JPH1045341A - エレベータ用インバータの速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 釣り合い重りを持たない巻胴式のエレベータ
のかごに加わる下降方向の負荷をインバータの出力電圧
のトルクブーストで補償すると、電動機の電圧・電流が
大きくなってその過熱やインバータ主回路素子の過熱・
破損の原因となる。 【解決手段】 巻胴式エレベータの原動機になる誘導電
動機５を駆動するインバータ４の直流電流から演算部９
ですべり周波数を求め、このすべり周波数を速度指令に
加減算し、これを速度指令として演算部１０でインバー
タの電圧及び周波数を演算するオープンループ制御にお
いて、演算部１０ではエレベータかごの下降方向に常に
加わるトルク分を吸収するため、トルク分に対応した周
波数をインバータの出力周波数に加算又は差し引くこと
で誘導電動機に周波数によるトルクブーストを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エレベータ用イン
バータによる誘導電動機のオープンループ速度制御装置
に係り、特に巻胴式エレベータかごに常に加わる下降方
向のトルクを補償するための速度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エレベータの原動機を誘導電動機とし、
この誘導電動機を可変電圧・可変周波数（ＶＶＶＦ）に
なるインバータによって駆動するにおいて、誘導電動機
の速度制御は、一般的には低速エレベータには電圧形イ
ンバータによるオープンループ制御が採用されている。

【０００３】オープンループ速度制御方式は、速度パタ
ーンに従ってインバータの出力周波数さらには出力電圧
を制御することによって該速度パターンに一致する加
速，定速及び減速を得ようとする。

【０００４】この制御方式では速度検出器を不要にして
低コストになると共に速度検出系の故障に対するバック
アップ手段を不要にするが、電動機速度すなわちエレベ
ータ乗車かごの速度さらには昇降距離データを与える速
度検出系を持たないため、負荷変動（乗員数など）によ
って着床精度が悪くなる。

【０００５】この問題を解消する速度制御方式として、
エレベータの高速一定領域での直流電流を検出すること
によりすべり周波数を求め、このすべり周波数から電動
機速度補正及びトルク補正し、エレベータかごの着床位
置の精度を上げる方式がある（例えば、特開平１−２５
２１９３号公報）。

【０００６】さらに、誘導電動機からエレベータのかご
動作までの機械系での静止摩擦トルクの影響を無くした
すべり周波数を求めるのに、例えば特開平４−３０４１
９６号公報には、誘導電動機の無負荷励磁における直流
電流検出値と、定速運転時の直流電流検出値との差から
すべり周波数に比例した値を求める方法が開示される。

【０００７】一方、エレベータの加速運転には、誘導電
動機の一次抵抗に起因して発生トルクが不足するため、
このトルク補償のためにインバータの出力周波数に対す
る出力電圧の比を高くする、いわゆるトルクブーストが
行われることが多い。

【０００８】このトルクブースト機能を付加したエレベ
ータでは、加速時に速度指令への追従性を高めて乗り心
地を良くするものであり、この態様は、図５の（ａ）又
は（ｂ）に示すようになり、インバータの出力周波数に
対する出力電圧比を一定とする特性ｆＶ₁に対して、斜
線で示すようなトルクブースト量を付加した特性ｆＶ₂
で電動機を運転する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図６は、釣り合い重り
を持たない巻胴式のエレベータの概略構成を示し、電動
機Ａからギアを介してドラム（巻胴）Ｂを駆動し、ドラ
ムＢに巻回するワイヤーＣでエレベータかごＤを直接に
巻上げ／巻下げる。Ｅはシーブ。

【００１０】この巻胴式エレベータにトルクブーストを
適用したオープンループ速度制御では、次のような問題
が生じる。

【００１１】巻胴式エレベータでは、エレベータかごＤ
が常に下がる方向に負荷を発生しており、ブレーキを開
くとエレベータかごＤには下降する力が働く。このた
め、エレベータ制御回路は、昇降制御開始時のブレーキ
の開指令前に電動機に電流を流して釣り合いを取るトル
クを発生させ、このトルクブーストによりエレベータか
ごが下降しないようにしている。

【００１２】この釣り合いの調整は、電動機に直流電流
を流し、ブレーキ開のタイミングでエレベータかごが下
降しないようになるまでトルクブーストの電圧レベルを
上げている。

【００１３】しかし、これでは釣り合いトルクを発生す
るために電動機の電圧・電流が大きくなってしまい、電
動機の過熱やインバータ主回路素子の過熱・破損の原因
となる。

【００１４】本発明の目的は、トルクブースト電圧レベ
ルを上げることなくエレベータかごに加わる下降方向の
トルクを吸収する速度制御装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、巻胴式エレベータの原動機になる誘導電
動機を駆動するインバータの直流電流からすべり周波数
を求め、このすべり周波数を速度指令に加減算すること
によって負荷変化分を補正した速度制御を行なうオープ
ンループ制御方式とし、かつ加速時にトルクブースト制
御を行うエレベータ用インバータにおいて、エレベータ
かごの下降方向に常に加わるトルク分を前記インバータ
の出力周波数制御で吸収する周波数バイアス手段を備え
たことを特徴とする。

【００１６】前記バイアス手段は、エレベータかごを上
昇させる方向では速度指令に比例した出力周波数成分に
該速度指令が零にて最大値となる周波数ブースト分を加
え、エレベータかごを下降させる方向では速度指令に比
例した出力周波数成分に該速度指令が零にて最大値とな
る周波数ブースト分を差し引いた出力周波数とすること
を特徴とする。

【００１７】また、前記バイアス手段は、エレベータか
ごを上昇させる方向では速度指令に比例した出力周波数
成分に一定の周波数ブースト分を加え、エレベータかご
を下降させる方向では速度指令に比例した出力周波数成
分に一定の周波数ブースト分を差し引いた出力周波数と
することを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態を示
す巻胴式エレベータ用誘導電動機の速度制御装置構成図
である。

【００１９】交流電源１の交流電力は整流器２によって
直流電力に変換され、コンデンサ３によって平滑され
る。この直流電力は電圧形インバータ主回路４によって
出力周波数及び電圧が制御された交流電力に変換されて
巻胴式エレベータの原動機になる誘導電動機５に供給さ
れる。

【００２０】インバータ主回路４の運転周波数及び電圧
の制御は、制御装置６からの電圧・周波数制御信号に従
ってベースドライブ回路７に周波数とパルス幅制御され
たゲートパルスを求め、このゲートパルスにより主回路
スイッチのオン・オフ制御が行なわれる。

【００２１】制御装置６はマイクロコンピュータ構成に
され、速度指令演算部８と電流／すべり変換演算部９と
電圧・周波数指令演算部１０とを備え、速度指令をすべ
り周波数ｆ（ｓ）で補正することで電動機速度を速度指
令に一致させる。

【００２２】速度指令演算部８は、エレベータに定めら
れた加減速度を持ちかつ昇降距離（階床移動距離）に応
じた定速度時間を持つ速度パターンを算出発生する。電
圧・周波数指令演算部１０は速度パターンに従った速度
指令にすべり周波数ｆ（ｓ）を加減算した値からインバ
ータ運転周波数及び電圧を求める。この周波数に対する
電圧の演算には、図５の（ａ）又は（ｂ）のようなトル
クブースト調整を行う。

【００２３】電流／すべり変換演算部９は、電流検出器
１１と電流検出回路１２によるインバータ直流電流検出
信号から負荷トルクを検出することなく直接にすべり周
波数ｆ（ｓ）を求める。この演算は、基本的には次式

【００２４】

【数１】ｆ（ｓ）＝（励磁電流）−（定速運転での電
流）×すべり補正係数ｋ の演算によってすべり周波数ｆ（ｓ）を求める。

【００２５】この演算は、電動機の運転速度一定（定
速）時にはインバータ直流電流と電動機の発生トルクが
比例するという特性を利用するもので、電動機の無負荷
運転時の直流電流を予め求めておき、すべり補正係数ｋ
を設定しておくことで定速時の電流検出値を取込むこと
ですべり周波数ｆ（ｓ）を求める。

【００２６】この演算はノイズや検出のバラツキを除く
ために複数回行なうこと、さらにノイズの影響を少なく
するためにフィルタによって一次遅れを持たせることに
よって一層正確なすべり周波数ｆ（ｓ）を求めることが
できる。

【００２７】以上までの構成において、本実施形態では
巻胴式エレベータかごに常に発生する下降方向の負荷を
電動機の発生トルクとして吸収するため、電動機５の周
波数制御を行う。

【００２８】電動機にトルクを発生させる手段として、
周波数を制御する方法がある。この方法を利用し、巻胴
式エレベータ用電動機に与えるインバータの周波数に釣
り合いトルクに相当する分の周波数をバイアス加算す
る。

【００２９】このバイアス加算は、電圧・周波数指令演
算部１０で設定される。電圧・周波数指令演算部１０で
は、速度パターンに従った速度指令にすべり周波数ｆ
（ｓ）を加減算した値からインバータ運転周波数及び電
圧を求め、周波数に対する電圧の演算には、トルクブー
スト調整を行う。

【００３０】ここで、電圧・周波数指令演算部１０は、
インバータの運転周波数を求めた後、この周波数に釣り
合いトルクに相当する分の周波数をバイアス加算してイ
ンバータの運転周波数とする。

【００３１】図２は、電圧・周波数指令演算部１０に与
えられる速度指令に対するバイアス加算の出力周波数特
性を示し、（ａ）には電動機を正転させてエレベータか
ごを上昇（ＵＰ）させる場合を、（ｂ）には電動機を逆
転させてエレベータかごを下降（ＤＯＷＮ）させる場合
を示す。

【００３２】同図中、破線ｆｆ₁は速度指令（演算部８
の指令に演算部９のすべり分を加算したもの）に比例し
た本来の出力周波数特性であり、実線ｆｆ₂はこの速度
指令に釣り合いトルクを発生させるために加算又は減算
した出力周波数特性であり、斜線部分が周波数によるト
ルクブースト量に対応する。

【００３３】ＵＰ方向では、速度指令に比例した周波数
成分に、速度指令が零にて最大値となり、最高周波数に
て零になる周波数ブースト量を加えた出力周波数とす
る。

【００３４】ＤＯＷＮ方向では、速度指令に比例した周
波数成分に、速度指令が零にて最大値となり、最高周波
数にて零になる周波数ブースト量を差し引いた出力周波
数とする。

【００３５】この周波数によるトルクブーストにより、
ＵＰ側ではエレベータかごが下降しない方向のトルクを
有効に発生させ、ＤＯＷＮ側ではエレベータかごが下降
速度を増さない方向のトルクを有効に発生させることが
できる。

【００３６】図３は、本発明の他の実施形態を示すもの
で、電圧・周波数指令演算部１０に与えられる速度指令
に対するバイアス加算の出力周波数特性を示す。同図が
図２と異なる部分は、出力周波数ｆｆ₁に対して一定値
の周波数をトルクブースト量として加え又は差し引いた
出力周波数ｆｆ₂とした点にある。

【００３７】本実施形態では、周波数によるトルクブー
ストに、速度指令に比例する出力周波数に一定値を加算
又は差し引く演算のみで済み、演算が簡単になる。

【００３８】図４は、本発明の他の実施形態を示すもの
で、図２と異なる部分は、最高周波数までの領域の任意
の周波数以下で周波数によるトルクブースト量を加算又
は差し引く点にある。

【００３９】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、巻胴式
エレベータ用インバータにおいて、エレベータかごの下
降方向に常に加わるトルク分をインバータの出力周波数
制御で吸収するようにしたため、インバータの出力電圧
の上昇は加速時のトルクブースト制御分のみとなり、巻
胴式エレベータにおける釣り合いトルクを発生するのに
電動機の電圧・電流を抑制してその過熱やインバータ主
回路素子の過熱・破損を防止できる。

【００４０】また、エレベータかごの昇降動作を安定化
させる方向にブースト成分を加えるため、乗り心地を改
善することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す装置構成図。

【図２】実施形態における周波数制御特性図（その
１）。

【図３】実施形態における周波数制御特性図（その
２）。

【図４】実施形態における周波数制御特性図（その
３）。

【図５】出力電圧によるトルクブースト調整の説明図。

【図６】巻胴式エレベータの概略構成図。

【符号の説明】

４…インバータ主回路、 ５…誘導電動機、 ６…制御装置、 ７…ベースドライブ回路、 ８…速度指令演算部、 ９…電流／すべり変換演算部、 １０…電圧・周波数指令演算部、 １１…電流検出器、 １２…電流検出回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻胴式エレベータの原動機になる誘導電
   動機を駆動するインバータの直流電流からすべり周波数
   を求め、このすべり周波数を速度指令に加減算すること
   によって負荷変化分を補正した速度制御を行なうオープ
   ンループ制御方式とし、かつ加速時にトルクブースト制
   御を行うエレベータ用インバータにおいて、 エレベータかごの下降方向に常に加わるトルク分を前記
   インバータの出力周波数制御で吸収する周波数バイアス
   手段を備えたことを特徴とするエレベータ用インバータ
   の速度制御装置。
2. 【請求項２】 前記バイアス手段は、エレベータかごを
   上昇させる方向では速度指令に比例した出力周波数成分
   に該速度指令が零にて最大値となる周波数ブースト分を
   加え、エレベータかごを下降させる方向では速度指令に
   比例した出力周波数成分に該速度指令が零にて最大値と
   なる周波数ブースト分を差し引いた出力周波数とするこ
   とを特徴とする請求項１に記載のエレベータ用インバー
   タの速度制御装置。
3. 【請求項３】 前記バイアス手段は、エレベータかごを
   上昇させる方向では速度指令に比例した出力周波数成分
   に一定の周波数ブースト分を加え、エレベータかごを下
   降させる方向では速度指令に比例した出力周波数成分に
   一定の周波数ブースト分を差し引いた出力周波数とする
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ用インバ
   ータの速度制御装置。