JP2005162462A - エレベータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 交流電動機巻線間で抵抗値に差がある場合や電圧指令とインバータの出力電圧との間に誤差がある場合、電圧を微調整することなく電流変換ゲインの補正係数を求められるエレベータの制御装置を得る。
【解決手段】 速度制御装置と、指令値と速度帰還信号と電流帰還信号から電圧指令を出す電流制御装置１７と、電圧指令により交流電動機を駆動するインバータ４と、電動機に流れる電流を帰還する電流検出器１０と、電流検出器の出力に補正係数を乗じて検出値の補正を行う補正演算器２１と、補正係数を算出する電流センサゲイン係数計算器２２とを備え、かご及び釣合いおもリを昇降させるものにおいて、インバータの制御電気角位相を所定値に固定し、所定のトルク電流指令を与えることにより、電動機の２相間に所定の直流電流を流し、電流センサゲイン係数計算器で、補正係数を算出する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、エレベータの制御装置に関するものである。

一般的な三相交流電動機の制御装置においては、電流検出器およびＡ／Ｄ変換器の変換ゲインにアンバランスがあると、電動機に流れる三相電流の各相間にアンバランスが発生して、電動機のトルクに脈動を引き起こす場合があった。
この問題を解決するために、従来の三相交流電動機の制御装置によれば、三相交流電動機の各相の電流検出値のうち、１相を基準相とし、この基準相および他の１相の巻線にのみ所定の直流が流れるようにし、このときの各電流検出値から、基準相の電流検出ゲインと他の１相の電流検出ゲインの比を求める。また、前記基準相および別の他の１相の導線にのみ所定の直流が流れるようにし、このときの電流検出値から、基準相の電流検出ゲインと別の他の１相の電流検出ゲインの比を求める。電動機の運転時には、求めた変換ゲイン比を用いて電流検出値の補正係数を算出し、この係数を乗じて電流検出ゲインのアンバランスを補正したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−９１７８０号公報

ところで、従来の制御装置においては、例えばＶ相の電流変換ゲインの補正係数を求める際には、Ｕ相およびＶ相の巻線にのみ所定の直流が流れるように、ＰＷＭ信号発生器への入力を設定するとされている。しかしながら、Ｕ相とＶ相の巻線の抵抗値に差がある場合、あるいは電圧指令とインバータ装置が出力する電圧との間に誤差がある場合には、大きさが同じで符号が逆の電圧を交流電動機のＵ相とＶ相の間に加えても、Ｗ相に流れる電流を０とすることが出来ず、Ｗ相に流れる電流を０にするには、Ｗ相電流を観測しながらＰＷＭ信号発生器への電圧指令を微調整する必要があり、作業が複雑になるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、交流電動機の巻線間で抵抗値に差がある場合、あるいは電圧指令とインバータ装置が出力する電圧との間に誤差がある場合でも、電圧を微調整することなく電流変換ゲインの補正係数を求めることができるエレベータの制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明に係るエレベータの制御装置は、速度指令値と速度帰還信号からトルク指令値を発生する速度制御装置と、トルク指令値と速度帰還信号と電流帰還信号から電圧指令を発生する電流制御装置と、電圧指令により交流電動機を駆動するインバータと、交流電動機に流れる電流を帰還するための電流検出器と、電流検出器の出力に補正係数を乗じて電流検出値の補正を行う補正演算器と、補正係数を算出するための電流センサゲイン係数計算器とを備え、交流電動機を制御してかご及び釣合いおもリを昇降させるものにおいて、インバータの制御電気角位相を所定値に固定し、所定のトルク電流指令を与えることにより、交流電動機の２相間に所定の直流電流を流し、電流センサゲイン係数計算器で、補正係数を算出するものである。

この発明のエレベータの制御装置においては、電流検出器の出力に補正係数を乗じて電流検出値の補正を行う補正演算器と、インバータの制御電気角位相を固定し、所定のトルク電流指令を与え、補正係数の測定、算出を行う電流センサゲイン係数計算器を備え、電流センサゲイン係数計算器がある相の補正係数を求める際に、その相および基準相の電流検出値以外に、その他の相の電流検出値も用いて計算を行うようにしたことで、容易に交流電動機の２相間に直流電流を流すことが可能である。また、電圧を微調整することなく電流変換ゲインの補正係数を求めることができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置の構成を示すブロック回路図である。
図１において、１は三相交流電源、２はコンバータ、３はコンデンサ、４はインバータ、５は交流電動機、１０ａはＵ相の巻線に流れる電流を検出する電流検出器、１０ｂはＶ相の巻線に流れる電流を検出する電流検出器、１０ｃはＷ相の巻線に流れる電流を検出する電流検出器、１１は速度帰還信号を出力するエンコーダ、１２は微分器、１３ａは速度指令値と速度帰還信号を比較演算するフィードバック速度加算器、１３ｂ、１３ｃはフィードバック電流加算器、１４は電流指令発生器、１５ａは電流検出器１０ａにより検出したＵ相の巻線に流れる電流をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器、１５ｂは電流検出器１０ｂにより検出したＶ相の巻線に流れる電流をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器、１５ｃは電流検出器１０ｃにより検出したＷ相の巻線に流れる電流をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器、１６は３相２相座標変換器、１７ａ、１７ｂは電流制御器、１８は２相３相座標変換器、１９はＰＷＭ信号発生器、２０はゲートドライブ回路、２１ａは補正係数を乗じて電流検出値の補正を行うＶ相補正係数、２１ｂは同じく補正係数を乗じて電流検出値の補正を行うＷ相補正係数、２２は外部からの信号である電流センサゲイン係数補正指令により、所定のトルク電流指令及び無効電流の０指令を作成する電流センサゲイン係数計算器、２３は外部からの信号である電流センサゲイン係数補正指令により、通常運転時のトルク電流指令と無効電流指令を、上記所定のトルク電流指令と無効電流０指令に切り替えるスイッチである。なお、図中、２４はエレベータの巻上機、２５はエレベータのかご、２６はカウンターウエイトである。

この発明によるエレベータの制御装置の実施の形態１の具体的な動作について説明する。
ここで、交流電動機の各相に流れる電流のデジタル信号値Ｘｕ、Ｘｖ、Ｘｗと、電流変換
ゲインＫｖ、Ｋｗの関係について述べる。まず、中性点が外部に接続されていない一般の三
相交流電動機においては、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗについて（１）式が成り立つ。
Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０…（１）
各相の電流値をデジタル変換すると、これまで説明したように検出・変換による誤差が生じるが、例えばＵ相のデジタル変換ゲインを基準として、これに対するＶ相、Ｗ相の電流変換ゲインの補正係数、すなわちＵ相に対するＶ相の電流ゲインの比、Ｕ相に対するＷ相の電流ゲインの比をＫｖ、Ｋｗとすると、デジタル変換後の信号値の間には、（２）式が成り立つ。
Ｘｕ＋Ｋｖ・Ｘｖ＋Ｋｗ・Ｘｗ＝０…（２）、
上記（２）式より、電流のデジタル変換値、例えばＸｕが零となるようにＫｖ、Ｋｗを求める。この場合、従来例のように、Ｕ相およびＶ相の巻線にのみ所定の直流が流れるようにする必要はないので、ＰＷＭ信号発生器１９への電圧指令を微調整する必要がなくなる。
図１において、外部からの信号である電流センサゲイン係数補正指令により、電流センサゲイン係数計算器２２で所定のトルク電流指令及び無効電流の０指令を作成する。次に、外部からの信号である電流センサゲイン補正係数指令により、通常運転時のトルク電流指令と無効電流指令をスイッチ２３により、上記所定のトルク電流指令と無効電流０指令に切り替える。また、通常運転時に使用している回転子電気角を下記要領にて作成したインバータの制御電気角位相に、外部からの信号である電流センサゲイン係数補正指令をトリガとして、スイッチ２３により切り替える。この状態において、電流センサゲイン補正係数の算出を電流センサゲイン係数計算器２２で実施する。所定のトルク電流指令を与える際のインバータの制御電気角位相は、下記に記述する。

図２に、通常同期モータの制御でよく用いられるｄ軸電流０制御を行っている場合の、回転子電気角と各相電流の関係を示す。この図２より分かるように、タイミング１付近（電気角６０°付近）ではＵ相とＶ相に電流が流れてＷ相にはほとんど電流が流れず、またタイミング２付近（電気角１２０°付近）ではＵ相とＷ相に電流が流れてＶ相にはほとんど電流が流れなくなることが分かる。これらのタイミングに回転子電気角を固定し、所定のトルク電流指令を与えると、交流電動機の２相に符号が反対の直流電流を流し、残りの１相にはほとんど電流が流れない状態にすることが可能となる。なお上記の説明では、各相電流を検出するタイミングを電気角６０°と１２０°の二つとしたが、同様のタイミングは電気角２４０°と３００°にも現れ、後者のタイミングを用いても効果が同様であることは言うまでも無い。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２におけるエレベータの制御装置の具体的な動作について説明する。図３はこの発明の実施の形態２におけるエレベータの制御装置において、電流変換ゲインの補正係数を求める際の電流センサゲイン係数計算器の動作を示すフローチャートである。
まず、第１ステップＳ１０１において、初期値設定にて繰り返し計算のカウンタｎを０に設定すると共に、計算過程の補正係数Ｋｖｗ（ｎ）の初期値Ｋｖｗ（０）を１に設定する。この発明は繰り返し計算によりＫｖ、Ｋｗを算出するため上記設定が必要となる。
次に、第２ステップＳ１０２において、実施の形態１と同じ要領で、Ｕ相およびＶ相の巻線に概ね所定の直流電流を流す。このとき、Ｗ相にはほとんど電流が流れない。
次に、第３ステップＳ１０３において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線に流れる電流を、電流検出器１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより検出してＡ／Ｄ変換器1５ａ、１５ｂ、１５ｃによりデジタル変換し、そのデジタル信号値をそれぞれＸｕ１（Ｕ相）、Ｘｖ１（Ｖ相）、Ｘｗ１（Ｗ相）とする。前回の計算によって算出したＫｖｗ（ｎ）を上記（２）式に反映し、Ｋｗ（ｎ）を変化させてＸｗ１＝０のときのＫｖ（ｎ）を算出する。ただし、一回目の計算では、前回値が存在しないので、Ｋｖｗ（０）＝１を使用する。
次に、第４ステップＳ１０４において、実施の形態１と同じ要領で、Ｖ相およびＷ相の巻線に概ね所定の直流電流を流す。このとき、Ｕ相にはほとんど電流が流れない。
次に、第５ステップＳ１０５において、第３ステップＳ１０３で求めたＫｗ（ｎ）を反映し、Ｋｖ（ｎ）を変化させＸｕ２＝０となるＫｖ（ｎ）を算出する。
次に、第６ステップＳ１０６において、実施の形態１と同じ要領で、Ｕ相およびＷ相の巻線に概ね所定の直流電流を流す。このとき、Ｖ相にはほとんど電流が流れない。
次に、第７ステップＳ１０７において、第５ステップＳ１０５で求めたＫｖ（ｎ）を反映し、Ｋｖｗ（ｎ）を変化させＸｖ３＝０となるＫｖｗ（ｎ）を算出する。
次に、第８ステップＳ１０８において、前回と今回の計算での補正係数の差Ｋｖ（ｎ）−Ｋｖ（ｎ−１）、Ｋｗ（ｎ）−Ｋｗ（ｎ−１）を計算し、その差が所定の許容値ｅより大きければ再度計算を実施し、許容値ｅ以下であれば計算を終了させる。最後に、ステップＳ１０９にて、計算が終わった補正係数Ｋｖ（ｎ）、Ｋｗ（ｎ）を最終的な補正係数Ｋｖ、Ｋｗとして保存する。

なお、電流検出器を使用する際には、例えば、特許第２６８７０６２号「電動機の制御装置」に示されるように、使用に先立って時間的に減衰する交流電流を流して、電流検出器内の磁気回路のヒステリシスを除去する消磁動作を行うこと、さらに消磁動作後の電流０の状態での検出出力を記憶し、この値を電流検出のオフセット値として、実際の測定時の検出値から減じたものを電流検出値とすることが一般的である。これらの動作については、上記のこの発明の実施の形態には記載していないが、これらの動作を電流検出ゲインの補正係数の測定を行う前に実施することにより、この発明においても、電流検出および電流検出ゲインの補正係数の精度を向上できることは言うまでもない。さらに、電流検出値を適切なローパスフィルタを介して処理することにより、ノイズの影響を少なくできることはもちろんである。

この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置の構成を示すブロック回路図である。 通常同期モータの制御でよく用いられるｄ軸電流０制御を行っている場合の、回転子電気角と各相電流の関係を示す図である。 この発明の実施の形態２におけるエレベータの制御装置において、電流変換ゲインの補正係数を求める際の電流センサゲイン係数計算器の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 三相交流電源
２ コンバータ
３ コンデンサ
４ インバータ
５ 交流電動機
１０ 電流検出器
１１ エンコーダ
１２ 微分器
１３ａ フィードバック速度加算器
１３ｂ、１３ｃ フィードバック電流加算器
１４ 電流指令発生器
１５ Ａ／Ｄ変換器
１６ ３相２相座標変換器
１７ａ、１７ｂ 電流制御器
１８ ２相３相座標変換器
１９ ＰＷＭ信号発生器、
２０ ゲートドライブ回路
２１ａ Ｖ相補正係数
２１ｂ Ｗ相補正係数
２２ 電流センサゲイン係数計算器
２３ スイッチ
２４ エレベータ巻上機
２５ エレベータかご
２６ カウンターウエイト

Claims (2)

1. 速度指令値と速度帰還信号からトルク指令値を発生する速度制御装置と、
   トルク指令値と速度帰還信号と電流帰還信号から電圧指令を発生する電流制御装置と、
   前記電圧指令により交流電動機を駆動するインバータと、
   交流電動機に流れる電流を帰還するための電流検出器と、
   前記電流検出器の出力に補正係数を乗じて電流検出値の補正を行う補正演算器と、
   補正係数を算出するための電流センサゲイン係数計算器とを備え、
   交流電動機を制御してかご及び釣合いおもリを昇降させるエレベータ制御装置において、
   前記インバータの制御電気角位相を所定値に固定し、所定のトルク電流指令を与えることにより、交流電動機の２相間に所定の直流電流を流し、前記電流センサゲイン係数計算器で、補正係数を算出することを特徴とするエレベータの制御装置。
2. 交流電動機に電流が流れたときに、補正係数値を変化させ、電流のデジタル変換値の内の一相の電流が零となる補正係数を算出することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。

Images