CN1229275C - 电梯控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电梯控制装置不会影响充电带来的节能效果，并且使用低容量低价格的蓄电池来进行稳定的再生功率控制，它具备变换器(2)、逆变器(4)、蓄电装置(11)、控制蓄电装置充放电的充放电控制电路(15)、控制再生电流控制门的再生控制电路(19A)、充放电状态检测装置(14A)，其中再生控制电路(19A)根据充放电状态的检测值利用占空比不同的多个控制模式来控制再生电流控制门(16)。

Description

电梯控制装置

技术领域

本发明涉及使用蓄电池的节能型电梯控制装置。

背景技术

图8是以往使用蓄电池并控制电梯的控制装置基本构成图。

在图8中，1表示三相交流电源，2表示将由三相交流电源1输出的交流电变换为直流电的由二极管等构成的变换器，由变换器2所变换后的直流电供给直流母线3。4是由后述速度控制装置控制的进行电梯的速度位置控制的逆变器，它将通过直流母线3供给的直流电变换为要求的可变电压可变频率的交流电后供给交流电动机5，由此驱动与交流电动机5直接连接的电梯的提升机6，这样，卷绕在提升机6上的钢丝7控制连接其两端的电梯轿厢8及对重9的升降而将电梯轿厢8内的乘客运送到规定的楼层。

这里，电梯轿厢8及对重9的重量设计为当电梯轿厢8内乘有一半定员时两者重量几乎相等。即，无占空比升降电梯轿厢8时，电梯轿厢8下降时进行动力运行，上升时进行再生运行。相反，乘有定员降电梯轿厢8时，下降时进行再生运行，上升时进行动力运行。

10是由微型计算机等构成的电梯控制电路，它进行电梯整体的管理与控制。11表示设置于直流母线3之间、当电梯再生运行时积蓄电能而在动力运行时与变换器2同时将积蓄的电力供给逆变器4的蓄电装置，它是由蓄电池12以及控制该蓄电池12充放电的DC-DC变换器13构成。

这里，DC-DC变换器13具备降压型斩波电路以及升压型斩波电路，该降压型斩波电路由电抗器13a、与该电抗器串联的充电电流控制门13b、与下述放电电流控制门13d反向并联的二极管13c构成，该升压型斩波电路由电抗器13a、与该电抗器13a串联的放电电流控制门13d以及与上述充电电流控制门13b反向并联的二极管13e构成，充电电流控制门13b以及放电电流控制门13d是由充放电控制电路15根据检测蓄电装置11充放电状态的充放电状态检测器14输出的检测值以及电压检测器18输出的检测值而进行控制。又，对于以往示例中的充放电状态检测器14，是使用设置于蓄电池12与DC-DC变换器13之间的电流检测器。

16与17是设置于直流母线3之间的再生电流控制门与再生电阻，18是检测直流母线3电压的电压检测器，19表示根据下述速度控制电路输出的再生控制指令进行工作的再生控制电路，再生电流控制门16在再生运行条件下，当电压检测器17检测到的电压大于规定值时，根据再生控制电路19的控制进行闭合脉冲宽度的控制，再生功率通过电流流过再生电阻而变换为热能消耗。

20是与提升机6直接连接的编码器，21是速度控制电路，该速度控制电路根据电梯控制电路10发出的指令，按照速度指令以及来自编码器22的速度反馈输出来控制逆变器4的输出电压及输出频率，而由此控制电梯的位置及速度。

下面，对于上述构成的动作进行说明。

当电梯动力运行时，三相交流电源1以及蓄电装置11两者向逆变器4供电。蓄电装置11由蓄电池12以及DC-DC变换器13构成，并且受到充放电控制电路15控制。一般为了构成小型、价廉的装置，要减少蓄电池12的个数，蓄电池12的输出电压也小于直流母线3的电压。而且，直流母线3的电压大致被控制在将三相交流电源1进行整流的电压附近。因此，蓄电池12充电时必须降低直流母线3的母线电压，放电时必须上升直流母线3的母线电压，为此采用DC-DC变换器13。由充放电控制电路15控制该DC-DC变换器13的充放电电流控制门13b以及放电电流控制门13d。

图9与图10是表示充放电控制电路15在放电时与充电时的控制流程图。

首先，对于图9所示的放电时的控制进行说明。

作为控制***，在电压控制中构成电流控制局部环路等，可以进行更加稳定的控制，但这里，为了简化起见，以母线电压控制的方式进行说明。

首先，由电压检测器17检测直流母线3的母线电压(步骤S11)。充放电控制电路15将该检测电压与要求的电压设定值进行比较，判定检测电压是否超过电压设定值(步骤S12)，当检测电压没有超过设定值时，则接着判定由充放电状态检测器14检测到的蓄电池12的放电电流值是否超过规定值(步骤S13)。

根据上述判定，当检测电压超过设定值时，或者检测电压没有超过设定值而蓄电池12的放电电流检测值超过设定值时，为了减小放电电流控制门13d闭合脉冲宽度，从当前闭合时间减去调整时间DT而求得新的门闭合时间(步骤S14)。

另外，在上述步骤S13中，当判定电流检测器14检测出的蓄电池12的放电电流检测值没有超过规定值时，为了增加放电电流控制门13d的闭合脉冲宽度，在当前的闭合时间上加上调整时间DT而求得新的门闭合时间(步骤S15)。根据如此求得的门闭合时间，控制放电电流控制门13d的闭合，同时将求得的门闭合时间作为当前闭合时间而存储在内装存储器中(步骤S16)。

由此，通过增加放电电流控制门13d的闭合脉冲宽度，使得更加多的电流从蓄电池12流出，结果是在增大供电功率的同时也由于供给功率使直流母线3的母线电压上升。考虑到在动力运行时，对电梯必须供给功率，此功率由上述蓄电池12的放电以及三相交流电源1的供电来提供。当进行控制使得母线电压比利用三相交流电源1供电的变换器2的输出电压高时，所有的功率由蓄电池12供给。然而，为了构成价廉的蓄电装置11，则不应由蓄电池12来供给所有的功率，而设计为按照适当的比例由蓄电池12及三相交流电源1进行供电。

即，在图9中，将放电电流的检测值与相当于供给分担的电流(规定值)进行比较，当没有超过规定值，则增加放电电流控制门13d的闭合脉冲宽度，进一步增大供给量，而当放电电流的检测值超过规定值时，缩短放电电流控制门13d的闭合脉冲宽度来限制功率供给。这样，在逆变器4所必要的功率内限制了由蓄电池12供给的份额，因此，直流母线3的母线电压降低，结果由变换器2开始供给功率。这些由于是在非常短的时间内进行的，实际上为了供给电梯必要的功率，可以将其稳定在适当的母线电压，由蓄电池12以及三相交流电源1按照所要求的比例进行供电。

其次，对于图10所示充电时的控制进行说明。

当交流电动机5进行功率再生时，直流母线3的母线电压由于该再生功率而上升。当该电压比变换器2的输出电压高时，停止由三相交流电源1供电。当不存在蓄电装置11的情况下，如持续这种状态则直流母线3的电压上升，因此检测直流母线3母线电压的电压检测器17的检测电压值当达到某规定电压时，则再生控制电路19进行动作，闭合再生电流控制门16。由此，电流流向再生电阻17，消耗再生功率，同时因电磁制动效果使得电梯减速。但是，当存在蓄电装置11的情况下，在小于规定电压时，通过充放电控制电路15的控制，使得此功率对蓄电装置11进行充电。

即，如图10所示，当电压检测器17检测到的直流母线3的母线电压检测值超过规定电压时，充放电控制电路15检测到是再生状态，通过增加充电电流控制门13b的闭合脉冲宽度而来增大向蓄电池12的充电电流(步骤S21-＞步骤S22-＞步骤S23)。不久若电梯产生的再生功率变小，则直流母线3的电压随之降低，由于电压检测器17的检测值没有超过规定电压，因此进行控制使得充电电流控制门13b的闭合脉冲宽度变小，充电功率也变小(步骤S21-＞S22-＞S24)。

如此，通过监视直流母线3的母线电压来控制充电功率，将母线电压控制在适当的范围中而进行充电。又，以往是通过积蓄和再利用原来消耗掉的再生功率来实现节能的。当充电装置因某种原因而没有消耗功率时，作为后备的措施是使得上述再生控制电路19进行动作，通过电阻来消耗再生功率而使得电梯适当减速。根据电梯容量等不同，再生功率也不同，对于住宅用一般电梯，再生功率为2KVA左右，在减速的最大值时再生功率为4KVA左右。

再生控制电路19监视直流母线3的电压，如超过规定电压时，则为了通过再生电阻17将上述功率消耗掉，利用再生控制电路19来控制再生电流控制门16的闭合脉冲宽度，由此使得再生功率产生的电流流入再生电阻17。这种脉冲宽度控制的方式虽有多种，为简单起见，可采用下式进行。现在，设使得再生电流控制门16开始闭合的直流母线3的电压为VR，则由于再生电阻17的值是已知的，因此当闭合电路时，就能够简单地计算电流IR，并且由于要消耗的最大功率已知，将该功率(VA)作为WR，则只要产生WR/(VR×IR)占空比的闭合脉冲即可，这可以在监视直流母线电压的同时进行。但是，最终的目的也是为了通过再生电阻17来消耗再生功率。

然而，对于上述以往的电梯控制装置，蓄电装置11必须装有大容量的蓄电池12，该蓄电池12在蓄电装置11的温度、充电程度、即以蓄电装置11的满充电状态为基准而将充放电电流与充放电电压的乘积以容量进行归一化且累积的值即SOC(：state of charge，充电状态)等所有条件下，能够将再生功率进行充电。因此，这就需要高价的、大容量蓄电装置11。

发明内容

本发明为了解决上述问题，目的在于提供一种电梯控制装置，它不会影响充电带来的节省能源的效果，并且使用低容量低价格的蓄电池而能够进行稳定的再生功率控制。

本发明的电梯控制装置，其特点在于，具备：将来自交流电源的交流电进行整流变换为直流电的变换器；将上述变换器输出的直流电变换为可变电压可变频率的交流电而驱动电动机使电梯运行的逆变器；设置于上述变换器与上述逆变器间的直流母线之间并且在电梯再生运行时积蓄来自直流母线的直流电、在动力运行时将积蓄的直流电供给直流母线的蓄电手段；控制上述蓄电装置与上述直流母线之间进行充放电的充放电控制装置；设置于上述直流母线之间的将再生电流控制门与将通过该再生电流控制门送入的再生功率进行消耗的再生电阻连接的串联连接体；控制上述再生电流控制门的再生控制手段；检测上述蓄电装置的充放电状态的充放电状态检测手段，上述再生控制手段根据来自上述充放电状态检测手段的检测值、依照设定的占空比、以流入再生电阻的电流或功率的多个不同控制模式来控制再生电流控制门的闭合脉冲宽度。

又，上述充放电状态检测手段包含检测上述直流母线的母线电压的母线电压检测手段，输出母线电压的检测值作为充放电状态的检测值，上述再生控制手段根据母线电压的检测值来控制上述再生电流控制门的闭合脉冲。

又，上述充放电状态检测手段还具备检测上述蓄电手段的充电电压的充电电压检测手段，上述再生控制手段根据母线电压的检测值与充电电压的检测值控制上述再生电流控制门的闭合脉冲。

又，上述充放电状态检测手段是检测上述蓄电手段的充放电电流、充放电电压、温度中至少一项的检测手段，上述再生控制手段具备对应于这些检测值设定占空比的工作表，根据在上述工作表中设定的占空比而来控制上述再生电流控制门的闭合脉冲。

又，上述再生控制手段具备根据充电电流与充电电压而设定占空比的工作表。

又，上述再生控制手段具备多个对应于温度的工作表，对应于来自上述充放电状态检测手段的检测温度选择工作表，按照对应于充电电流与充电电压的占空比而来控制上述再生电流控制门的闭合脉冲。

又，上述再生控制手段具备根据充电电流与充电电压的变化量而设定占空比的工作表。

又，上述再生控制手段具备以上述蓄电手段的满充电状态为基准而与将充放电流与充放电电压的乘积以容量进行归一化并累积的值即充电程度对应的工作表，选择对应于上述充电程度的多个工作表，按照对应于充电电流与充电电压的变化量的负占空比而控制上述再生电流控制门的闭合脉冲。

附图说明

图1是表示本发明电梯控制装置的构成框图。

图2是表示本发明实施形态1的再生控制电路19A的控制内容流程图。

图3是表示本发明实施形态2的再生控制电路19A的控制内容流程图。

图4是有关实施形态3的，是再生控制电路19A所具备的根据充电电流与充电电压而设定占空比的工作表说明图。

图5是有关实施形态4的，是再生控制电路19A所具备的根据温度、充电电流以及充电电压而设定占空比的多个工作表说明图。

图6是有关实施形态5的，是再生控制电路19A所具备的根据充电电压与充电电压的变化量而设定占空比的工作表说明图。

图7是有关实施形态6的，是再生控制电路19A所具备的根据充电程度SOC、充电电压以及充电电压的变化量而设定占空比的多个工作表说明图。

图8是表示以往示例的电梯控制装置的构成框图。

图9是表示图8所示的充电控制电路15放电时的控制流程图。

图10是表示图8所示的充电控制电路15充电时的控制流程图。

具体实施方式

在本发明中，对于蓄电装置使用的蓄电池，是采用了低容量低价格的蓄电池，进行控制使得不会影响充电的节能效果，并且能够进行稳定的再生功率控制。

即，蓄电装置中使用的蓄电池特性因铅电池、镍氢电池等电池种类而有所不同，一般情况下，因电池内的溶剂的关系，在温度比通常低或者比通常高的状态，充电的情况较差，当充电程度高(接近满充电状态)，当然很难接受充电。在这样很难接受充电的状态下，当用很大的电流要进行充电时，则不仅内阻增大即不仅产生电池发热与充电电压上升，而且使得此后的充电性能劣化。因此，必须控制使得尽量避免过充电。

图1是表示本发明的电梯控制装置的构成框图。在图1中与图8所示的以往示例相同的部分使用相同的符号并且省略对它们的说明。作为新的符号，14A与19A表示本发明的充放电状态检测装置与再生控制电路，再生控制电路19A根据来自充放电状态检测装置14A的检测值按照流过再生电阻的电流或功率的多个不同控制模式来控制再生电流控制门16。

以下，对于具体的实施形态进行说明。

实施形态1

在实施形态1中，充放电状态检测装置14A与电压检测器18虽然在图1中分开画，但它包含检测直流母线3的母线电压的电压检测器18，将该母线电压检测值作为充放电状态检测值而输出到再生控制电路19A，再生控制电路19A根据母线电压的检测值并按照流过再生电阻的电流或功率的多个不同控制模式来控制再生电流控制门16。

下面，参照图2所示的流程图对于本发明实施形态1的再生控制电路19A的控制进行说明。

再生控制电路19A是根据直流母线3的母线电压来决定再生电流控制门16的闭合脉冲宽度的电路，首先，判定检测到的母线电压是否超过第2段电压V2(步骤S101，S102)。这里，第2段电压V2是假设在充电时发生异常等情况下为了使全部的再生功率通过再生电阻17而进行监视的电压，如超过此电压，设定再生电流控制门16的闭合脉冲占空比为B，成为与以往同样地使得全部功率通过再生电阻17的状态(步骤S102-＞S103)。

如检测到的母线电压没有超过第2段电压V2，接着判定母线电压是否超过第1段电压(步骤S102-＞步骤S104)。这里，第1段电压V1比上述第2段电压V2要低且比蓄电装置11开始充电的电压要高，它是再生充电状态时的电压，如母线电压超过该电压V1时，设定占空比为A(步骤S104-＞S105)。这里设定A为例如B的1/2至1/3而使得再生功率的1/2至1/3通过再生电阻。另外，如母线电压未超过电压V1时，则设定占空比为0(步骤S104-＞S106)。根据如此设定的占空比，控制再生电流控制门16的闭合脉冲宽度(步骤S107)。

即，当开始再生运行时，母线电压上升，并由充放电控制电路15检测出母线电压上升而开始充电，由于存在充电电流等的限定，当不能用全部功率进行充电时，母线电压3逐渐上升并达到第1段电压V1。此时起再生功率被分割为上述充电与再生电阻消耗两部分。结果是只要充电电路等没有异常情况，没有到达第2段电压V2，再生运行将结束。

因此，对于这样构成的电梯控制装置，当由再生功率向蓄电装置11进行充电时，由于未给蓄电池12增加过度的负担，因此可以使用节能效率高、低价格的蓄电装置，能够得到一种电梯控制装置，它不影响充电的节省能源，效果并且使用低容量低价格的蓄电池而能够进行稳定的再生功率控制。

实施形态2

在实施形态2中，图1所示的充放电状态检测装置14A除实施形态1所述的以外，还包含检测蓄电装置11中蓄电池12的充电电压的检测器，它是将母线电压的检测值与充放电电压的检测值作为充放电状态的检测值输出到再生控制电路19A，再生控制电路19A根据母线电压的检测值与充电电压的检测值控制再生电流控制门16的闭合脉冲宽度。

即，向蓄电池12充电时的电压即使以相同的电流进行充电，但因当前的SOC状态或周围温度等原因也会有所不同，又，一概地仅以充电时的电压来限定充电，这并不很好，而在充电控制中必须监视此充电电压并且限制充电量(功率、电流)。实施形态2中正在鉴于该问题进行控制。

下面，参照图3所示的流程图对于本发明实施形态2的再生控制电路19A的控制进行说明。

再生控制电路19A与实施形态1相同，首先判定检测到的母线电压是否超过第2段电压V2，当超过第2段电压V2时，设定再生电流控制门16的闭合脉冲的占空比为B，并且与以往同样，使得全部功率通过再生电阻17(步骤S201～S203)。

如检测到的母线电压没有超过第2段电压V2，接着判定蓄电池12的充电电压是否超过规定值，如充电电压超过规定值，则与实施形态1相同，设定占空比为A(步骤S204-＞S205)，设定使得再生功率的1/2至1/3的功率通过再生电阻17。另外，如充电电压没有超过规定值，设定占空比为0(步骤S204-＞S206)。根据如此设定的占空比来控制再生电流控制门16的闭合脉冲宽度(步骤S207)。

这里，与充电电压进行比较的规定值是在充电时为了保护电池而进行监视的值，当充电电压超过规定值时，通过由再生电阻17消耗功率来分担一部分再生功率，就能够防止过充电，并且可以尽可能地将再生功率进行充电，能够在整体上既确保节省能源效率又保护蓄电池12，能够构成低价格的蓄电装置。

其次，在下述的各实施形态中，对于如图1所示的充放电状态检测装置14A，它具备检测充放电电流、充放电电压、温度的各检测器，再生控制电路19A输入上述的检测值作为充放电状态检测值，并且具备根据检测值设定占空比的工作表，从而根据工作表中设定的占空比来控制再生电流控制门16的闭合脉冲宽度。

一般即使连续流过相同的充电电流，蓄电装置11的充电电压也会在过充电之前有急剧增加的趋势。因此，若检测充电电压的变化，就可以进行控制使得在较早的时刻限制充电或停止充电等。又，在常温之外，不进行较大量的充电会延长电池寿命。若不仅根据充电电压，还根据充电电压的变化、SOC、温度等更细致的条件来控制，则会增加蓄电池12的寿命，若生成这些工作表并且以多个模式进行再生控制，则会取得更好的效果。

即，因充电引起的充电电压的变化始终取决于充电结果，另外显然如具有根据温度、SOC来限制电流的工作表，则能够进行更加细致的控制。为了确保节省能源的效果，则对蓄电装置11的充电要尽可能地接受再生功率，但为了保护蓄电池12的充电能力以及蓄电池的使用寿命，要控制使得不进行充电。

下面例举一些实施形态，这些实施形态中具有工作表，根据工作表中设定的占空比来控制再生电流用门16的闭合脉冲宽度。

实施形态3

再生控制电路19A具有如图4所示的根据充电电流及充电电压而设定占空比的工作表T1，从工作表T1中求出充电电流与充电电压的检测值所对应的占空比，根据该占空比求出再生功率电流控制门16的闭合脉冲宽度。

实施形态4

再生控制电路19A具备如图5所示的根据蓄电池12的温度以及充电电流与充电电压而设定占空比的多个工作表T1a，T1b，T1c，…，从这些工作表中根据检测温度选择工作表，按照选择的工作表所设定的占空比来控制再生电流控制门16的闭合脉冲宽度。

实施形态5

再生控制电路19A具备如图6所示的根据充电电压与充电电压的变化量而设定占空比的工作表T2，依据充电电压与充电电压的变化量求出工作表T3中设定的占空比，根据求出的占空比来控制再生电流控制门16的闭合脉冲宽度。

实施形态6

再生控制电路19A具备如图7所示的根据充电程度SOC、充电电压与充电电压的变化量而设定占空比多个工作表T2a，T2b，T2c，…，对应于上述充电程度SOC选择工作表，根据充电电压与充电电压的变化量从选择的工作表中求出设定的占空比，根据所求出的占空比来控制上述再生电流控制门的闭合脉冲宽度。

如上所述，按照本发明，根据蓄电装置的充电状态，通过流过再生电阻的电流或者功率的多个不同控制模式来控制再生电流控制门，由此不会影响充电带来的节省能源效果，而且使用低容量低价格的蓄电池能够进行稳定的再生功率控制。

Claims (8)

1.一种电梯控制装置，具备：

将来自交流电源的交流电进行整流变换为直流电的变换器；

将所述变换器输出的直流电变换为可变电压可变频率的交流电而驱动电动机使电梯运行的逆变器；

设置于所述变换器与所述逆变器间的直流母线之间并且在电梯再生运行时积蓄来自直流母线的直流功率、在动力运行时将积蓄的直流功率供给直流母线的蓄电手段；

控制所述蓄电装置与所述直流母线之间进行充放电的充放电控制装置；

设置于所述直流母线之间的将再生电流控制门与将通过该再生电流控制门送入的再生功率进行消耗的再生电阻连接的串联连接体；

控制所述再生电流控制门的再生控制手段；检测所述蓄电装置的充放电状态的充放电状态检测手段，

其特征在于，

所述再生控制手段根据来自所述充放电状态检测手段的检测值、依照设定的占空比、以流入再生电阻的电流或功率的多个不同控制模式来控制再生电流控制门的闭合脉冲宽度。

2.如权利要求1所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述充放电状态检测手段包含检测所述直流母线的母线电压的母线电压检测手段，输出母线电压的检测值作为充放电状态的检测值，所述再生控制手段根据母线电压的检测值来控制所述再生电流控制门的闭合脉冲。

3.如权利要求1所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述充放电状态检测手段还具备检测所述蓄电手段的充电电压的充电电压检测手段，所述再生控制手段根据母线电压的检测值与充电电压的检测值控制所述再生电流控制门的闭合脉冲。

4.如权利要求1所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述充放电状态检测手段是检测所述蓄电手段的充放电电流、充放电电压、温度中至少一项的检测手段，所述再生控制手段具备对应于这些检测值设定占空比的工作表，根据在所述工作表中设定的占空比而来控制所述再生电流控制门的闭合脉冲宽度。

5.如权利要求4所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述再生控制手段具备根据充电电流与充电电压而设定占空比的工作表。

6.如权利要求5所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述再生控制手段具备多个对应于温度的工作表，对应于来自所述充放电状态检测手段的检测温度选择工作表，按照对应于充电电流与充电电压的占空比而来控制所述再生电流控制门的闭合脉冲。

7.如权利要求4所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述再生控制手段具备根据充电电流与充电电压的变化量而设定占空比的工作表。

8.如权利要求7所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述再生控制手段具备以所述蓄电手段的满充电状态为基准而与将充放电流与充放电电压的乘积以容量进行归一化并累积的值即充电程度所对应的多个工作表，选择对应于所述充电程度的工作表，按照对应于充电电流与充电电压的变化量的占空比而控制所述再生电流控制门的闭合脉冲。

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