JP2015160697A - Elevator control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、蓄電装置を備えたエレベータの制御装置に関するものである。 The present invention relates to an elevator control device including a power storage device.
従来のエレベータの制御装置においては、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、この直流電圧のリプルを平滑化する平滑コンデンサと、この平滑化された直流電圧を可変電圧可変周波数の交流電圧に変換して出力するインバータと、このインバータから出力される交流電圧で駆動しかごを昇降するモータとを備える。
さらに、平滑コンデンサに生ずる電圧を検出する平滑コンデンサ電圧検出器を備え、平滑コンデンサに並列に、抵抗消費回路と充放電回路とがそれぞれ接続され、この充放電回路の他端には、平滑コンデンサに生ずる直流電圧を貯蔵する電気二重層キャパシタが接続されている。
また、充電設定電圧は交流電源からコンバータを介して整流される整流電圧より大きくかつ抵抗消費回路の動作電圧より低い電圧に設定され、放電設定電圧は整流電圧より低い電圧に設定される。
さらに、従来のエレベータの制御装置では、平滑コンデンサ電圧検出器で検出される平滑コンデンサに生ずる電圧が充電設定電圧を越える場合に電気二重層キャパシタに充電するように充放電回路を制御し、また平滑コンデンサに生ずる電圧が放電設定電圧を越える場合に電気二重層キャパシタから放電するように充放電回路を制御する充放電制御手段を備える（例えば、特許文献１参照）。
In a conventional elevator control device, a converter that converts an AC voltage from an AC power source into a DC voltage, a smoothing capacitor that smoothes the ripple of the DC voltage, and the smoothed DC voltage is converted to a variable voltage variable frequency. It includes an inverter that converts to an alternating voltage and outputs it, and a motor that raises and lowers the driving cage with the alternating voltage output from the inverter.
Further, a smoothing capacitor voltage detector for detecting a voltage generated in the smoothing capacitor is provided, and a resistance consuming circuit and a charge / discharge circuit are connected in parallel to the smoothing capacitor, and the other end of the charge / discharge circuit is connected to the smoothing capacitor. An electric double layer capacitor for storing the generated DC voltage is connected.
The charge setting voltage is set to a voltage that is larger than the rectified voltage rectified from the AC power supply through the converter and lower than the operating voltage of the resistance consumption circuit, and the discharge setting voltage is set to a voltage lower than the rectified voltage.
Further, in the conventional elevator control device, the charge / discharge circuit is controlled so that the electric double layer capacitor is charged when the voltage generated in the smoothing capacitor detected by the smoothing capacitor voltage detector exceeds the charge setting voltage, and the smoothing capacitor is smoothed. Charge / discharge control means for controlling the charge / discharge circuit so as to discharge from the electric double layer capacitor when the voltage generated in the capacitor exceeds the discharge set voltage is provided (for example, see Patent Document 1).
そのため、エレベータの回生運転時において、平滑コンデンサ電圧検出器で検出される平滑コンデンサに生ずる電圧が、整流電圧より高くかつ充電設定電圧を越えるとき、モータが発電する電力を電気二重層キャパシタに確実に充電し、エレベータの力行運転時において、電気二重層キャパシタから放電させて、その電力をエレベータの昇降に利用する。 Therefore, during the regenerative operation of the elevator, when the voltage generated in the smoothing capacitor detected by the smoothing capacitor voltage detector is higher than the rectified voltage and exceeds the charge setting voltage, the electric double layer capacitor is surely supplied with the electric power generated by the motor. The battery is charged and discharged from the electric double layer capacitor during powering operation of the elevator, and the electric power is used for raising and lowering the elevator.
従来のエレベータの制御装置では、平滑コンデンサの電圧が充電設定電圧を越える場合に電気二重層キャパシタなどの蓄電装置に充電するように充放電回路を制御し、平滑コンデンサの電圧が充電設定電圧以下でかつ放電設定電圧を超える場合に、蓄電装置から放電するように充放電回路を制御する。
さらに、蓄電装置の電圧が満充電状態の設定電圧を超えると充電を停止し、抵抗消費回路を動作し、モータからの回生電力を消費する。
この際、平滑コンデンサの電圧値と蓄電装置の電圧値で充電あるいは放電を判定し、その際の電流値は、予め設定した上限値以下に制限している。
In the conventional elevator control device, when the voltage of the smoothing capacitor exceeds the charge setting voltage, the charge / discharge circuit is controlled so as to charge the power storage device such as an electric double layer capacitor, and the voltage of the smoothing capacitor is below the charge setting voltage. And when it exceeds discharge setting voltage, a charging / discharging circuit is controlled so that it may discharge from an electrical storage apparatus.
Furthermore, when the voltage of the power storage device exceeds the set voltage in the fully charged state, charging is stopped, the resistance consumption circuit is operated, and regenerative power from the motor is consumed.
At this time, charging or discharging is determined based on the voltage value of the smoothing capacitor and the voltage value of the power storage device, and the current value at that time is limited to a predetermined upper limit value or less.
しかしながら、エレベータが回生運転と力行運転を頻繁に繰り返す場合など、蓄電装置に頻繁に電流が流れることにより、蓄電装置の内部抵抗により電力が消費され、蓄電装置が発熱することがある。その場合、充電効率および放電効率が低下し、さらには、蓄電装置の寿命が短くなる場合があった。 However, when an elevator frequently repeats regenerative operation and power running operation, power frequently flows through the power storage device, so that power is consumed by the internal resistance of the power storage device, and the power storage device may generate heat. In that case, the charging efficiency and the discharging efficiency are lowered, and the life of the power storage device may be shortened.
この発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、蓄電装置の発熱を抑制し蓄電装置の長寿命化を図ったエレベータの制御装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an elevator control device that suppresses heat generation of a power storage device and extends the life of the power storage device.
この発明に係るエレベータの制御装置においては、モータが回生運転状態あるいは力行運転状態であるかを検知するモータ運転状態検出手段と、蓄電装置の蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、エレベータの運転状態から、モータが回生運転時に発生する電力を予測するモータ電力予測手段を備える。
エレベータ運転中に、モータ運転状態検出手段によりモータが回生運転状態にあると判定された場合、モータ電力予測手段によりエレベータが停止位置に到達するまでにモータが発生する回生電力量の予測値（以下、予測回生電力量と称す。）が算出される。一方、蓄電量検出手段により蓄電装置の蓄電量が検出され、蓄電装置の蓄電量が満充電量に達する電力量（以下、充電可能電力量と称す。）が算出される。予測回生電力量が充電可能電力量を上回る場合、停止位置に到達する時点において、蓄電装置の蓄電量が満充電量になるように、充放電回路よって充電電流量を制御する。
また、エレベータが停止位置に到達するまで、予測回生電力量が充電可能電力量以下となる場合、モータの回生電力量が多くなるように母線の電圧を制御するように構成したものである。
In the elevator control device according to the present invention, the motor operation state detection means for detecting whether the motor is in the regenerative operation state or the power running operation state, the storage amount detection means for detecting the storage amount of the storage device, and the operation of the elevator Motor power predicting means for predicting power generated during regenerative operation of the motor from the state is provided.
During the elevator operation, when it is determined by the motor operation state detection means that the motor is in the regenerative operation state, the predicted value of the regenerative electric energy generated by the motor before the elevator reaches the stop position by the motor power prediction means (hereinafter, , Referred to as predicted regenerative electric energy). On the other hand, the amount of electricity stored in the electricity storage device is detected by the electricity storage amount detection means, and the amount of electric power (hereinafter referred to as chargeable electric energy) at which the amount of electricity stored in the electricity storage device reaches the fully charged amount is calculated. When the predicted regenerative power amount exceeds the chargeable power amount, the charge current amount is controlled by the charge / discharge circuit so that the power storage amount of the power storage device becomes the full charge amount when reaching the stop position.
Further, when the predicted regenerative electric energy is equal to or less than the chargeable electric energy until the elevator reaches the stop position, the bus voltage is controlled so that the regenerative electric energy of the motor is increased.
この発明によれば、充電電流量を制御することにより蓄電装置の発熱を抑制し蓄電装置の長寿命を図り、また、母線電圧を制御することにより蓄電装置への充電量を増量する。そのため、信頼性の高くかつ消費電力の低いエレベータの制御装置を提供することができる。 According to the present invention, by controlling the amount of charging current, heat generation of the power storage device is suppressed to extend the life of the power storage device, and by controlling the bus voltage, the amount of charge to the power storage device is increased. Therefore, an elevator control device with high reliability and low power consumption can be provided.
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１におけるエレベータを示すブロック図である。モータ１の回転軸には綱車１１が接続され、綱車１１には主ロープ１２が掛けられ、主ロープ１２の一端にはおもり１４が、もう一端にはかご１３が、それぞれ吊される。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an elevator according to the first embodiment. A
モータ１はインバータ２に接続され、インバータ２は直流電圧を可変電圧可変周波数の交流電力に変換してモータ１を駆動する。インバータ２の直流端の高電位側は、母線３を介してコンバータ５の出力端の高電位側に接続され、インバータ２の直流端の低電位側は、共通線４を介してコンバータ５の出力端の低電位側に接続される。インバータ２は、コンバータ５から直流電圧を供給される。さらに、母線３と共通線４との間には、平滑コンデンサ７と充放電手段としての充放電回路８と、抵抗消費回路９とがそれぞれ接続される。
The
コンバータ５の入力端には、３相交流電源６が接続される。コンバータ５は、ダイオードブリッジ回路から構成され、３相交流電源６から供給される交流電圧を直流電圧に変換する。その際、母線３に発生するリップル電圧を平滑コンデンサ７により平滑する。抵抗消費回路９は、スイッチ９１と抵抗器９２とで構成されており、場合に応じスイッチ９１をオン状態にすることにより母線３に印加された電力を抵抗器９２で消費する。
充放電回路８の別端には蓄電装置１０が接続される。充放電回路８は、回生運転時にはインバータ２を介してモータ１により発電した電力を蓄電装置１０に充電し、力行運転時にはインバータ２を介して蓄電装置１０に充電された電力をモータ１に送電する機能を備える。平滑コンデンサ電圧検出器２２は、平滑コンデンサ７の電圧値を検出する。なお、この電圧値は本実施の形態１の場合、母線３の電圧と等しい。
また、本実施の形態１のエレベータは、モータ運転状態検出手段としての母線３の電流を検出する母線電流検出器２１と、蓄電量検出手段としての蓄電装置１０の電圧を検出する蓄電電圧検出器２３とをそれぞれ備える。
A three-phase AC power supply 6 is connected to the input end of the converter 5. The converter 5 is composed of a diode bridge circuit and converts an AC voltage supplied from the three-phase AC power supply 6 into a DC voltage. At that time, the ripple voltage generated in the bus 3 is smoothed by the smoothing capacitor 7. The resistance consumption circuit 9 includes a
A
Further, the elevator according to the first embodiment includes a bus
制御回路２０は、マイクロコンピュータ、メモリおよび入出力インターフェイスを備える。母線電流検出器２１の出力は母線電流値情報２１ｉとして、平滑コンデンサ電圧検出器２２の出力は平滑コンデンサ電圧情報２２ｉとして、蓄電装置電圧検出器２３の出力は蓄電装置電圧情報２３ｉとして、制御装置２０にそれぞれ入力される。
また、各階の呼び出しボタン（図示せず）の状態などの呼び出しボタン情報Ｆｉと、かご１３の状態（かごの位置、かごの速度、かごの積載重量、かご内の停止階ボタン状態など）のかご状態情報１３ｉと、モータ１の状態（回転数、トルク状態など）のモータ状態情報１ｉとが、制御装置２０にそれぞれ入力される。
インバータ２の動作を指示するインバータ動作指令２ｃと、抵抗消費回路９のスイッチ９１のオン動作およびオフ動作を指示するスイッチ動作指令９ｃと、充放電回路８の充放電動作を指示する充放電動作指令８ｃとが、制御装置２０からそれぞれ出力される。
また、制御回路２０は、モータ電力予測手段としての機能をも担う。
The
In addition, the call button information Fi such as the state of the call button (not shown) on each floor and the
Inverter operation command 2c for instructing the operation of inverter 2,
The
なお、本実施の形態１におけるエレベータの制御装置は、インバータ２、母線３、コンバータ５、平滑コンデンサ７、充放電回路８、蓄電装置１０、制御装置２０、母線電流検出器２１および蓄電装置電圧検出器２３で構成される。
一般的に、蓄電装置１０の電圧は、母線３の電圧に比べ低電圧に設定される。例えば、３相交流電源６の規格電圧が２００Vの場合、コンバータ５により整流された後の直流電圧、すなわち、母線３の電圧は約３００Vとなる。これに対し、蓄電装置１０に１セル当たりの公称電圧が１．２Ｖのニッケル水素電池を１００セル直列に配したものを用いると、蓄電装置１０の電圧は約１２０Ｖである。
The elevator control device in the first embodiment includes an inverter 2, a bus 3, a converter 5, a smoothing capacitor 7, a charge / discharge circuit 8, a
Generally, the voltage of
このように、異なる電圧を有する部位間で電力を送受する必要があるため、充放電回路８は昇降圧チョッパ回路から構成される。充放電回路８は、蓄電装置１０に充電する際は、母線３から蓄電装置１０に電流を流すために降圧動作を行い、蓄電装置１０から母線３に放電する際は、蓄電装置１０から母線３に電流を流すために昇圧動作を行う。
Thus, since it is necessary to transmit and receive electric power between parts having different voltages, the charge / discharge circuit 8 is composed of a step-up / step-down chopper circuit. The charging / discharging circuit 8 performs a step-down operation to flow current from the bus 3 to the
図２は、本実施の形態１に係るエレベータの制御装置における充放電回路８の回路構成を示すブロック図である。端子８８ａは母線３に接続され、端子８８ｂは共通線４に接続される。また、端子８８ｃは蓄電装置１０の正電極側に接続され、端子８８ｄは蓄電装置１０の負電極側に接続される。端子８８ｅは、制御装置２０に接続され、充放電回路８の動作指令８ｃが入力される。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the charge / discharge circuit 8 in the elevator control apparatus according to the first embodiment. Terminal 88 a is connected to bus 3, and terminal 88 b is connected to
充放電回路８の内部においては、ＭＯＳＦＥＴ８１ａのドレイン電極は端子８８ａに接続され、ＭＯＳＦＥＴ８１ａのソース電極はＭＯＳＦＥＴ８２ａのドレイン電極に接続され、ＭＯＳＦＥＴ８２ａのソース電極は、端子８８ｂおよび端子８８ｄに接続される。ＭＯＳＦＥＴ８１ａには、ダイオード８１ｂが逆並列に接続され、ＭＯＳＦＥＴ８２ａには、ダイオード８２ｂが逆並列に接続される。また、ＭＯＳＦＥＴ８１ａとＭＯＳＦＥＴ８２ａの接続点には、インダクタ８３が接続され、インダクタ３３の他方端子は端子８８ｃに接続される。さらに、ＭＯＳＦＥＴ８１ａとＭＯＳＦＥＴ８２ａのスイッチング動作時に発生する電圧変動を抑制するため、端子８８ａと端子８８ｂとの間にコンデンサ８４を、端子８８ｃと端子８８ｄとの間にコンデンサ８５をそれぞれ備える。
端子８８ｅを介し充放電動作指令８ｃがＦＥＴドライバ８６に入力され、ＦＥＴドライバ８６は、充放電動作指令８ｃに基づきＭＯＳＦＥＴ８１ａとＭＯＳＦＥＴ８２ａのオン電圧およびオフ電圧を生成し、昇圧動作および降圧動作を行う。
In the charge / discharge circuit 8, the drain electrode of the
A charge /
つぎに本実施の形態１の動作について説明する。図３は、本実施の形態１に係るエレベータの制御装置における制御方法を示すフロー図である。これを参照して、この制御方法について説明する。なお、ステップＳ１０から、ステップＳ５０、ステップＳ５１、ステップＳ３１のいずれかまでのフローを実行し、ステップＳ１０に戻るまでの周期は例えば０．０１秒以上、０．５秒以下である。
エレベータの運転開始後、ステップＳ１０では、母線電流値情報２１ｉと平滑コンデンサ電圧情報２２ｉと蓄電装置電圧情報２３ｉと呼び出しボタン情報Ｆｉとかご状態情報１３ｉとモータ状態情報１ｉとが、制御装置２０にそれぞれ入力される。
Next, the operation of the first embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a control method in the elevator control apparatus according to the first embodiment. This control method will be described with reference to this. It should be noted that the period from step S10 to step S50, step S51, or step S31 is executed, and the process is returned to step S10 is, for example, not less than 0.01 seconds and not more than 0.5 seconds.
After starting the elevator operation, in step S10, the bus current value information 21i, the smoothing capacitor voltage information 22i, the storage device voltage information 23i, the call button information Fi, the
ステップＳ２０では、母線電流値情報２１ｉによる母線３の電流値が予め設定された値以上である場合、モータ１は力行運転状態と判定し、ステップＳ３１へ分岐する。また、母線３を流れる電流が予め設定された値未満である場合、モータ１の運転状態は回生運転状態と判定し、ステップＳ３０に進む。
例えば、母線電流検出器２１が検出する電流が、インバータ２に向かって流れる場合を正とし逆向きを負とした場合、この電流が正値あるいはゼロ値の際に、モータ１は力行運転状態と判定し、この電流が負値の際に、モータ１は回生運転状態と判定する。
In step S20, when the current value of the bus 3 based on the bus current value information 21i is equal to or greater than a preset value, the
For example, when the current detected by the
なお、母線３はコンバータ５中のダイオードのカソードと接続しているため、回生運転状態では、母線３の電圧はコンバータ５の出力電圧より高電圧になり、３相交流電源６により電力が供給された力行運転状態では、母線３の電圧はコンバータ５の出力電圧となる。例えば、コンバータ５で整流された直流電圧が３００Ｖの場合、母線３の電圧は、３００Ｖを超える電圧になる。 Since bus 3 is connected to the cathode of the diode in converter 5, the voltage of bus 3 is higher than the output voltage of converter 5 in the regenerative operation state, and power is supplied from three-phase AC power supply 6. In the powering operation state, the voltage of the bus 3 becomes the output voltage of the converter 5. For example, when the DC voltage rectified by the converter 5 is 300V, the voltage of the bus 3 is a voltage exceeding 300V.
ステップＳ３０では、蓄電装置電圧情報２３ｉに基づき算出される蓄電装置１０の蓄電量と、蓄電装置１０の性能による満充電量との差分から、蓄電装置１０の充電可能電力量Ｐｐを算出する。また、ステップＳ１０で得た呼び出しボタン情報Ｆｉとかご状態情報１３ｉから、つぎに停止する停止位置を判定し、かご状態情報１３ｉとモータ状態情報１ｉを用いて、かご１３の軌跡をもとめて、つぎに停止する位置までに発生する予測回生電力量Ｐｒを算出し、ステップＳ４０に進む。
なお、満充電量とは、満充電状態の蓄電量あるいは満充電状態の蓄電量よりわずかに低く設定された蓄電量である。
In step S30, the chargeable power amount Pp of the
The fully charged amount is a charged amount that is set to be slightly lower than the charged amount in the fully charged state or the charged amount in the fully charged state.
ステップＳ４０では、予測回生電力量Ｐｒが充電可能電力量Ｐｐを上回る場合、ステップＳ５０に分岐し、予測回生電力量Ｐｒが充電可能電力量Ｐｐ以下である場合、ステップＳ５１に分岐する。 In step S40, if the predicted regenerative power amount Pr exceeds the chargeable power amount Pp, the process branches to step S50. If the predicted regenerative power amount Pr is equal to or less than the chargeable power amount Pp, the process branches to step S51.
つぎに、ステップＳ３１の力行運転、ステップＳ５０の充電電流制御回生運転およびステップＳ５１の母線電圧制御回生運転について説明する。
ステップＳ３１の力行運転において、はじめに、蓄電装置電圧情報２３ｉに基づく蓄電装置１０の蓄電量が、予め設定された放電が可能であると判定される放電可能蓄電量以上であるか否かを判定する。
Next, the power running operation in step S31, the charging current control regenerative operation in step S50, and the bus voltage control regenerative operation in step S51 will be described.
In the power running operation of step S31, first, it is determined whether or not the amount of power stored in the
蓄電装置１０の蓄電量が放電可能蓄電量未満の場合、３相交流電源６から供給される電力によりモータ１を駆動する。詳しくは、３相交流電源６から供給される交流電圧を、コンバータ５により直流電圧に変換し、母線３を介してインバータ２に送電する。インバータ２では、インバータ動作指令２ｃに基づき直流電圧を可変電圧可変周波数の交流電力に変換してモータ１を駆動する。
放電可能蓄電量以上と判定した場合、充放電動作指令８ｃに基づき充放電回路８はインバータ２を介して蓄電装置１０に蓄電された電力をモータ１に供給する制御を行う。この動作により、蓄電装置１０に蓄積された電力をモータ１の駆動に利用することができる。
When the power storage amount of
When it is determined that the amount of charge can be discharged or more, the charge / discharge circuit 8 performs control to supply the electric power stored in the
ステップＳ５０の充電電流制御回生運転においては、つぎの停止位置までに蓄電装置１０の蓄電量が満充電量に達するように、蓄電装置１０に流入する電流値を制御する。
例えば、蓄電装置１０に流入する平均電流値をＩｃ、蓄電装置１０の平均電圧をＶｃ、つぎの停止位置までの時間をｔとすると、Ｐｒ＝Ｉｃ×Ｖｃ×ｔと見積もることができ、Ｐｐ＝α×Ｐｒと定義すると、係数αは１以下の値になる。すなわち、係数αは、予測回生電力量Ｐｒの実際に充電に寄与する割合を示す。
In the charging current control regenerative operation in step S50, the current value flowing into the
For example, if the average current value flowing into the
係数αは、蓄電装置１０の内部抵抗値および温度と電流経路の寄生抵抗値に依存する。また、平均電流値Ｉｃが大きいと蓄電装置１０に電力が消費されて蓄電装置１０の温度が上昇する。蓄電装置１０の温度が上昇すると内部抵抗値が増大し更なる電力の消費が起こる。すなわち、発電量の損失が発生し充電効率が低下する。よって、係数αは低い値になる。
Coefficient α depends on the internal resistance value and temperature of
平均電流値Ｉｃが小さいと蓄電装置１０の温度の上昇が抑制され、充電効率が低下することもない。よって、係数αは大きな値となる。なお、平均電流値Ｉｃが更に小さいと、蓄電装置１０に充電される電力量も低くなる。
よって、平均電流値Ｉｃは、つぎの停止位置までの時間ｔと蓄電装置１０の平均電圧Ｖｃと係数αに基づき設定され、かご１３が停止位置に到着するまでに、蓄電装置１０の蓄電量が満充電量に達するように制御する必要がある。
When the average current value Ic is small, an increase in the temperature of the
Therefore, the average current value Ic is set based on the time t until the next stop position, the average voltage Vc of the
つぎの停止位置までの時間ｔは、呼び出しボタン情報Ｆｉとかご状態情報１３ｉとモータ状態情報１ｉに基づき予測されるかご１３の軌跡から求めることができ、蓄電装置１０の平均電圧Ｖｃは、蓄電装置電圧情報２３ｉと予測されるかご１３の軌跡から求めることができる。
また、係数αは予め蓄電装置１０の性能を評価する際に測定された値の範囲から代表的な値を設定することができる。
よって、これらの値から充電電流の平均電流値Ｉｃを設定することができる。なお、充放電動作指令８ｃに基づき充放電回路８は、充電電流を平均電流値Ｉｃになるように制御する。
The time t until the next stop position can be obtained from the trajectory of the
The coefficient α can be set to a representative value from the range of values measured when the performance of the
Therefore, the average current value Ic of the charging current can be set from these values. The charging / discharging circuit 8 controls the charging current so as to become the average current value Ic based on the charging / discharging
また、蓄電装置１０の蓄電量が満充電量に達し、これ以上の回生電力を蓄電装置１０に充電できないと判別される場合、抵抗消費回路９は、制御回路２０からのスイッチ動作指令９ｃに基づき、スイッチ９１をオン状態にし、抵抗器９２に通電し回生電力を消費する。
Further, when it is determined that the power storage amount of the
ステップＳ５１の電圧制御回生運転においては、インバータ２の高電位側の入力端と低電位側の入力端の間の電圧を制御し、モータ１の回生電力が高くなるように、インバータ２の高電位側の入力側と低電位側の入力端の間の電圧を設定する。すなわち、母線３の電圧を設定する。
In the voltage controlled regenerative operation in step S51, the voltage between the high potential side input terminal and the low potential side input terminal of the inverter 2 is controlled, and the high potential of the inverter 2 is set so that the regenerative power of the
例えば、モータ１は、図４に示すような発電特性を有する場合がある。図４の縦軸は出力電力を、横軸は出力電圧を、それぞれ示す。なお、横軸は母線３の電圧と考えてよい。
For example, the
モータ１の回転数を一定とすると、その出力電圧を０Ｖから上昇させていくと、それに応じてその出力電力が増加し、ある出力電圧値でその出力電力が最大となり、出力電圧がさらに上昇すると出力電力が次第に減少していく垂下特性を有している。
また、この特性は、モータ１の回転数に依存する。モータ１の回転速度が高速である場合（図中に示す高速回転時）の最大出力電力ＰHmaxと、低速である場合（図中に示す低速回転時）の最大出力電力ＰLmaxは、ＰHmax＞PLmaxの関係があり、その際の高速回転時の出力電圧ＶHmaxと、低速回転時の出力電圧ＶLmaxに関しては、ＶHmax＞ＶLmaxの関係がある。さらに、高速回転時のＶHmaxより高く、出力電力がゼロとなる出力電圧ＶHh０と、高速回転時のＶLmaxより高く、出力電力がゼロとなる出力電圧ＶLh０に関しては、ＶHh０＞ＶLh０の関係がある。
Assuming that the rotation speed of the
Further, this characteristic depends on the rotation speed of the
モータ１がこのような特性を有する場合、回生電力を増大させるためには、出力電圧を出力電力が最大の値になるように制御する。なお、母線３がコンバータ５に接続されている場合、出力電圧の設定値に制約がある場合があるので、以下に説明する。
When the
前述したように、母線３はコンバータ５中のダイオードのカソードと接続されているので、回生運転中に母線３の電圧が上昇すると、母線３とコンバータ５との間の接続は、電気的に高抵抗状態になる。力行運転時の母線３の電圧をＶCnとした場合、高速回転時には、ＶHmax＞ＶCnとなるので、母線３の電圧を、ＶHmaxになるように制御し、最大出力電力ＰHmaxを得る。
一方、低速回転時の場合のように、ＶLmax≦ＶCnの関係が有る場合には、母線３の電圧をＶLmaxになるように制御すると、母線３の電圧はＶCn以下になるため、コンバータ５から蓄電装置１０に向かって電流が流れてしまう。この場合、母線３の電圧を、ＶCnを上回り、コンバータ５から電流が流入しない程度にＶCnから予め設定された電圧値分高くなるように制御する。
なお、このような母線３の電圧の制御は、充放電動作指令８ｃに基づき充放電回路８により実行される。
As described above, since the bus 3 is connected to the cathode of the diode in the converter 5, when the voltage of the bus 3 rises during the regenerative operation, the connection between the bus 3 and the converter 5 is electrically high. It becomes a resistance state. If the voltage of the bus 3 during a power running operation and a V Cn, at the time of high speed rotation, since the V Hmax> V Cn, the voltage of the bus 3, and controlled to be V Hmax, obtain the maximum output power P Hmax .
On the other hand, when there is a relationship of V Lmax ≦ V Cn as in the case of low speed rotation, if the voltage of the bus 3 is controlled to be V Lmax , the voltage of the bus 3 becomes V Cn or less. Current flows from converter 5 toward
Such control of the voltage of the bus 3 is executed by the charge / discharge circuit 8 based on the charge /
このように本実施の形態１では、回生運転時の充電方法を切り替えることにより、充電電流制御回生運転においては、蓄電装置１０に過大な充電電流を流すことなく、満充電量に到達させることができるので、蓄電装置１０の温度上昇を抑制することができ、電圧制御回生運転時には、回生電力を増量し蓄電装置１０への充電量を増量することができる。よって、蓄電装置１０を長寿命化することができ、かつ効率的に蓄電装置１０に回生電力を充電することができる。したがって、信頼性の高くかつ消費電力の低いエレベータの制御装置を提供することができる。
As described above, in the first embodiment, by switching the charging method during the regenerative operation, in the charging current control regenerative operation, the full charge amount can be reached without flowing an excessive charging current to the
なお、ステップＳ３０で、蓄電装置電圧情報２３ｉに基づき算出される蓄電装置１０に蓄積されている蓄電量と、蓄電装置１０の性能による満充電量との差分から、蓄電装置１０の充電可能電力量Ｐｐを算出することを説明した。すなわち、蓄電電圧検出器２３で検出される蓄電装置１０の電圧値から蓄電量を求める。しかしながら、蓄電装置１０の電圧値と蓄電量の関係は線形にならないことが多い。そのため、予め蓄電装置１０の電圧値と蓄電量との関係を制御回路２０に内蔵するメモリの一部に記憶させ、蓄電電圧検出器２３で検出される蓄電装置１０の電圧値とこの蓄電装置１０の蓄電量の関係を参照することにより、蓄電装置１０の蓄電量を得ることができる。なお、この蓄電装置１０の電圧値と蓄電量との関係を記憶したメモリは、この発明の構成要素である第１の記憶装置に相当する。
In step S30, the chargeable power amount of the
また、ステップＳ５１で、モータ１の回転数と母線３の電圧と出力電力の関係から母線３の電圧を制御することを説明した。予めモータ１の回転数と母線３の電圧とモータ１の回生電力の関係を制御回路２０に内蔵するメモリの一部に記憶させ、母線電圧検出器２２で検出される母線３の電圧値とこのモータ１の回転数と母線３の電圧とモータ１の回生電力の関係を参照することにより、目標の母線３の電圧値を得ることができる。このモータ１の回転数と母線３の電圧と出力電力との関係を記憶したメモリは、この発明の構成要素である第２の記憶装置に相当する。
In step S51, the control of the voltage of the bus 3 from the relationship between the rotational speed of the
なお、充電可能電力量Ｐｐと予測回生電力量Ｐｒを関係付ける係数αは、蓄電装置１０の温度に依存する。このため、蓄電装置１０に温度検出器を設置し、蓄電装置１０の温度を検出し、係数αを算出すれば、より正確に充電可能電力量Ｐｐを見積もることができる。
Note that the coefficient α relating the chargeable power amount Pp and the predicted regenerative power amount Pr depends on the temperature of the
実施の形態２．
実施の形態１では、本発明の構成要素であるモータ運転状態検出手段に母線３の電流を検出する母線電流検出器２１を用いた形態を説明した。前述したように回生運転時には母線３の電圧が上昇する。よって、母線の電圧を検出することにより、回生運転状態か力行運転状態かを判定できる場合がある。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the mode in which the
本実施の形態２では、実施の形態１の母線電流検出器２１を装備せず、本発明の構成要素であるモータ運転状態検出手段に平滑コンデンサ電圧検出器２２を用いた形態を説明する。
In the second embodiment, a mode in which the smoothing
図５は、実施の形態２に係るエレベータの制御装置を示すブロック図である。図１と同一符号は、実施の形態１に示す構成要素と同一品あるは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。 FIG. 5 is a block diagram illustrating an elevator control apparatus according to the second embodiment. The same reference numerals as those in FIG. 1 are the same as or equivalent to the components shown in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
なお、本実施の形態２におけるエレベータの制御装置は、インバータ２、母線３、コンバータ５、平滑コンデンサ７、充放電回路８、蓄電装置１０、制御装置２０、平滑コンデンサ電圧検出器２２および蓄電装置電圧検出器２３で構成される。
The elevator control device in the second embodiment includes inverter 2, bus 3, converter 5, smoothing capacitor 7, charge / discharge circuit 8,
つぎに本実施の形態２の動作について説明する。図６は、実施の形態２に係るエレベータの制御装置における制御方法を示すフロー図である。図３と同一符号は、実施の形態１に示す同一工程であるので、その詳細な説明は省略する。 Next, the operation of the second embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart showing a control method in the elevator control apparatus according to the second embodiment. The same reference numerals as those in FIG. 3 are the same steps as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
本実施の形態２では、ステップＳ２０に代わりステップＳ２１が実行される。ステップＳ２１では、平滑コンデンサ電圧情報２２ｉに基づき、母線３の電圧が予め設定された値Ｖth以上である場合、モータ１が回生運転と判定し、ステップＳ３０に進む。Ｖth未満の場合、力行運転と判定し、ステップＳ３１へ分岐する。
なお、Ｖthは、力行運転時の母線３の電圧ＶCnより高い値に設定される。例えば、ＶCnが、約３００Ｖの場合、ＶCnは、３１０Ｖから４００Ｖの値に設定される。
In the second embodiment, step S21 is executed instead of step S20. In step S21, if the voltage of the bus 3 is equal to or higher than a preset value Vth based on the smoothing capacitor voltage information 22i, the
V th is set to a value higher than voltage V Cn of bus 3 during powering operation. For example, when V Cn is about 300V, V Cn is set to a value from 310V to 400V.
本実施の形態２では、実施の形態１と同様に回生運転時の充電方法を切り替えることにより、充電電流制御回生運転においては、蓄電装置１０に過大な充電電流を流すことなく蓄電装置１０を満充電量に到達させることができるので、蓄電装置１０の温度上昇を抑制することができ、電圧制御回生運転には、回生電力を増量し蓄電装置１０への充電量を増量することができる。よって、蓄電装置１０を長寿命化することができ、かつ効率的に蓄電装置１０に回生電力を充電することができる。したがって、信頼性の高くかつ消費電力の低いエレベータの制御装置を提供することができる。
また、母線電流検出器２１を省き部品点数を削減することができるので、低価格化を図ることができる。
In the second embodiment, the charging method during the regenerative operation is switched in the same manner as in the first embodiment, so that in the charging current control regenerative operation, the
Moreover, since the
実施の形態３．
本実施の形態３では、力行運転時に放電し消費される蓄電装置１０の電力量の低減を図った形態を説明する。力行運転時に放電する電力量が減ると、回生運転時に充電する電力量も減るので、相対的に電圧制御回生運転を行う機会に比べ充電電流制御回生運転を行う機会が増える。そのため、蓄電装置１０の発熱を抑制することができるので、蓄電装置１０の長寿命化を図ることができる。
本実施の形態３に係るエレベータの制御装置を示すブロック図は、図１と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, a mode in which the amount of power of the
Since the block diagram showing the elevator control apparatus according to the third embodiment is the same as that shown in FIG. 1, the detailed description thereof is omitted.
なお、本実施の形態３におけるエレベータの制御装置は、インバータ２、母線３、コンバータ５、平滑コンデンサ７、充放電回路８、蓄電装置１０、制御装置２０、母線電流検出器２１、平滑コンデンサ電圧検出器２２および蓄電装置電圧検出器２３で構成される。
The elevator control device according to the third embodiment includes an inverter 2, a bus 3, a converter 5, a smoothing capacitor 7, a charge / discharge circuit 8, a
つぎに本実施の形態３の動作について説明する。図７は、実施の形態３に係るエレベータの制御装置における制御方法を示すフロー図である。図３と同一符号は、実施の形態１に示す同一工程であるので、その詳細な説明は省略する。 Next, the operation of the third embodiment will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a control method in the elevator control apparatus according to the third embodiment. The same reference numerals as those in FIG. 3 are the same steps as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
本実施の形態３では、実施の形態１のステップＳ３１に代わりステップＳ３２が実行される。 In the third embodiment, step S32 is executed instead of step S31 in the first embodiment.
ステップＳ３２の電圧制御力行運転においては、制御装置２０は、蓄電装置電圧情報２３ｉに基づき、蓄電装置１０の蓄電量が放電可能蓄電量以上であるか否かを判定する。放電可能蓄電量未満である場合は、コンバータ５を介し３相交流電源６から供給される電力をインバータ２に供給し、モータ１を駆動する。
In the voltage controlled power running operation in step S32,
蓄電装置１０の蓄電量が放電可能蓄電量以上である場合、充放電動作指令８ｃにより充放電回路１０に母線３の電圧を予め設定された電圧まで昇圧する動作を指示する。母線３の電圧を高く設定し電流値を低くすることにより、母線３などの送電経路の寄生抵抗による電力消費を抑制することができ、効率よく電力をインバータ２に送電することができる。
When the amount of power stored in
例えば、エレベータの制御装置は、図８に示すような消費電力特性を有する場合がある。図８の縦軸は、モータ１の消費電力と母線３などの送電経路の寄生抵抗による消費電力とインバータ２による消費電力とを含めた消費電力を示し、横軸は母線３の電圧を示す。
For example, an elevator control device may have power consumption characteristics as shown in FIG. The vertical axis in FIG. 8 indicates the power consumption including the power consumption of the
かご１３の移動に費やすモータ１のモータ出力を一定とした場合、母線３の電圧を高く設定すると母線３の電流を低くすることができる。母線３などの送電経路の寄生抵抗による消費電力は、母線３の電流の２乗に比例するので、母線３の電圧を高く設定し母線３の電流を低くすると、母線３などの送電経路の寄生抵抗による消費電力を低減することができる。よって、この曲線の傾きは、母線３の電圧を高くすると緩やかになる。
よって、かご１３の積載量が多いなどのモータ出力の高い場合（図中の高モータ出力時）、曲線の傾きが緩やかになる母線３の電圧値ＶHfまで母線３の電圧値を上昇し、比較的モータ出力の低い場合（図中の低モータ出力時）、曲線の傾きが緩やかになる母線３の電圧値ＶLfまで、母線３の電圧値を上昇すると必要以上に母線３の電圧値を上昇することなく、消費電力を低減することができる。
なお、このような母線３の電圧の制御は、充放電動作指令８ｃに基づき充放電回路８により実行される。
When the motor output of the
Therefore, when the motor output is high, such as when the
Such control of the voltage of the bus 3 is executed by the charge / discharge circuit 8 based on the charge /
本実施の形態３では、実施の形態１と同様に回生運転時の充電方法を切り替えることにより、充電電流制御回生運転において蓄電装置１０に過大な充電電流を流すことなく、満充電量に到達させることができるので、蓄電装置１０の温度上昇を抑制することができ、電圧制御回生運転には、回生電力を増量し蓄電装置１０への充電量を増量することができる。よって、蓄電装置１０を長寿命化することができ、かつ効率的に蓄電装置１０に回生電力を充電することができる。
In the third embodiment, the charging method during the regenerative operation is switched as in the first embodiment, so that the full charge amount is reached without flowing an excessive charge current to the
さらに、力行運転時には、母線３の電圧を高く設定し電流値を低くすることにより、母線３などの送電経路の寄生抵抗による電力消費を抑制することができ、効率よく電力をインバータ２に送電することができる。よって、信頼性の高くかつ消費電力の低いエレベータの制御装置を提供することができる。 Further, during power running, by setting the voltage of the bus 3 high and reducing the current value, power consumption due to parasitic resistance of the power transmission path such as the bus 3 can be suppressed, and power is efficiently transmitted to the inverter 2. be able to. Therefore, an elevator control device with high reliability and low power consumption can be provided.
なお、ステップＳ３２で、消費電力量と母線３の電圧とモータ出力電力の関係から母線３の電圧を制御することを説明した。予め消費電力量と母線３の電圧とモータ出力との関係を制御回路２０に内蔵するメモリの一部に記憶させ、モータ状態情報１ｉとかご状態情報１３ｉから算出されるモータ１のモータ出力とこの消費電力量と母線３の電圧との関係を参照することにより、最適な母線３の電圧を得ることができる。
なお、この消費電力量と母線３の電圧とモータ出力との関係を記憶したメモリは、この発明の構成要素である第３の記憶装置に相当する。
In step S32, it has been described that the voltage of the bus 3 is controlled from the relationship between the power consumption, the voltage of the bus 3 and the motor output power. The relationship between the power consumption, the voltage of the bus 3 and the motor output is stored in advance in a part of the memory built in the
The memory storing the relationship between the power consumption, the voltage of the bus 3 and the motor output corresponds to a third storage device which is a component of the present invention.
なお、実施の形態１おいては、充放電回路の詳細な構造を説明した。この発明はこれらの詳細な構造に限定されるものではない。
よって、充放電回路のＭＯＳＦＥＴをＩＧＢＴあるいはその他の素子で構成してもよい。
In the first embodiment, the detailed structure of the charge / discharge circuit has been described. The present invention is not limited to these detailed structures.
Therefore, the MOSFET of the charge / discharge circuit may be composed of IGBT or other elements.
また、実施の形態１では、蓄電装置１０の電圧を約１２０Ｖ、母線３の電圧を約３００Ｖとした場合を例に挙げたが、この発明はこれらの電圧値や相対関係に限定されるものではない。
In the first embodiment, the case where the voltage of the
なお、実施の形態１から実施の形態３においては、蓄電装置１０には、電気二重層キャパシタ、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池が用いられる。この発明はこれらの蓄電装置の種類に限定されるものではない。
In the first to third embodiments, the
また、蓄電電圧検出器２３により検出される電圧値に基づき蓄電装置１０の蓄電量を算出するが、蓄電装置１０に流れる電流を積算することにより、蓄電装置１０の蓄電量を得ることも可能である。例えば、充放電回路８の端子８８ｃと蓄電装置１０の正電極との間に電流検出器を設け、電流を積算することにより、蓄電装置１０の蓄電量を算出することができる。
Further, the amount of electricity stored in the
なお、図４に示すモータ１の回生運転時の発電量の電圧依存性を示す特性と、図８に示す力行運転時の消費電力特性の母線３の電依存性を示す特性は、一例にすぎず、この発明を限定するものではない。
Note that the characteristics indicating the voltage dependence of the power generation amount during the regenerative operation of the
また、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜変更、省略することが可能である。
よって、実施の形態３に示す力行運転においてはステップＳ３２が実行され、回生運転においてはステップＳ５０およびステップＳ５１が実行されずに従来の方法が実行されるエレベータの制御装置は、この発明に含まれる。
Also, within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately changed or omitted.
Therefore, an elevator control apparatus in which step S32 is executed in the power running operation shown in the third embodiment, and the conventional method is executed without executing steps S50 and S51 in the regenerative operation is included in the present invention. .
１ モータ、１３ かご、２ インバータ、３ 母線、５ コンバータ、６ ３相交流電源、７ 平滑コンデンサ、８ 充放電回路、１０蓄電装置、２０ 制御回路、２１ 母線電流検出器、２３ 蓄電電圧検出器。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記直流電圧を交流電圧に変換しモータを駆動するインバータと、
前記コンバータと前記インバータとを接続する母線と、
前記母線に接続され前記母線の電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
蓄電および前記インバータへの電力供給をする蓄電装置と、
前記モータが回生運転状態あるいは力行運転状態かを検知するモータ運転状態検出手段と、
前記蓄電装置の蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、
前記モータが回生運転時に発生する電力量を予測する回生電力予測手段と、
前記モータ運転状態検出手段により前記モータが回生運転状態にあると判定された際、前記蓄電量検出手段の出力から算出される充電可能電力量と前記回生電力予測手段の出力とに基づいて、前記蓄電装置に流入する電流または前記母線の電圧を制御する充放電手段とを備えることを特徴とするエレベータの制御装置。 A converter that converts an AC voltage supplied from an AC power source into a DC voltage;
An inverter that converts the DC voltage into an AC voltage and drives a motor;
A bus connecting the converter and the inverter;
A smoothing capacitor connected to the bus and smoothing the voltage of the bus;
A power storage device for storing power and supplying power to the inverter;
Motor operation state detection means for detecting whether the motor is in a regenerative operation state or a power running operation state;
A storage amount detecting means for detecting a storage amount of the power storage device;
Regenerative power prediction means for predicting the amount of power generated by the motor during regenerative operation;
When it is determined by the motor operation state detection means that the motor is in a regenerative operation state, based on the chargeable power amount calculated from the output of the storage amount detection means and the output of the regenerative power prediction means, An elevator control device comprising charge / discharge means for controlling a current flowing into a power storage device or a voltage of the bus.
前記直流電圧を交流電圧に変換しモータを駆動するインバータと、
前記コンバータと前記インバータとを接続する母線と、
前記母線に接続され前記母線の電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
蓄電および前記インバータへの電力供給をする蓄電装置と、
前記モータが回生運転状態あるいは力行運転状態かを検知するモータ運転状態検出手段と、
前記蓄電装置の蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、
前記モータ運転状態検出手段により前記モータが力行運転状態にあると判定された際、前記蓄電量検出手段の出力と前記モータの駆動による消費電力とに基づいて前記母線の電圧を制御する充放電手段とを備えることを特徴とするエレベータの制御装置。 A converter that converts an AC voltage supplied from an AC power source into a DC voltage;
An inverter that converts the DC voltage into an AC voltage and drives a motor;
A bus connecting the converter and the inverter;
A smoothing capacitor connected to the bus and smoothing the voltage of the bus;
A power storage device for storing power and supplying power to the inverter;
Motor operation state detection means for detecting whether the motor is in a regenerative operation state or a power running operation state;
A storage amount detecting means for detecting a storage amount of the power storage device;
Charging / discharging means for controlling the voltage of the bus based on the output of the charged amount detection means and the power consumption by driving the motor when the motor operation state detection means determines that the motor is in a power running operation state And an elevator control device.
前記回生電力予測手段の出力が充電可能電力量を上回ると予測される場合には、充放電手段は、前記かごの停止位置までに蓄電装置の蓄電量が満充電量になるように前記蓄電装置に流れる電流を制御することを特徴とする請求項１または請求項３に記載のエレベータの制御装置。 The output of the regenerative power prediction means is the amount of regenerative power of the motor predicted up to the car stop position,
When the output of the regenerative power predicting unit is predicted to exceed the chargeable power amount, the charge / discharge unit is configured to store the power storage device so that the power storage amount of the power storage device becomes a full charge amount by the stop position of the car. 4. The elevator control device according to claim 1, wherein the current flowing through the elevator is controlled. 5.
充放電手段は、回生運転時に前記蓄電量検出手段の出力と前記関係とから得られる前記蓄電装置の蓄電量に基づいて、前記蓄電装置へ流入する電流を制御することを特徴とする請求項１、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のエレベータの制御装置。 A first storage device that stores the relationship between the output of the storage amount detection means and the storage amount of the storage device;
The charge / discharge unit controls a current flowing into the power storage device based on a power storage amount of the power storage device obtained from an output of the power storage amount detection unit and the relationship during regenerative operation. The control device for an elevator according to any one of claims 3 to 5.
充放電手段は、回生運転時に前記母線電圧検出手段の出力と前記モータの回転数と前記関係とから得られる前記モータの出力電力に基づいて、母線の電圧を制御することを特徴とする請求項１、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のエレベータの制御装置。 A second storage device for storing the relationship between the output of the bus voltage detection means, the rotational speed of the motor, and the output power of the motor;
The charging / discharging means controls the voltage of the bus based on the output power of the motor obtained from the output of the bus voltage detecting means, the rotational speed of the motor, and the relationship during regenerative operation. The elevator control device according to any one of claims 1 to 3.
充放電手段は、力行運転時に前記母線電圧検出手段の出力と前記モータ出力と前記関係とから得られる前記モータの駆動による消費電力に基づいて、母線の電圧を制御することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエレベータの制御装置。 A third storage device for storing a relationship between the output of the bus voltage detection means, the motor output, and the power consumption by driving the motor;
The charging / discharging means controls the voltage of the bus on the basis of power consumption by driving the motor obtained from the output of the bus voltage detecting means, the motor output, and the relationship during powering operation. The control apparatus of the elevator of Claim 2 or Claim 3.
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