの搬送波回路26からの信号で同時に制御する。
通常制御時は、２つのリレーRY1及びRY2を両方ともオン
にして、インバータ21及び22が１つの電動機20を同時に
制御し、誘導電動機の総電流の1/2ずつを負担する。そ
の際、電流制御アンプ24a及び24bや振幅変調器25a及び2
5b等の微少な誤差によって、インバータ21とインバータ
22はオン／オフのタイミングに差を生じ、誘導電動機20
の逆起電力の影響を受けるが、誘導巻線ACL1及びACL2の
介在によって吸収する。
一方のインバータ21及び22に異常を生じ、ヒューズF1,F
2の“断”信号や検出器CT11又はCT12からの検出信号（O
CT1,OCT2）等により検知された場合は、図示省略したリ
レーRY1又はRY2が復帰してその常開接点RY1又はRY2のい
ずれか一方を開き、電磁開閉器MC1又はMC2が復帰してそ
の接触子MC1又はMC2のいずれか一方をオフにして、故障
インバータを切り離す。そして、電流指令Isは正常時の
２倍を出力するようにするが、総量としては一方のイン
バータの容量を上回らないように留意する。
第２図においても、コンバータ23側は簡略化してダイオ
ード方式を示したが、大容量機では、インバータ側と同
様に制御可能な構成にし、電源への回生機能を持たせる
のが普通である。その際、DBR方式を採用する等の構成
は自由である。
本実施例でも、コストアップなしで、故障復帰まで継続
運転ができ、１種類の搬送波でPWMのタイミングを行う
ため２つのインバータのオン／オフ・タイミング差によ
る電流分担差が少なく、小さなACLで充分なバランス効
果を得るなど、第１の実施例とほぼ同様な作用及び効果
を奏するが、更に、電流制御系が独立した２系統になっ
ているため、２つのインバータの定常的電流分担が確実
に制御でき、また２つのインバータの電気的切離しが自
動で行い得るため、一方のインバータが故障した際、待
ち時間なしに他方のインバータで暫定運転することがで
きる等の長所がある。
第３図は、本発明によるインバータ制御装置の別な一実
施例を示す構成図である。同図において、30は誘導電動
機、30a及び30bはその巻線、31及び32はインバータ、33
a及び33bはコンバータ、34はインバータ制御部、35はコ
ンバータ制御部である。
大容量のエレベータ駆動装置では、エネルギー効率を良
くするため、一般にコンバータ側が電源への回生機能を
備えていて、見掛けの回路構成はインバータ側と全く同
一であることが多い。そこで、本実施例は、インバータ
側だけでなく、コンバータ側も含めて、完全に独立した
２系統制御を主回路に対して行うようにしたもので、そ
れぞれ独立した２つのコンバータ33a及び33bを各インバ
ータ31及び32のパワー要素に接続したものである。
通常時には、インバータ制御部34及びコンバータ制御部
35で成る１組の電流制御部で、コンバータ33a及びイン
バータ31から成る回路とコンバータ33b及びインバータ3
2から成る回路とを制御しているが故障時には、コンバ
ータ33a又は33bの入力側に設けられた検出器CT1又はCT2
からの信号により、図示省略したリレーRY1又はRY2のい
ずれかの接点RY1又はRY2がオフし、電磁開閉器MC1又はM
C2が復帰し、コンバータ33a又は33bの入力側に挿入され
た接触子MC1又はMC2の一方を開き、故障側の回路を切り
離して健全な回路側のみで運転を行う。その運転方法に
は、1/2電流で1/2トルクとして運転する方法と、1/2電
流で100％トルク−1/2速度として運転する方法とがあ
る。
本実施例では、インバータ部分及びコンバータ部分を1/
2容量装置の２並列構成とすることが可能であり、標準
化が容易で、全体的にはコストアップの防止になる。
尚、図中、コンバータをパワートランジスタで示した
が、ダイオード方式やサイリスタ方式等の各種方法が可
能であることは言うまでもない。
H.発明の効果 以上、説明したとおり、本発明によれば、大容量機に対
してもコストアップなしに信頼性を向上させ、非常時運
転や故障復帰までの継続運転又は暫定運転が容易なエレ
ベータ駆動用のインバータ制御装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図と第３図は
本発明の別な一実施例の構成図、第４図は誘導電動機の
ベクトル制御装置の一例の構成図である。 10,20,30……誘導電動機、10a,20a,30a,40b,20b,30b…
…巻線、11,12,21,22,31,32……インバータ、13,23,33
a,33b……コンバータ、14,24a,24b……電流制御アン
プ、15,25a,25b……振幅変調器、16,26……搬送波回
路、34……インバータ制御部、35……コンバータ制御
部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エレベータ駆動用の誘導電動機を制御する
    インバータ制御装置において、誘導電動機の巻線を電気
    的に独立した２巻線とし、各巻線のそれぞれに接続され
    た専用のインバータと、それら２組のインバータを同一
    の電流指令で制御する各インバータの制御系と、これら
    各インバータの制御系に設けられ、インバータ故障時に
    故障インバータの制御系を開路するリレーとを備え、通
    常運転時には２組のインバータを運転し、いずれか一方
    のインバータの故障時には故障インバータの制御系を開
    路し、健全なインバータ側を、その電流指令を通常時の
    1/2として運転するようにしたことを特徴とするエレベ
    ータ駆動用のインバータ制御装置。
  2. 【請求項２】エレベータ駆動用の誘導電動機を制御する
    インバータ制御装置において、誘導電動機の巻線を電気
    的に独立した２巻線とし、各巻線のそれぞれに接続され
    た専用のインバータと、それら２組のインバータを、１
    つの電流指令を1/2づつに振分けてそれぞれ各インバー
    タの出力電流を制御する独立した２つの制御系と、これ
    らの制御系の変調を同一のタイミングで実行させる１つ
    の搬送波回路とを備えたことを特徴とするエレベータ駆
    動用のインバータ制御装置。
  3. 【請求項３】エレベータ駆動用の誘導電動機を制御する
    インバータ制御装置において、誘導電動機の巻線を電気
    的に独立した２巻線とし、各巻線のそれぞれに接続され
    た専用のインバータと、それら２組のインバータにそれ
    ぞれ独立した２つのコンバータを各インバータのパワー
    要素に接続するとともに、通常時は各組のコンバータ及
    びインバータを１組の制御部で制御し、故障時には故障
    側の主回路を切り離して健全な回路側のみ電流指令を通
    常時の1/2として運転するようにしたことを特徴とする
    エレベータ駆動用のインバータ制御装置。
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