JP2001031339A

JP2001031339A - エレベータ制御装置

Info

Publication number: JP2001031339A
Application number: JP11211881A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Shimane; 一夫嶋根
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2001-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】エレベータを駆動する永久磁石同期電動機の
発生トルクが脈動した場合においても、エレベータの乗
り心地の悪化を抑制することができるエレベータ制御装
置を提供することである。【解決手段】速度制御系６は、永久磁石同期電動機３
の実速度とその速度指令値との速度偏差信号に基づいて
トルク電流指令値および磁束電流指令値を演算すると共
に実速度に基づいてインバータ７の一次周波数角を演算
する。トルクリプル除去制御演算器１９は、速度制御系
６からのトルク電流指令値および一次周波数角に基づい
て永久磁石同期電動機３のトルクリプルを抑制するため
のトルクリプル補償値を演算しトルク電流指令値に加味
して電流制御系に出力する。電流制御系８では、トルク
リプル補償値が加味されたトルク電流指令値になるよう
にインバータにゲート信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻上機に連結され
た永久磁石同期電動機をインバータで駆動してエレベー
タを制御するエレベータ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石同期電動機PMSM（Permanent Ma
gnet Synchronus Motor）は、誘導電動機に比べ、同じ
出力に対し小型に製作できるので近年エレベータシステ
ムの駆動部に使われつつある。そして、この永久磁石同
期電動機はインバータから供給される可変電圧周波数交
流電源で駆動される。

【０００３】図１１は、永久磁石同期電動機をインバー
タで駆動してエレベータを制御するエレベータ制御装置
の構成図である。エレベータのかご１は主ロープでカウ
ンタウエイト２に連結され、プーリーを介して吊されて
いる。プーリーは永久磁石同期電動機３により駆動さ
れ、かご１の昇降が行われる。プーリーにはパルスジェ
ネレータ４（以下ＰＧ４という）が取り付けられ、永久
磁石同期電動機３の回転数をパルス信号で検出する。つ
まり永久磁石同期電動機３の回転数は、プーリーに設け
られたＰＧ４を介してパルス信号で検出される。また、
かご１には荷重検出器５が設けられ、かご荷重が検出さ
れる。

【０００４】ＰＧ４で検出されたパルス信号および荷重
検出器５で検出されたかご荷重は、エレベータのかご１
の速度を制御する速度制御系６に入力される。速度制御
系６は、永久磁石同期電動機３の実速度とその速度指令
値との速度偏差信号に、かご荷重を加味して、インバー
タ７へゲート信号を出力する電流制御系８への電流指令
値Ｉｄｃ、Ｉｑｃを演算する。

【０００５】この電流指令値Ｉｄｃ、Ｉｑｃは、永久磁
石同期電動機３をベクトル制御する場合の直交回転座標
系におけるｄ軸電流指令値Ｉｄｃおよびｑ軸電流指令値
Ｉｑｃである。ｄ軸電流指令値Ｉｄｃは磁束を発生させ
る磁束電流指令値であり、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃはトル
クを発生させるトルク電流指令値である。また、速度制
御系６は、ＰＧ４から入力されたパルス信号により永久
磁石同期電動機３の実速度を算出し、その実速度に基づ
いてインバータ７の一次周波数角θｅを演算する。

【０００６】電流制御系８では、速度制御系６から直交
回転座標系におけるｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指
令値Ｉｑｃ、および一次周波数角θｅを入力し、電流セ
ンサ９を介して入力されるインバータ７の出力電流Ｉｕ
ｆ、Ｉｗｆが、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値
Ｉｑｃ、および一次周波数角θｅを満たすように、イン
バータ７にゲート信号を出力する。これにより、永久磁
石同期電動機３は速度制御系６からの電流指令値に基づ
き駆動制御される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
エレベータ制御装置に使用される永久磁石同期電動機３
の一つの形態として薄型偏平構造があり、この構造の永
久磁石同期電動機３では、磁極が回転する際に伴う磁束
の変化が、スロットリプルの影響により歪んでしまう。
すなわち、本来ならば正弦波状であるべき磁束変化に対
して、スロットリプルの影響により歪んでしまい、これ
が原因となって永久磁石同期電動機３の発生トルクが脈
動し、エレベータの乗り心地の悪化の要因をなってい
る。また、永久磁石同期電動機３の巻線のアンバランス
や電流を検出するセンサ系統の誤差等から発生するトル
ク脈動もトルクリプルの原因となっている。

【０００８】以下、スロット数が極数の６倍の場合を例
にとりスロットリプルについて説明する。図１２は、永
久磁石同期電動機３の鉄心１０のスロットに形成された
電機子巻線１１と、磁極の移動進行に伴い電機子巻線１
１に発生する磁界の関係を示す説明図である。理論上で
は、電機子巻線電流により生成される磁束の空間分布
は、特性曲線Ｓ１に示すように正弦波状であるが、実際
には電機子巻線１１の本数が有限なため、特性曲線Ｓ２
に示すようにほぼステップ状に磁束が変化してしまう。

【０００９】図１３は、実磁束と磁極位置との関係を時
間の経過に従って示した特性図である。実磁束分布はス
ロットを磁極が通過することに伴い、時間を追う毎に図
１３のように、ステップ状の形状を変化させながら変化
していく。これがスロットリプルとして発生トルクを歪
ませる要因となる。誘導電動機では巻線のスキュー等の
対策を行っており、実用上は問題のないレベルに抑えら
れているが、薄型構造を持つ永久磁石同期電動機３では
スキュー効果が少なくなってしまい、従来以上にスロッ
トリプルが発生してしまう。

【００１０】図１４に実磁束分布の基本波成分と高調波
成分との関係を示す。図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に
おいて、基本波成分は時間と共に左の方向へ進むものと
し、高調波成分の５次／７次成分の基本波に対する周波
数は５倍／７倍であり、その位相は、基本波が６０゜進
行する間で約３６０゜変化するものとする。

【００１１】図１４（ａ）の状態では、磁極は電気角で
１８０゜の位置にあり、このとき高調波成分となる５次
／７次成分の磁束の位相は基本波と一致しているので、
磁極位置における磁束は０である。また、このとき磁極
はスロットとスロットとの間にある。また、図１４
（ａ）の状態から磁極位置が電気角で３０゜進行した図
１４（ｃ）の状態では、５次／７次成分は電気角で１８
０゜変化する。この状態でも磁極位置における５次／７
次成分の磁束は０である。なお、磁極はスロットの位置
にある。

【００１２】次に、図１４（ａ）の状態から図１４
（ｃ）の状態に移行する間の状態、つまり、図１４
（ｂ）の状態では、磁極位置における５次／７次成分の
磁束は０ではなくなり、従って、磁極位置の影響による
総磁束は増大し、発生トルクも最も大きくなる。これ
が、トルク脈動の基本周波数の６倍成分（６ｆ成分）の
原因となる。

【００１３】本発明の目的は、エレベータを駆動する永
久磁石同期電動機の発生トルクが脈動した場合において
も、エレベータの乗り心地の悪化を抑制することができ
るエレベータ制御装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
エレベータ制御装置は、永久磁石同期電動機にインバー
タから可変電圧周波数交流電源を供給し前記永久磁石同
期電動機に連結された巻上機を駆動してエレベータを制
御するエレベータ制御装置において、前記永久磁石同期
電動機の実速度とその速度指令値との速度偏差信号に基
づいてトルク電流指令値および磁束電流指令値を演算す
ると共に前記実速度に基づいて前記インバータの一次周
波数角を演算する速度制御系と、前記インバータの出力
電流が前記一次周波数角でのトルク電流指令値および磁
束電流指令値を満たすように前記インバータにゲート信
号を出力する電流制御系と、前記トルク電流指令値およ
び前記一次周波数角に基づいて前記永久磁石同期電動機
のトルクリプルを抑制するためのトルクリプル補償値を
演算し前記トルク電流指令値に加味するトルクリプル除
去制御演算器とを備えたことを特徴とする。

【００１５】請求項１の発明に係わるエレベータ制御装
置では、速度制御系は、永久磁石同期電動機の実速度と
その速度指令値との速度偏差信号に基づいてトルク電流
指令値および磁束電流指令値を演算すると共に実速度に
基づいてインバータの一次周波数角を演算する。トルク
リプル除去制御演算器は、速度制御系からのトルク電流
指令値および一次周波数角に基づいて永久磁石同期電動
機のトルクリプルを抑制するためのトルクリプル補償値
を演算しトルク電流指令値に加味して電流制御系に出力
する。電流制御系では、トルクリプル補償値が加味され
たトルク電流指令値になるようにインバータにゲート信
号を出力する。

【００１６】請求項２の発明に係わるエレベータ制御装
置は、請求項１の発明において、前記トルクリプル除去
制御演算器は、前記トルク電流指令値に代えて前記磁束
電流指令値に前記トルクリプル補償値を加味することを
特徴とする。

【００１７】請求項２の発明に係わるエレベータ制御装
置では、トルクリプル補償値が加味された磁束電流指令
値になるようにインバータにゲート信号を出力する。

【００１８】請求項３の発明に係わるエレベータ制御装
置は、請求項１の発明において、前記トルクリプル除去
制御演算器は、前記トルク電流指令値に代えて前記一次
周波数角に前記トルクリプル補償値を加味することを特
徴とする。

【００１９】請求項３の発明に係わるエレベータ制御装
置は、請求項１の発明において、前記トルクリプル除去
制御演算器は、トルクリプル補償値が加味された一次周
波数角になるようにインバータにゲート信号を出力す
る。

【００２０】請求項４の発明に係わるエレベータ制御装
置は、請求項１の発明において、前記トルクリプル除去
制御演算器は、前記トルク電流指令値に比例した値を振
幅とし、前記一次周波数角から演算された基本周波数の
Ｎ倍成分を位相とする正弦波を前記トルクリプル補償値
として演算することを特徴とする。

【００２１】請求項４の発明に係わるエレベータ制御装
置では、トルクリプル除去制御演算器で演算されるトル
クリプル補償値は、トルク電流指令値に比例した値を振
幅とし、一次周波数角から演算された基本周波数のＮ倍
成分を位相とする正弦波で示される。

【００２２】請求項５の発明に係わるエレベータ制御装
置は、請求項４の発明において、前記トルクリプル除去
制御演算器は、エレベータのかごとカウンタウエイトと
の不平衡荷重トルクに対応して、前記トルクリプル補償
値における振幅を可変にしたことを特徴とする。

【００２３】請求項５の発明に係わるエレベータ制御装
置では、エレベータのかごとカウンタウエイトとの不平
衡荷重トルクに対応して、トルクリプル補償値における
振幅を可変にし、かご荷重に対応させて振動を抑制す
る。

【００２４】請求項６の発明に係わるエレベータ制御装
置は、請求項４の発明において、前記トルクリプル除去
制御演算器は、エレベータのかごとカウンタウエイトと
の不平衡荷重トルクに対応して、前記トルクリプル補償
値における位相を可変にしたことを特徴とする。

【００２５】請求項６の発明に係わるエレベータ制御装
置では、エレベータのかごとカウンタウエイトとの不平
衡荷重トルクに対応して、トルクリプル補償値における
位相を可変にし、かご荷重に対応させて振動を抑制す
る。

【００２６】請求項７の発明に係わるエレベータ制御装
置は、請求項４の発明において、前記トルクリプル除去
制御演算器は、前記永久磁石同期電動機の実速度に応
じ、前記トルクリプル補償値の振幅を可変にすることを
特徴とする。

【００２７】請求項７の発明に係わるエレベータ制御装
置では、永久磁石同期電動機の実速度に応じ、トルクリ
プル補償値の振幅を可変にし、制御可能な範囲で安定し
た振動抑制の制御を行う。

【００２８】請求項８の発明に係わるエレベータ制御装
置は、請求項４の発明において、前記トルクリプル除去
制御演算器は、エレベータのかごとカウンタウエイトと
の不平衡荷重トルクに対応して、予め定められた前記ト
ルクリプル補償値における振幅および位相を選択し、前
記トルクリプル補償値における振幅および位相を可変に
したことを特徴とする。

【００２９】請求項８の発明に係わるエレベータ制御装
置では、エレベータのかごとカウンタウエイトとの不平
衡荷重トルクに対応して予め定められたトルクリプル補
償値における振幅および位相に基づいて、トルクリプル
補償値における振幅および位相を可変にする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わるエレベ
ータ制御装置のブロック構成図である。エレベータのか
ご１は主ロープでカウンタウエイト２に連結され、永久
磁石同期電動機３で駆動されるプーリーに吊されかご１
の昇降が行われる。

【００３１】永久磁石同期電動機３の回転数はＰＧ４を
介してパルス信号で検出され、また、かご１のかご荷重
は荷重検出器５で検出され、それぞれエレベータのかご
１の速度を制御する速度制御系６に入力される。速度制
御系６は、ＰＧ４から入力されたパルス信号により永久
磁石同期電動機３の実速度を算出し、その実速度と速度
指令値との速度偏差信号にかご荷重を加味して、電流制
御系８への電流指令値Ｉｄｃ、Ｉｑｃを演算する。ま
た、永久磁石同期電動機３の実速度に基づいてインバー
タ７の一次周波数角θｅを演算する。

【００３２】電流制御系８への電流指令値Ｉｄｃ、Ｉｑ
ｃは、永久磁石同期電動機３をベクトル制御する場合の
直交回転座標系におけるｄ軸電流指令値（磁束電流指令
値）Ｉｄｃおよびｑ軸電流指令値（トルク電流指令値）
Ｉｑｃである。

【００３３】電流制御系８では、速度制御系６から直交
回転座標系におけるｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指
令値Ｉｑｃ、および一次周波数角θｅを入力し、電流セ
ンサ９を介して入力されるインバータ７の出力電流Ｉｕ
ｆ、Ｉｗｆが、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値
Ｉｑｃ、および一次周波数角θｅを満たすように、イン
バータ７にゲート信号を出力する。

【００３４】すなわち、インバータ７の出力電流Ｉｕ
ｆ、Ｉｗｆは電流センサ９で検出され、電流制御系８の
３相／２相変換器１２に入力される。この３相／２相変
換器１２は電流センサ９からの静止座標系での３相で示
される電流信号Ｉｕｆ、Ｉｗｆを直交静止座標系の２相
で示される電流信号Ｉｘ、Ｉｙに変換する。

【００３５】３相／２相変換器１２で変換された２相の
電流信号Ｉｘ、Ｉｙは、ｄｑ変換器１３に入力され、直
交回転座標系の電流信号Ｉｄｆ、Ｉｑｆに変換される。
すなわち、ｄｑ変換器１３では、速度制御系６から出力
される一次周波数角（電気角）θｅに基づき、直交静止
座標系の電流信号Ｉｘ、Ｉｙを直交回転座標系の電流信
号Ｉｄｆ、Ｉｑｆに変換し、それぞれ加算器１４ａ、１
４ｂに出力する。

【００３６】一方、速度制御系６からの直交回転座標系
でのｄ軸電流指令値Ｉｄｃは、加算器１４ａに入力さ
れ、加算器１４ａによりｄ軸電流信号Ｉｄｆとｄ軸電流
指令値Ｉｄｃとの電流偏差信号が演算され、同様に、加
算器１４ｂによりｑ軸電流信号Ｉｑｆとｑ軸電流指令値
Ｉｑｃとの電流偏差信号が演算される。

【００３７】ここで、加算器１４ｂに入力されるｑ軸電
流指令値Ｉｑｃは、加算器１４ｃにより、速度制御系６
からのｑ軸電流指令値Ｉｑｃにトルクリプル除去制御演
算器１９からのトルクリプル補償値が加算されたｑ軸電
流指令値Ｉｑｃである。トルクリプル除去制御演算器１
９は、永久磁石同期電動機３の発生するトルクリプルを
除去するトルクリプル補償値を演算するものであり、速
度制御系６から出力されるｑ軸電流指令値Ｉｑｃおよび
一次周波数角θｅに基づいて、永久磁石同期電動機３の
トルクリプルを抑制するためのトルクリプル補償値を演
算する。そして、そのトルクリプル補償値を加算器１４
ｃにて速度制御系６からのｑ軸電流指令値Ｉｑｃに加算
する。すなわち、速度制御系６からのｑ軸電流指令値Ｉ
ｑｃにトルクリプル補償値を加算して新しいｑ軸電流指
令値Ｉｑｃを作成し、加算器１４ｂの入力として振動抑
制制御を行う。

【００３８】加算器１４ａ、１４ｂで得られた電流偏差
信号は、それぞれＰＩコントローラ１５ａ、１５ｂに入
力され、ＰＩ演算（比例積分演算）されて、直交回転座
標系におけるｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令
値Ｖｑｃを発生する。

【００３９】このＰＩコントローラ１５ａ、１５ｂから
のｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｃ
は、逆ｄｑ変換器１６に入力される。逆ｄｑ変換器１６
では、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑ
ｃを、直交静止座標系の電圧指令値Ｖｘ、Ｖｙに変換す
る。すなわち、速度制御系６からの一次周波数角（電気
角）θｅに基づき、直交回転座標系の電圧指令値Ｖｄ
ｃ、Ｖｑｃを直交静止座標系の電圧指令値Ｖｘ、Ｖｙに
変換し、２相／３相変換器１７に出力する。２相／３相
変換器１７は、２相で示される直交静止座標系の電圧指
令値Ｖｘ、Ｖｙを３相で示される直交静止座標系の電圧
指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換する。そして、ＰＷＭ回
路１８では、電圧指令信号Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをパルス幅
変調によりインバータ７へのゲート信号を作成し出力す
る。

【００４０】このように、トルクリプル除去制御演算器
１９によりトルクリプル補償値を演算して、ｑ軸電流指
令値（トルク電流指令値）Ｉｑｃに対して加算を行こと
により、永久磁石同期電動機３の発生トルクの歪み（振
動成分）を抑制する。

【００４１】図２は、トルクリプル除去制御演算器１９
の一例を示すブロック構成図である。速度制御系６から
出力される一次周波数角θｅは、トルクリプル除去制御
演算器１９のＮ倍周期演算器２０に入力され、一次周波
数角θｅのＮ倍の位相（_Nf_θe）が演算される。例え
ば６倍の位相（_6f_θe）が演算される。

【００４２】これは、永久磁石同期電動機３のトルクリ
プルは基本周波数の６倍成分（６ｆ成分）が原因となる
ことが多いからである。すなわち、スロットリプルはス
ロット数とモータの極数との関係で決まるもので、例え
ば、モータスロットが７２個、極数が１２ならば、スロ
ットリプルは永久磁石同期電動機３への供給周波数の１
２倍となる。Ｎ倍周期演算器２０で演算されたＮ倍位相
（_Nf_θe）は、正弦波の位相Ｑとして正弦波関数器２
１に入力される。

【００４３】一方、速度制御系６から出力されるｑ軸電
流指令Ｉｑｃは、トルクリプル除去制御演算器１９の絶
対値回路２２に入力され絶対値に変換され、得られたｑ
軸電流指令値Ｉｑｃの絶対値は乗算器２３で、正弦波の
振幅を設定するゲイン定数ａ（_Nf_Gain_FIX）が乗算さ
れて振幅値Ａが求められる。そして、振幅値Ａは正弦波
関数器２２に入力される。これは、スロットリプルの６
ｆ成分はスロット位置を基準としてsin成分となるから
である。

【００４４】正弦波関数器２１では、乗算器２３の出力
を振幅Ａとし、Ｎ倍周期演算器２０の出力を位相Ｑとし
た正弦波AsinQを出力する。この出力信号（正弦波Asin
Q）はリミッタ回路２４およびフィルタ回路２５を通っ
て、トルクリプル補償値α（Nf_Compen）として出力さ
れる。このトルクリプル補償値αは、ｑ軸電流指令値Ｉ
ｑｃに対して加算される。

【００４５】この第１の実施の形態によれば、ｑ軸電流
指令値（トルク電流指令値）Ｉｑｃに対して基本周波数
のＮ倍成分の正弦波状トルク補償値αを演算し加算を行
うので、エレベータの走行中において、スロットリプル
の影響による発生トルクの歪み（振動成分）を抑制でき
る。

【００４６】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図３は本発明の第２の実施の形態に係わるエレベー
タ制御装置のブロック構成図である。この第２の実施の
形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、トルク
リプル除去制御演算器１９は、トルク電流指令値（ｑ軸
電流指令値）Ｉｑｃに代えて磁束電流指令値（ｄ軸電流
指令値）Ｉｄｃにトルクリプル補償値を加味するように
したものである。その他の構成は、図１に示す第１の実
施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付
し重複する説明は省略する。

【００４７】図３において、トルクリプル除去制御演算
器１９は、速度制御系６から出力されるｑ軸電流指令値
（トルク電流指令値）Ｉｑｃおよび一次周波数角θｅに
基づいて、永久磁石同期電動機３のトルクリプルを抑制
するためのトルクリプル補償値を演算する。そして、そ
のトルクリプル補償値を加算器１４ｃにて速度制御系６
からのｄ軸電流指令値（磁束電流指令値）Ｉｄｃに加算
する。これにより、速度制御系６からのｄ軸電流指令値
（磁束電流指令値）Ｉｄｃにトルクリプル補償値を加算
して新しいｄ軸電流指令値（磁束電流指令値）Ｉｄｃを
作成し、加算器１４ａの入力として振動抑制制御を行
う。

【００４８】この処理により、ｄ軸電流指令値（磁束電
流指令値）ＩｄｃはＮ倍の振動を抑制する成分を含むこ
とになり、ｄ軸電流制御によりインバータ７から永久磁
石同期電動機３への出力電流にその抑制成分が含まれて
制御されるので、永久磁石同期電動機３の発生トルクの
歪みを抑制することができる。

【００４９】次に、本発明の第３の実施の形態を説明す
る。図４は本発明の第３の実施の形態に係わるエレベー
タ制御装置のブロック構成図である。この第３の実施の
形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、トルク
リプル除去制御演算器１９は、トルク電流指令値（ｑ軸
電流指令値）Ｉｑｃに代えて一次周波数角θｅにトルク
リプル補償値を加味するようにしたものである。その他
の構成は、図１に示す第１の実施の形態と同一であるの
で、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略す
る。

【００５０】図４において、トルクリプル除去制御演算
器１９は、速度制御系６から出力されるｑ軸電流指令値
（トルク電流指令値）Ｉｑｃおよび一次周波数角θｅに
基づいて、永久磁石同期電動機３のトルクリプルを抑制
するためのトルクリプル補償値を演算する。トルクリプ
ル除去制御演算器１９で演算されたトルクリプル補償値
は、加算器１４ｃにて速度制御系６からの一次周波数角
θｅに加算され、新しい一次周波数角θｅを作成する。
そして、トルクリプル補償値が加えられた新しい一次周
波数角θｅは、ｄｑ変換器１３および逆ｄｑ変換器１６
に入力される。

【００５１】この処理により、一次周波数角θｅはＮ倍
の振動を抑制する成分を含むことになる。このことは逆
ｄｑ変換器１６および２相／３相変換器１７にて、ｄ軸
電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｃを、直交
静止座標系の３相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換す
る上で、振動を抑制するよう変換することになる。従っ
て、永久磁石同期電動機３の発生トルクの歪みを抑制す
ることができる。

【００５２】次に、図５はトルクリプル除去制御演算器
１９の他の一例を示すブロック構成図である。これは図
２に示したものに対し、不平衡荷重トルク対応ゲイン演
算器２６を追加して設け、エレベータのかご１とカウン
タウエイト２との不平衡荷重トルクに対応してトルクリ
プル補償値における振幅を可変にするようにしたもので
ある。その他の構成は、図２に示したトルクリプル除去
制御演算器１９と同一であるので、同一要素には同一符
号を付し重複する説明は省略する。

【００５３】図５において、不平衛荷重トルク対応ゲイ
ン演算器２６では、かご１に取り付けられた荷重検出器
５からのかご荷重ＷｔＴｑに基づいて、そのかご荷重信
号に対応したゲイン定数ａ１（Nf_Gain_WT）を出力す
る。このゲイン定数ａ１は、乗算器２３で絶対値回路２
２で得られたｑ軸電流指令値（トルク電流指令値）Ｉｑ
ｃの絶対値と乗算され、正弦波AsinQで示されるトルク
リプル補償値α（Nf_Compen）の振幅Ａとなる。

【００５４】これは、かご１の積載状況により永久磁石
同期電動機３の回転子にかかる不平衡負荷分が異なるた
め、一定のトルクリプル補償値αであると、積載状況に
よっては過補償となり逆に振動成分が発生してしまうこ
とを防ぐためである。

【００５５】次に、図６はトルクリプル除去制御演算器
１９の別の他の一例を示すブロック構成図である。これ
は図２に示したものに対し、不平衡荷重トルク対応位相
演算器２７および加算器１４ｄを追加して設け、エレベ
ータのかごとカウンタウエイトとの不平衡荷重トルクに
対応して、トルクリプル補償値における位相を可変にす
るようにしたものである。その他の構成は、図２に示し
たトルクリプル除去制御演算器１９と同一であるので、
同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

【００５６】図６において、不平衡荷重トルク対応位相
演算器２７では、かご１に取り付けられた荷重検出器５
からのかご荷重ＷｔＴｑに基づいて、そのかご荷重に対
応した位相ゲイン（_Nf_θe_WT）を出力する。この位相
ゲインは、加算器１４ｄでＮ倍周期演算器２０の出力で
ある位相（_Nf_θe）と加算され、正弦波AsinQで示され
るトルクリプル補償値α（Nf_Compen）の位相Ｑとな
る。

【００５７】これは、かご１の積載状況により永久磁石
同期電動機３の回転子にかかる不平衛負荷分が異なるた
め、一定のトルクリプル補償値αであると、積載状況に
よっては過補償となり逆に振動成分が発生してしまうこ
とを防ぐためである。

【００５８】次に、図７はトルクリプル除去制御演算器
１９のさらに別の他の一例を示すブロック構成図であ
る。これは図２に示したものに対し、速度対応ゲイン演
算器２８を設け、永久磁石同期電動機３の実速度に応じ
トルクリプル補償値αの振幅Ａを可変にするようにした
ものである。その他の構成は、図２に示したトルクリプ
ル除去制御演算器１９と同一であるので、同一要素には
同一符号を付し重複する説明は省略する。

【００５９】図７において、速度制御系６から出力され
るｑ軸電流指令Ｉｑｃは、トルクリプル除去制御演算器
１９の絶対値回路２２に入力され絶対値に変換され、得
られたｑ軸電流指令値Ｉｑｃの絶対値は乗算器２３で、
正弦波の振幅を設定するゲイン定数ａ（_Nf_Gain_FIX）
が乗算されて振幅値Ａ１が求められる。この振幅値Ａ１
は速度対応ゲイン演算器２８に入力され、永久磁石同期
電動機３の実速度に応じたゲインが乗算されて振幅値Ａ
が出力される。

【００６０】図８は、速度対応ゲイン演算器２８のゲイ
ン特性図である。永久磁石同期電動機３が時点ｔ１で回
転を開始したとすると、速度対応ゲイン演算器２８のゲ
インは「０」から所定の変化率（レート）で上昇し
「１」で一定となる。これは制御系のトルク外乱となら
ないように設定時間ｔ２を過ぎるまで滑らかに立ち上げ
るためである。

【００６１】そして、永久磁石同期電動機３の速度Ｖが
時点ｔ３で設定速度Ｖ１を超えたとすると、設定速度Ｖ
１と設定速度Ｖ２との間でゲインを「１」から「０」に
向けて下降させる。すなわち、設定速度Ｖ１と設定速度
Ｖ２との間においては、所定の変化率でゲインを「１」
から「０」に下降させ、設定速度Ｖ２を超えた場合には
ゲインを「０」で保持する。図８では、時点ｔ４から時
点ｔ５までの間でゲインを「０」に保持している場合を
示している。

【００６２】そして、時点５から時点ｔ６のように、逆
に永久磁石同期電動機３の速度Ｖが設定速度Ｖ２から設
定速度Ｖ１に減速される場合には、所定の変化率でゲイ
ンを「０」から「１」に上昇させ、設定速度Ｖ１未満に
なった場合にはゲインを「１」で保持する。

【００６３】これは、エレベータが定格速度にて走行し
ている場合には高周波となるため、電流制御系８の応答
が限界を超えリプルに対して位相ずれが発生し、振動抑
制制御の効果がなくなったり逆に加振するような現象に
陥ってしまうから、それを防止するためである。

【００６４】このように、速度対応ゲイン演算器２８の
ゲインを可変ゲインとし、高周波領域（速度大領域）に
なるに従いゲインを落とし、ある周波数以上においては
ゲインを「０」としてトルク補償をキャンセルする。な
お、特定の周波数領域だけ振動抑制制御の効果を上げる
ように、所定の関数の可変ゲインを使用することも可能
である。

【００６５】次に、図９はトルクリプル除去制御演算器
１９のさらに別の他の一例を示すブロック構成図であ
る。これは図２に示したものに対し、対応アドレス選択
器２９および対応ゲイン・位相データテーブル３０を設
け、予め定められたトルクリプル補償値における振幅お
よび位相を対応アドレス選択器２９で対応ゲイン・位相
データテーブル３０から選択し、トルクリプル補償値に
おける振幅および位相を可変にするようにしたものであ
る。その他の構成は、図２に示したトルクリプル除去制
御演算器１９と同一であるので、同一要素には同一符号
を付し重複する説明は省略する。

【００６６】図９において、対応ゲイン・位相データテ
ーブル３０は、所定の数に分割された調整データテーブ
ルであり、かご荷重に応じて予めトルクリプル補償値に
おける振幅および位相を定めるための補正値が格納され
ている。そして、対応アドレス選択器２９の出力である
アドレスインデックスをテーブルアドレスとして入力
し、不平衡荷重トルクに対応した位相（_Nf_Offset）と
ゲイン（_Nf_Gain）とを選択する。選択された位相（_N
f_Offset）は加算器１４ｅでＮ倍周期演算器２０の出力
に加算され、また、ゲイン（_Nf_Gain）は乗算器２３で
絶対値回路２２からのトルク電流指令値（ｑ軸電流指令
値）Ｉｑｃに乗算される。このように、テーブルの値を
各かご荷重に基づいて設定することで、最適な補償値を
供給することが可能となる。

【００６７】次に、図１０はトルクリプル除去制御演算
器１９のさらに別の他の一例を示すブロック構成図であ
る。これは図９に示したものに対し、対応アドレス選択
器２９および対応ゲイン・位相データテーブル３０に代
えて、対応ゲイン・位相データ関数発生器３１を設け、
かご荷重に基づいて対応ゲイン・位相データ関数発生器
３１でトルクリプル補償値における振幅および位相の補
正値を発生させ、トルクリプル補償値における振幅およ
び位相を可変にするようにしたものである。その他の構
成は、図２に示したトルクリプル除去制御演算器１９と
同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する
説明は省略する。

【００６８】図１０において、トルクリプルをキャンセ
ルするように、対応ゲイン・位相データ関数発生器３１
は、不平衡荷重トルクに対して最適な補償演算関数を数
式化させたものである。

【００６９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ス
ロットリプル、巻線アンバランスやセンサ系統の誤差の
影響により永久磁石同期電動機の発生トルクが脈動した
場合においても、エレベータの乗り心地の悪化を抑制す
るできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係わるエ
レベータ制御装置のブロック構成図である。

【図２】図２は、本発明の実施の形態におけるトルクリ
プル除去制御演算器（その１）を示すブロック構成図で
ある。

【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態に係わるエ
レベータ制御装置のブロック構成図である。

【図４】図４は、本発明の第３の実施の形態に係わるエ
レベータ制御装置のブロック構成図である。

【図５】図５は、本発明の実施の形態におけるトルクリ
プル除去制御演算器（その２）を示すブロック構成図で
ある。

【図６】図６は、本発明の実施の形態におけるトルクリ
プル除去制御演算器（その３）を示すブロック構成図で
ある。

【図７】図７は、本発明の実施の形態におけるトルクリ
プル除去制御演算器（その４）を示すブロック構成図で
ある。

【図８】図８は、図７における速度対応ゲイン演算器の
ゲイン特性図である。

【図９】図９は、本発明の実施の形態におけるトルクリ
プル除去制御演算器（その５）を示すブロック構成図で
ある。

【図１０】図１０は、本発明の実施の形態におけるトル
クリプル除去制御演算器（その６）を示すブロック構成
図である。

【図１１】図１１は、永久磁石同期電動機をインバータ
で駆動してエレベータを制御するエレベータ制御装置の
構成図である。

【図１２】図１２は、永久磁石同期電動機の鉄心のスロ
ットに形成された電機子巻線と、磁極の移動進行に伴い
電機子巻線に発生する磁界の関係を示す説明図である。

【図１３】図１３は、永久磁石同期電動機の実磁束と磁
極位置との関係を時間の経過に従って示した特性図であ
る。

【図１４】図１４は、永久磁石同期電動機の磁束分布の
基本波成分と高調波成分との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１かご２カウンタウエイト３永久磁石同期電
動機４パルスジェネレータ５荷重検出器６
速度制御系７インバータ８電流制御系９電流センサ１０鉄心１１電機子巻線１２
３相／２相変換器１３ｄｑ変換器１４加算器１５ＰＩコントロ
ーラ１６逆ｄｑ変換器１７２相／３相変換器
１８ＰＷＭ回路１９トルクリプル除去制御演算器
２０Ｎ倍周期演算器２１正弦波関数器２２
絶対値回路２３乗算器２４リミッタ回路２５
フィルタ回路２６不平衡荷重トルク対応ゲイン演算
器２７不平衡荷重トルク対応位相演算器２８速
度対応ゲイン演算器２９対応アドレス選択器３０
対応ゲイン・位相データテーブル３１対応ゲイン
・位相データ関数発生器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】永久磁石同期電動機にインバータから可
変電圧周波数交流電源を供給し前記永久磁石同期電動機
に連結された巻上機を駆動してエレベータを制御するエ
レベータ制御装置において、前記永久磁石同期電動機の
実速度とその速度指令値との速度偏差信号に基づいてト
ルク電流指令値および磁束電流指令値を演算すると共に
前記実速度に基づいて前記インバータの一次周波数角を
演算する速度制御系と、前記インバータの出力電流が前
記一次周波数角でのトルク電流指令値および磁束電流指
令値を満たすように前記インバータにゲート信号を出力
する電流制御系と、前記トルク電流指令値および前記一
次周波数角に基づいて前記永久磁石同期電動機のトルク
リプルを抑制するためのトルクリプル補償値を演算し前
記トルク電流指令値に加味するトルクリプル除去制御演
算器とを備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項２】前記トルクリプル除去制御演算器は、前
記トルク電流指令値に代えて前記磁束電流指令値に前記
トルクリプル補償値を加味することを特徴とする請求項
１に記載のエレベータ制御装置。
【請求項３】前記トルクリプル除去制御演算器は、前
記トルク電流指令値に代えて前記一次周波数角に前記ト
ルクリプル補償値を加味することを特徴とする請求項１
に記載のエレベータ制御装置。
【請求項４】前記トルクリプル除去制御演算器は、前
記トルク電流指令値に比例した値を振幅とし、前記一次
周波数角から演算された基本周波数のＮ倍成分を位相と
する正弦波を前記トルクリプル補償値として演算するこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
記載のエレベータ制御装置。
【請求項５】前記トルクリプル除去制御演算器は、エ
レベータのかごとカウンタウエイトとの不平衡荷重トル
クに対応して、前記トルクリプル補償値における振幅を
可変にしたことを特徴とする請求項４に記載のエレベー
タ制御装置。
【請求項６】前記トルクリプル除去制御演算器は、エ
レベータのかごとカウンタウエイトとの不平衡荷重トル
クに対応して、前記トルクリプル補償値における位相を
可変にしたことを特徴とする請求項４に記載のエレベー
タ制御装置。
【請求項７】前記トルクリプル除去制御演算器は、前
記永久磁石同期電動機の実速度に応じ、前記トルクリプ
ル補償値の振幅を可変にすることを特徴とする請求項４
に記載のエレベータ制御装置。
【請求項８】前記トルクリプル除去制御演算器は、エ
レベータのかごとカウンタウエイトとの不平衡荷重トル
クに対応して、予め定められた前記トルクリプル補償値
における振幅および位相を選択し、前記トルクリプル補
償値における振幅および位相を可変にしたことを特徴と
する請求項４に記載のエレベータ制御装置。