JPS6181375A - 交流エレベ−タの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、エレベータの巻上げ用電動機として誘導電動
機を用いた交流エレベータの制御装置に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕近年、パワーエ
レクトロニクスやマイクロエレクトロニクスの進歩に伴
い、これまでは制御性能の面から専ら直流電動機が用い
られていた多（の分野に誘導電動機が用いられるように
なった。

エレベータの分野においても、他励界磁巻線を有する直
流電動機を用いた直流エレベータに代って、誘導電動機
を用いた交流エレベータが実用に供されるに至っている
。しかし、従来の誘導電動機による交流エレベータの制
御手段は、単に上記誘導電動機の一次巻線電圧の大きさ
をサイリスタ等を用いて制御するようにした、いわゆる
−数置圧制御手段であった。そのため制御性能には自ず
から限度があった。そこで、制御性能を改善し、さらに
は省電力、省電源設備をはかり得る交流エレベータの制
御装置として、可変電圧・可変周波数制御を行なう如く
構成された制御装置が種々提案されている。上記制御装
置を実現する制御手段の一例としては、誘導電動機の一
次巻線電流を正弦波状に制御する電圧形インバータを用
いた正弦波Ｐ　Ｗ　Ｍ　ｉｌＪ　１１１手段、あるいは
誘導電動機を直流電動機のように制御することを可能と
したベクトル制御手段等がある。これらの制御手段をエ
レベータの制御装置に適用することにより、優れた制御
性能が得られる上、快適な乗心地となる。

しかるに、上記誘導電動機による交流エレベータの制御
装置には次のような問題があった。すなわち、交流エレ
ベータの制御装置は、従来の他励直流電動機による直流
エレベータの制御装置とは大幅に異なっている。たとえ
ば他励直流電動機においては、磁束成分が界磁巻線の電
流にほぼ比例するので、上記界磁電流の値により磁束の
状態を知ることができたが、誘導電動機においては、−
数置流により磁束成分およびトルク成分の制御を合せて
行なわなければ、磁束の状態を知ることができない。し
たがって、エレベータの運転特性に見合った適正な制御
を行なう必要がある。

また、エレベータ特有の運転制御手段として、エレベー
タスタート時の乗かごと、つり合い重りとの不平衡トル
クを補償する制御手段を必要とするが、前記誘導電動機
による制御手段では、−数置流のみで磁束成分およびト
ルク成分を合せて制御するため、制御開始時に適正な不
平衡トルク指令により制御を行なっても、誘導電動機の
二次磁束が二次巻線の抵抗とインダクタンスとで決まる
二次時定数によって立上がり、過渡状態にて発生トルク
の大きさが変化することがある。このため正確なトルク
が即時に得られない場合があり、ブレーキを解放しても
適正な不平衡トルク制御が行なえないおそれがあった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、不平衡トルク制御を含む速度制御が円
滑にかつ高精度に行なわれ、制御性能が向上し、快適な
乗り心地が得られる交流エレベータの制御装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために次の如く構成したこ
とを特徴としている。すなわち、外部から制御指令を与
えられたとき、交流エレベータ駆動用誘導電動機の磁束
成分電流値を磁束成分電流指令装置から指令し、この指
令による励磁制御を開始させる。そして磁束確立検出装
置により上記電動機の二次磁束が確立したことが検出さ
れた後において、加算装置を作動させて不平衡トルク指
令装置から出力される不平衡トルク指令信号に基いてト
ルク成分電流指令信号を得、このトルク成分電流指令信
号によるトルク制御を行なうと共に、交流エレベータの
ブレーキ装置にブレーキ開放指令を与え、このブレーキ
が開放した後に速度指令発生装置および速度演算装置を
作動させ速度制御トルク指令信号を前記加算装置に与え
るようにしたことを特徴としている。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
である。第１図において１はエレベータ−〇− を駆動させる巻上げ電動機として用いられる誘導電動機
であり、２は上記誘導電動機１の可変電圧および可変周
波数の制御を行なう可変電圧・可変周波数制御装置であ
る。３は前記誘導電動機１の一次電流の振幅および周波
数の指令値を演算し上記可変電圧・可変周波数制御装置
２に指令値信号３ａを出力するベクトル制御演算装置で
ある。４はエレベータ巻上げ機の綱車、５はエレベータ
の乗かご、６はつり合い重りであり、上記乗かご５とつ
り合い重り６とは綱車４を介して主索７により接続され
ている。８は上記綱車４の回転を制動させるためのブレ
ーキ、９は上記ブレーキ８を解放するためのブレーキ装
置である。１０はエレベータの速度指令信号１０ａを発
生する速度指令発生装置、１１はエレベータの速度を検
出し速度信号１１ａを出力する速度検出器、１２は上記
速度指令信号１０ａと速度信号１１ａとの偏差に応じて
速度制御指令信号１２ａを出力する速度制御演算装置で
ある。１３は前記乗かご５に設けられた荷重検出器、１
４は上記荷重検出器１３からの荷重信号１３ａに応じて
不平衡トルク指令信号１４ａを発生する不平衡トルク指
令発生装置、１５は上記不平衡トルク指令信号１４ａと
前記速度制御指令信号１２ａとを加算してトルク成分電
流指令信号１５ａを出力する加算装置である。１６は前
記誘導電動機１の磁束成分の大きさを制御するための磁
束成分電流指令信号１６ａを発生する磁束成分電流指令
発生装置、１７は上記磁束成分電流指令値＠１６ａから
二次磁束の大きさを検出し磁束確立信号１７ａを発生す
る磁束確立検出装置である。１８はエレベータの呼出し
信号等のように前記誘導電動機１の制御を開始するため
の種々のエレベータ運転信号１８Δを入力し、前記各装
置２．９，１０．１２．１５．１６に制御開始指令信号
１８ａ〜１８ｆを出力する運転操作指令装置である。こ
の運転操作指令装置１８は、外部からの制御指令を与え
られたとき前記磁束成分電流指令装置からの指令による
励磁制御を開始させ前記磁束検出装置により前記誘導電
動機の二次磁束が確立したことが検出された後に前記加
算装置を動作させてトルク成分電流指令によるトルク制
御を行なわせると共に前記ブレーキ装置にブレーキ開放
指令を与え前記ブレーキが開放した後に速度指令発生装
置および前記速度制御演算装置を動作させる如く運転操
作指令を与えるものとなっている。

次に上記の如く構成された本実施例の動作を説明する。

今、運転操作指令装置１８にエレベータの呼出し等を行
なう部分からエレベータ運転信号１８Ａとして励磁制御
開始指令が与えられると、上記運転操作指令装置１８は
可変電圧・可変周波数制御装置２および磁束成分電流指
令発生装置１６に励磁制御開始を指令するυｊ１［ｌ開
始指令信号１８ａ、１８ｆを出力する。このため上記磁
束成分電流指令発生装置１６は励磁制御開始指令信号１
８ｆに応じてベクトル制御演算装置３および磁束確立検
出装置１７に磁束成分電流指令信号１６ａを出力する。

上記ベクトル制御演算装置３は磁束成分電流指令信号１
６ａに基いて所定のベクトル制御演算を行ない、誘導電
動機１の一次電流の振幅指令値■１および周波数指令値
ωを示す指令値信号３ａを出力する。上記ベクトル制御
演算は次の如く行なわれる。

振幅指令値■１は、磁束成分電流指令発生装置１６から
の磁束成分電流指令値をＩｄ、加算装置１５からのトル
ク成分電流指令値をＩｑとすれば１１＝　　　　　＋　
　ｑ　　　　　　　　　・（１）にて表わされる。一方
、周波数指令値ωは、すべり周波数をωＳ、誘導電動機
１の回転周波数をωｒとすれば ω＝ωＳ＋ωｒ　　　　　　　　　　　・・・（２）に
て表わされる。また上記すべり周波数ωＳは、誘導電動
機１の二次抵抗をＲ２、二次インダクタンスをＬ２とす
れば ωｓ＝　（Ｉａ／Ｉｄ）（Ｒ２／Ｌ２’）ｘ（１＋　（
Ｌ２／Ｒ２＞８）　　　　・・・（３）にて表わされる
。なお（３）式においてＳは微分演算子である。

したがって上記（１）〜（３）式から明らかなように、
エレベータ停止状態すなわちＩ（］＝Ｏ，ωｒ＝０にお
いて励磁制御を開始した場合は、１１＝Ｉｄ。

ω＝０で制御されることになる。

次いで励磁制御開始により、前記誘導電動機１の二次磁
束Φ２は、磁束成分電流指令値１ｄに対し次式で応答す
る。

Φ２＝　［Ｌ２／（１＋　（１２／Ｒ２）Ｓ）］　Ｉｄ
・・・（４） 一方、磁束確立検出装置１７は上記（４）式に基いて二
次磁束Φ２を演算し、二次磁束の２の確立を検出した後
、前記運転操作指令装置１８に磁束確立検出信号１７ａ
を出力する。

第２図は上記二次磁束Φ２の確立を検出する演算を実現
するための磁束確立検出装置１７の具体的な構成を示す
ブロック図である。第２図において２１は演算増幅器、
２２は抵抗値がｒｌ／Ｌ２ｊの抵抗器、２３は抵抗値が
「１」の抵抗器、２４は静電容量がｒＬ２／Ｒ２Ｊのコ
ンデンサ、２５は二次磁束Φ２の設定器、２６は上記演
算増幅器２１の出力信号と設定器２５にて設定された二
次磁束Φ２の設定値とを比較し、出力信号が設定値に達
したとき磁束確立検出信号１７ａを出力する比較器であ
る。なお、二次磁束Φ２は磁束成分電流指令値１ｄに対
し、二次時定数７２＝１２／Ｒ２の遅れをもって立上が
るが、この二次時定数Ｔ２は電動機によりそれぞれ異な
る。しかし上記二次時定数Ｔ２は設計値または誘起電圧
の減衰、すなわち制御状態で電動機を回転させておき、
制御を停止したときの電動機端子電圧の減衰から概略を
知ることができる。

上記磁束確立検出信号１７ａが入力された運転操作指令
装置１８は、加算装置１５に制御開始指令信号１８ａを
出力する。そうすると、上記加算装置１５は不平衡トル
ク指令発生装置１４からの指令値ＩＱＷと速度制御演算
装置１２からの指令値ＩｑＯとを加算してトルク成分電
流指令値ＩＱを求め、前記ベクトル制御演算装置３にト
ルク成分電流指令信号１５ａを出力する。ただしこの状
態では速度制御が開始されていないため、上記トルク電
流成分指令値Ｉｑは不平衡１〜ルク指令値１ｑｗに等し
くなる。

上記ベクトル制御演算装置３においては、トルク成分電
流指令信号１５ａを与えられると、前記（１）〜（３）
式に基いて一次電流の振幅指令値１１および周波数指令
値ωが決定される。この場合、誘導電動機１は停止状態
にあるので、（２１式はω＝ωＳとなる。つまり、不平
衡トルク制御指令が与えられると、−数置流周波数はす
べり周波数により制御されることになる。

一方、発生トルクτと、誘導電動機１の一次巻線に流れ
るトルク成分電流１１Ｑおよび二次磁束Φ２には τ＝　（Ｍ／Ｌ２）１１Ｑ・Φ２　　　　　・・・（５
）なる関係がある。つまり、二次磁束Φ２が確立してい
る状態では、トルクがトルク成分電流１１Ｑに比例する
。したがってトルク成分電流指令値Ｉｑによってトルク
成分電流１１ｑが制御され、トルクが発生する。一般に
、電流制御応答速度は非常に遠いので、不平衡トルク制
御を開始するとトルクは即座に目標値に到達する。

第３図は不平衡トルク指令値ＩＱＷの特性を示す図であ
る。上記不平衡トルク指令値ＩＱＷは、乗かご５とつり
合い重り６とが丁度平衡となるような積載量のとき零と
なり、上記乗かご５とつり合い重り６とが不平衡な状態
に応じて、第３図に示すような特性になる。

前記運転操作指令装置１８は不平衡トルク発生指令を発
生した後、ブレーキ装置９にブレーキ開放指令を制御開
始信号１８ｂとして出力する。ここで、磁束が確立して
いる場合にはトルクの発生が非常に迅速に行なわれるの
で、上記ブレーキ開放指令は不平衡トルク制御指令とほ
ぼ同時に発生させても実用上は何等問題はない。

前記運転操作指令装置１８は上記ブレーキ開放指令によ
るブレーキ８の開放を確認した後、速度指令発生装置１
０および速度制御演算装置１２（〔速度制御開始指令を
信号１８ｃ、１８ｄを出力する。なお、ブレーキ開放の
確認手段は、図示しないがブレーキ開放指令後のブレー
キ動作時間が経過した時点で信号を発生する装置や、ブ
レーキ開放を検出可能なリミットスイッチの動作により
行なうことができる。

前記速度指令発生装置１０は速度制御開始指令によりエ
レベータの運転モードに応じた速度指令信号１０ａを速
度制御演算装置１２に出力する。

そうすると、速度制御演算装置１２において、上記速度
指令信号１０ａと速度検出器１１からの速度信号１１ａ
との偏差に応じて、速度をトルクに追従させるためのト
ルク指令値ＩＱＯが演算され、前記加算装置１５に速度
制御指令信号１２ａが出力される。その結果、前述した
ように加算装置１５にてトルク電流成分指令値Ｔｑが求
められ、ベクトル制御演算装置３にて一次電流の振幅指
令値１１および周波数指令値ωが決定された後、可変電
圧・可変周波数制御装置２にて誘導電動機１の可変電圧
・可変周波数が制御される。

なお、上述した如く動作する運転操作指令装置１８は、
継電器等のシーケンス回路や、ロジックシーケンス回路
あるいはマイクロコンピュータを用いたソフトウェアな
どにより簡単に実坦できる。

第４図は上述した運転操作の流れを示すフローチャー１
〜である。

このように本実施例においては、エレベータの速度制御
装置部分に制御開始信号が与えられると、まず、励磁電
流制御を開始する。その後、二次磁束をシミュレーショ
ンする装置により二次磁束の確立が検出されると、エレ
ベータ特有の制御である不平衡トルク制御が開始され、
さらにブレーキ開放指令が与えられる。そして、ブレー
キの開放が確認されると、速度制御が開始され、速度指
令によりエレベータは所望の速度で運転される。

したがってトルク制御が磁束の確立後に行なわれるため
、不平衡トルクの制御が確実で正確になるばかりでなく
、ブレーキ開放後に速度制御が開始されるので、滑らか
なスタートを実現でき、快適な乗心地が得られる。

ところで、二次磁束Φ２の立上がりは前記（４）式に示
したように二次時定数１２．／Ｒ２によって決まるため
、前記第１の実施例では誘導電動機１の二次時定数が大
きい場合には、磁束の確立までかなりの時間を要する。

そのため、エレベータがスタートするまでに比較的長い
時間を要する場合がある。

第５図は上記問題点を解消する如く構成された本発明の
第２の実施例における磁束成分電流指令発生装置１６′
を示す図である。第５図において５１は磁束成分電流定
格値を設定する第１の設定器、５２は上記定格値より高
いフォーシング電流値を設定する第２の設定器、５３は
演算増幅器、５４．５５．５６はそれぞれ抵抗値が「１
」の抵抗器、５７は磁束指令の急峻な変化を避けるため
に設置された静電容量が「Ｃ」のコンデンサである。ま
た５８・、５９は上記第１．第２の設定器５１．５２か
ら出力される信号の選択を行なうための第１．第２のス
イッチで、第１のスイッチ５８は前記運転操作指令装置
１８からの励磁制御開始指令１８ａと磁束確立信号１７
ａとの両方が与えられたときにオン動作して定格電流値
を磁束成分電流指令値とする。一方、第２のスイッチ５
９は上記励磁制御開始指令１８ａが与えられるとオン動
作してフォーシング電流値を磁束成分電流指令値とし、
磁束確立検出装置１７からの磁束確立信号１７ａが与え
られるとオフ動作する。

第６図は第１の実施例であるフォーシングを行なわない
場合の磁束成分電流指令Ｔｄと二次Ｕｎ束Φ２の立上が
りを示す図で、第７図は第２の実施例であるフォーシン
グを行なった場合の磁束成分電流指令１ｄと二次磁束Φ
２の立上がりを示す図である。第６図と第７図の比較か
ら明らかなように、第２の実施例によれば磁束の確立時
間がＴＮからＴｐに短縮される。したがって、エレベー
タは速やかにスタートすることができる。

なお本発明は前記実施例に限定されるものではない。た
とえば前記実施例では二次磁束Φ２を第２図に示すよう
にシミュレーションによって求めたが、電動機本体に磁
束検出素子を設置して直接磁束の検出を行なうようにし
てもよい。また、誘導電動機１の二次抵抗Ｒ２は温度に
より変化するので、誘導電動機１の固定子の温度を検出
して二次時定数Ｔ２＝１２／Ｒ２の補正を行なうことに
より、磁束の立上がりの検出精度を高めるようにしても
よく、さらに補正値をベクトル制御演算装置の二次抵抗
値に用いることにより、速度制御中の安定性を向上させ
るようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、外部から制御指令を与えられたとき、
交流エレベータ駆動用誘導電動機の磁束成分電流値を磁
束成分電流指令装置から指令し、この指令による励磁制
御を開始させる。そして磁束確立検出装置により上記電
動機の二次磁束が確立したことが検出された後において
、加算装置を作動させて不平衡トルク指令装置から出力
される不平衡トルク指令信号に基いてトルク成分電流指
令信号を得、このトルク成分電流指令信号によるトルク
制御を行なうと共に、交流エレベータのブレーキ装置に
ブレーキ開放指令を与え、このブレーキが開放した後に
速度指令発生装置および速度演算装置を作動させ速度制
ｉｌｌ　ｌ−ルク指令信号を前記加算装置に与えるよう
にしたので、不平衡トルク制御を含む速度制御が円滑に
かつ高精度に行なわれ、制御性能が向上し、快適な乗り
心地が得られる交流エレベータの制御装置を提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の第１の実施例を示す図で、第
１図は構成を示すブロック図、第２図は磁束検出装置の
具体的な構成を示すブロック図、第３図は不平衡トルク
指令発生装置の出力特性を示す特性図、第４図は動作説
明用の流れ図、第５図〜第７図は本発明の第２の実施例
を示す図で、第５図は磁束成分電流指令発生装置の具体
的な構成を示すブロック図、第６図および第７図は作用
効果を説明するための波形図である。 １・・・誘導電動機、２・・・可変電圧可変周波数制御
装置、３・・・ベクトル制御演算装置、５・・・エレベ
ータの乗かご、８・・・ブレーキ、９・・・ブレーキ装
置、１０・・・速度指令発生装置、１１・・・速度検出
器、１２・・・速度制御演算装置、１３・・・荷重検出
器、１４・・・不平衡トルク指令発生装置、１５・・・
加算装置、１６・・・磁束成分電流指令発生装置、１７
・・・磁束掲出装置、１８・・・運転操作指令装置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図 第４図 スタート Ｎ。 １″ １４六石ｌｉ和１１１１ｊｆ率ｈ　　　　　　　　ｈ矢
１体訃内ｌ卸゛１ Ｎ。 １に ■３　　′ ・、・　　Ｎｏ ■臼 不ｆｅｒ１ｇ単１令甲　　　　　　　　　　　　　　　
　ン羊１’Ｍ’。 ｍ々Ｄ　　　゛　”　　　　　　　　　　　　ｎｑｔリ
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９”ｏ″”。 づし　　　　　　　Ｎ。 ＥＳ 漣酔酸即４２ ｑ） 瞭

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流エレベータを駆動させる誘導電動機の磁束成分電流
   値を指令する磁束成分電流指令装置と、この磁束成分電
   流指令装置からの指令信号に基いて前記誘導電動機の二
   次磁束の確立を検出する磁束確立検出装置と、前記交流
   エレベータの速度指令を発生する速度指令発生装置と、
   前記交流エレベータの速度を検出する速度検出器と、こ
   の速度検出器の検出値と前記速度指令発生装置の速度指
   令値との偏差に応じて速度制御トルク指令信号を出力す
   る速度制御演算装置と、前記エレベータの乗かごの荷重
   を検出する荷重検出器と、この荷重検出器の検出値に応
   じて不平衡トルク指令信号を出力する不平衡トルク指令
   発生装置と、この不平衡トルク指令発生装置から出力さ
   れる不平衡トルク指令信号と前記速度制御演算装置から
   出力される速度制御トルク指令信号とを加算してトルク
   成分電流指令信号を出力する加算装置と、この加算装置
   からのトルク成分電流指令信号と前記磁束成分電流指令
   装置からの磁束成分電流指令信号と前記速度検出器から
   の検出値とに基いて前記誘導電動機の一次電流の振幅と
   周波数とを指令するベクトル制御演算装置と、このベク
   トル制御演算装置からの指令に基いて前記誘導電動機の
   可変電圧および可変周波数を制御する可変電圧・可変周
   波数制御装置と、前記交流エレベータのブレーキを制御
   するブレーキ装置と、外部からの制御指令を与えられた
   とき前記磁束成分電流指令装置からの指令による励磁制
   御を開始させ前記磁束検出装置により前記誘導電動機の
   二次磁束が確立したことが検出された後に前記加算装置
   を動作させてトルク成分電流指令によるトルク制御を行
   なわせると共に前記ブレーキ装置にブレーキ開放指令を
   与え前記ブレーキが開放した後に速度指令発生装置およ
   び前記速度制御演算装置を動作させる如く運転操作指令
   を与える運転操作指令装置とを具備したことを特徴とす
   る交流エレベータの制御装置。