JP2898936B2 - エレベーターの着床レベル調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は誘導電動機により駆
動されるエレベーターの速度制御装置に係るもので、詳
しくは、ケージが停止するとき又は、ケージが停止した
ときに乗客の乗降により負荷が変動する場合、誘導電動
機の磁束をベクトル制御し、正確且つ迅速に着床レベル
が一致されるようにしたエレベーターの着床レベル調整
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来エレベーターの速度制御装置におい
ては、図４に示したように、３相交流電圧（ＡＣ）を所
望の周波数及びパルス幅を有する交流電圧に変換させる
電力部３０と、該電力部３０から出力された交流電圧が
入力され動作する誘導電動機１０１と、該誘導電動機１
０１の回転速度を検出する回転速度検出部１０２と、該
回転速度検出部１０２から出力された検出速度（Ｗ_r ）
と速度指令（Ｗ_r ^* ）とを比較する速度制御部１０３
と、該速度制御部１０３から出力された速度制御信号
（Ｗ_s ）と上記検出速度（Ｗ_r ）とを加算する加算器１
０４と、上記誘導電動機１０１に入力される電流を検出
する電流検出部１０７と、該電流検出部１０７から検出
された電流と上記加算器１０４から出力された周波数
（Ｗ_f ）とが入力され電圧指令（Ｖ_r ^* ）を出力する電
圧指令発生部１０５と、該電圧指令発生部１０５から出
力された電圧指令（Ｖ_r ^* ）が入力されスイッチングパ
ルス信号（Ｓ_p ）を上記電力部３０に出力するスイッチ
ングパルス発生部１０６と、から構成されていた。

【０００３】且つ、前記電力部３０は３相交流電圧を揺
動電圧（Fluctuation Voltage ）に変換させるコンバー
タ３１と、該コンバータ３１から出力された揺動電圧を
直流電圧に平滑させる平滑コンデンサ３２と、該平滑コ
ンデンサ３２から出力された直流電圧を交流電圧に変換
させるインバータ３３と、から構成されていた。そし
て、ケージ２０と平衡器（Counter Weight）２３とがロ
ープ（Rope）２２で連結され、前記誘導電動機１０１の
軸に連結された滑車（Sheave）２１に懸架されていた。

【０００４】このように構成された従来エレベーターの
速度制御装置の動作は次のようであった。即ち、誘導電
動機の速度制御には１次電圧制御、スリップ周波数制御
等の方法があるが、一般には、低周波数領域でも自己飽
和を防止しながら高トルクを発生することができるスリ
ップ周波数制御が使用され、該スリップ周波数の制御方
法について説明すると次のようであった。

【０００５】先ず、誘導電動機から発生する磁束（ψ）
は次の式により示される。

【０００６】

【数１】

【０００７】ここで、Ｋは比例定数、Ｅは電圧、ｆは周
波数である。上記式で、速度制御のため周波数を制御す
るときは、誘導電動機１０１の自己飽和を防止するため
電圧も同時に制御しなければならない。即ち、電圧／周
波数（Ｅ／ｆ）を一定に維持するため周波数と電圧とを
同時に変化させるが、このような特性を利用して速度を
制御することがスリップ周波数制御である。

【０００８】上記スリップ周波数制御の例として、図４
に示したような従来のエレベーター速度制御装置の動作
を説明すると次のようであった。先ず、速度制御部１０
３は速度指令（Ｗ_r ^* ）及び回転速度検出部１０２から
出力された検出速度（Ｗ_r ）が入力され、速度制御信号
（Ｗ_s ）を出力する。該速度制御信号（Ｗ_s ）は加算器
１０４にて回転速度検出部１０２から出力された検出速
度（Ｗ_r ）と加算される。

【０００９】次いで、電圧指令発生部１０５は電流検出
部１０７から出力された電流と上記加算器１０４から出
力された値とが入力されるが、該加算器１０４から出力
された値が１次周波数（Ｗ_f ）になるため、電圧／周波
数（Ｅ／ｆ）が一定である特性を利用して周波数
（Ｗ_f ）に比例する電圧指令（Ｖ_r ^* ）を出力する。該
電圧指令（Ｖ_r ^* ）はスイッチングパルス発生部１０６
によりスイッチングパルス信号（Ｓ_p ）に変換されて出
力される。

【００１０】そして、電力部３０内のインバータ３３に
は上記スイッチングパルス発生部１０６から出力された
スイッチングパルス信号（Ｓ_p ）が入力され、コンバー
タ３１及び平滑コンデンサ３２を通って出力された直流
電圧を、誘導電動機１０１を制御するための周波数及び
パルス幅を有する交流電圧に変換し、誘導電動機１０１
に印加して該誘導電動機１０１を動作させる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】然るに、このように構
成された従来誘導電動機により駆動されるエレベーター
の速度制御装置にスリップ周波数制御を使用すると、ケ
ージが停止するとき、又はケージが停止したときに乗客
の乗降により発生する負荷の変動がトルクの歪乱を生じ
させ、スリップ周波数の変換に対応するトルクが発生す
るまで応答が遅延されるという不都合な点があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、誘導電
動機により駆動されるエレベーターにおいて、ケージが
停止するとき、又はケージが停止したときに乗客の乗降
により負荷が変動する場合、磁束をベクトル制御してエ
レベーターの着床レベルを迅速且つ、正確に調整し得る
エレベーターの着床レベル調製装置を提供しようとする
ものである。

【００１３】このような目的を達成するため、本発明に
係るエレベーターの着床レベル調整装置においては、後
述する図１に示すように、ケージ２０と乗降場間のレベ
ル差を検出するレベル検出手段１２と、該レベル検出手
段１２からレベル差が検出されると微少速度指令（Ｗ_n
^* ）を発生する微少速度指令発生手段２と、ケージ２０
の重さを検出して負荷量（Ｌ）として出力する負荷検出
手段１３と、誘導電動機１の実際の速度（Ｗ_r ）を検出
する回転速度検出手段１１と、該回転速度検出手段１１
から出力された実際の速度（Ｗ_r ）を、（イ）該レベル
検出手段１２からレベル差が検出されるときには微少速
度指令（Ｗ_n ^* ）にて、又（ロ）該レベル差が検出され
ないときには速度指令（Ｗ_r ^* ) にて補償した値が入力
されて磁束指令（λ^* ）を出力する速度制御手段３と、
該負荷検出手段１３から負荷量（Ｌ）の変動が検出さ
れ、かつ該速度指令（Ｗ_r ^* ) が発生したとき、上記負
荷量（Ｌ）を磁束指令（λ^* ）にて補償し、トルク成分
電流指令（Ｉ_q ^* ）を出力する加算手段１７と、誘導電
動機１に入力される電流を検出する電流検出手段１０
と、該電流検出手段１０から出力された電流を相互に直
交するトルク成分電流（Ｉ_q ）と磁束成分電流（Ｉ_d ）
とに変換させる変換手段６と、該変換手段６から出力さ
れた磁束成分電流（Ｉ_d ）を磁束（λ）に変換させる磁
束変換手段７と、該レベル検出手段１２からレベル差が
検出され、それによって該微少速度指令（Ｗ_n ^* ）が発
生したとき、該磁束変換手段７から出力された磁束
（λ）を上記磁束指令（λ^* ）にて補償した値が入力さ
れ、磁束成分電流指令（Ｉ_d ^* ）を発生して磁束を制御
する磁束制御手段４と、上記変換手段６から出力された
磁束成分電流（Ｉ_d ）及びトルク成分電流（Ｉ_q ）と、
上記磁束成分電流指令（Ｉ_d ^* ）及びトルク成分電流指
令（Ｉ_q ^* ）とが夫々入力され、電流を制御する電流制
御手段５と、から構成され、（イ）上記微少速度指令
（Ｗ_n ^* ）が上記速度制御手段３に入力されるときは上
記トルク成分電流指令（Ｉ_q ^* ）が一定値に維持された
状態で上記磁束指令（λ^* ）に応じて上記ケージのレベ
ルを調整し、又（ロ）上記速度指令（Ｗ_r ^* )が上記速
度制御手段３に入力されるときは上記磁束指令（λ^* ）
が定格磁束に決められた状態で上記トルク成分電流指令
（Ｉ_q ^* ）に応じて上記ケージのレベルを調整するよう
にされる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に対
し、図面を用いて説明する。本発明のエレベーターの着
床レベル調整装置においては、図１に示したように、３
相交流電圧を所望の周波数及びパルス幅を有する交流電
圧に変換させる電力部３０と、該電力部３０から出力さ
れた交流電圧が入力されて動作する誘導電動機１と、ケ
ージ２０と乗降場間のレベル差を検出するレベル検出部
１２と、該レベル検出部１２から出力されたレベル検出
信号（Ｗ_d ）により微少速度指令（Ｗ _n ^* ）を出力する
微少速度指令部２と、該微少速度指令部２から出力され
た微少速度指令（Ｗ_n ^* ）又は速度指令（Ｗ_r ^* ）を選
択出力する第１切替スイッチ１４と、該第１切替スイッ
チ１４から出力された微少速度指令（Ｗ_n ^* ）又は速度
指令（Ｗ_r ^* ）と誘導電動機１の実際の速度（Ｗ_r ）と
を加算する第１加算器１６と、該第１加算器１６から出
力された値により磁束指令（λ^* ）を出力する速度制御
部３と、ケージ２０の重さを検出する負荷検出部１３
と、該負荷検出部１３から出力された負荷量（Ｌ）と上
記速度制御部３から出力された磁束指令（λ ^* ）とを加
算する第２加算器１７と、上記速度制御部３から出力さ
れた磁束指令（λ^* ）を第２加算器１７又は第３加算器
１８に選択出力する第２切替スイッチ１５と、上記誘導
電動機１に印加される電流を検出する電流検出部１０
と、該電流検出部１０から検出された３相電流を２相電
流に変換させる３相−２相変換部６と、該３相−２相変
換部６から出力された磁束成分電流（Ｉ_d ）を磁束
（λ）に変換させる磁束変換部７と、該磁束変換部７か
ら出力された磁束（λ）と上記第２切替スイッチ１５か
ら出力された磁束指令（λ^* ）とを加算する第３加算器
１８と、該第３加算器１８から出力された値により磁束
成分電流指令（Ｉ_d ^* ）を出力する磁束制御部４と、該
磁束制御部４から出力された磁束成分電流指令
（Ｉ_d ^* ）及び上記第２切替スイッチ１５から出力され
たトルク成分電流指令（Ｉ _q ^* ）と、上記３相−２相変
換部６から出力されたトルク成分電流（Ｉ_q ）及び磁束
成分電流（Ｉ_d ）とが入力され２相電流を出力する電流
制御部５と、該電流制御部５から出力された２相電流を
３相電流に変換させる２相−３相変換部８と、該２相−
３相変換部８から出力された３相電流が入力されスイッ
チングパルス信号（Ｓ_p ）を上記電力部３０に出力する
スイッチングパルス発生部９と、から構成されている。

【００１５】上記電力部３０の構成は従来エレベーター
の速度制御装置と同様であるため、説明を省略する。そ
して、ケージ２０と平衡器２３とがロープ２２で連結さ
れ、誘導電動機１の軸に連結された滑車２１に懸架され
ている。本発明に使用されるエレベーターの速度制御方
法においては、図２に示したように、先ず、誘導電動機
１の１次側電流（Ｉ１）を回転磁界上で磁束方向と磁束
に直交する方向とに分離すると、与磁成分電流（Ｉ_m ）
と２次側電流の起磁力をなくすために流れるトルク成分
電流（Ｉ_q ）とになり、これは次の式のようなベクトル
和で示すことができる。

【００１６】

【数２】

【００１７】このような方法で、１次側電流（Ｉ１）を
直交するベクトルである磁束成分とトルク成分とに分離
すると、これらを互いに独立的に制御するベクトル制御
が可能になる。従って、速度が "０" に近接するほど、
微少速度指令（Ｗ_n ^* ）と検出速度（Ｗ_r ）との誤差が
小さくなるようにレベル差を補償すると、速度制御部３
の出力はトルク指令（Ｉ_q ^* ）になり、このときの磁束
（λ）とトルク（Ｔ_e ）は次の式により示すことができ
る。

【００１８】

【数３】

【００１９】ここで、Ｋ_t はトルク定数である。従っ
て、トルク（Ｔ_e ）は磁束（λ）とトルク成分電流（Ｉ
_q ）との乗算値として示すことができるため、トルク成
分電流指令（Ｉ_q ^* ）は一定にして磁束（λ）を制御す
ると、着床レベルの差を "０" にする速度制御が可能に
なる。上記のようなエレベーターの速度制御方法を利用
して本発明のエレベーターの着床レベル調整装置の動作
を説明すると次のようである。

【００２０】即ち、図３に示したように、ケージ２０が
乗降場に到着したとき、ケージ２０と乗降場の底面とが
一致しないためレベル差が発生すると、レベル検出部１
２はレベル差を検出して出力する。次いで、微少速度指
令発生部２は上記レベル検出部１２から出力されたレベ
ル検出信号（Ｗ_d ）が入力され、レベル差に比例する微
少速度制御指令（Ｗ_n ^* ）を出力する。この時、第１切
替スイッチ１４は微少速度指令部２に連結される。

【００２１】従って、第１加算器１６は上記微少速度指
令部２から出力された微少速度制御指令（Ｗ_n ^* ）と上
記回転速度検出部１１から出力された検出速度（Ｗ_r ）
とを加算する。次いで、速度制御部３は上記第１加算器
１６から出力された値が入力され磁束指令（λ^* ）を出
力する。該磁束指令（λ^* ）は第２切替スイッチ１５に
より第３加算器１８に入力され、第２切替スイッチ１５
は第３加算器１８に連結される。すなわち上記レベル検
出部１２からレベル差が検出され微少速度指令
（Ｗ_n ^*）が発生されると、該第２切替スイッチ１５は
第３加算器１８に連結される。

【００２２】一方、電流検出部１０は電力部３０から出
力された３相電流を検出して３相−２相変換部６に出力
し、該３相−２相変換部６は入力された３相電流を２相
電流に変換させて出力する。次いで、磁束変換部７は上
記３相−２相変換部６から出力された２相電流中、磁束
成分電流（Ｉ_d ）を磁束（λ）に変換して出力するが、
該磁束（λ）は第３加算器１８により上記第２切替スイ
ッチ１５から出力された磁束指令（λ^* ）と加算されて
磁束制御部４に印加される。

【００２３】従って、磁束制御部４は上記第３加算器１
８から出力された値、即ち磁束（λ）と磁束指令
（λ^* ）との誤差を磁束成分電流指令（Ｉ_d ^* ）に変換
して電流制御部５に印加し、該電流制御部５には上記磁
束制御部４から出力された磁束成分電流指令（Ｉ_d ^* ）
及び上記第２切替スイッチ１５から出力されたトルク成
分電流指令（Ｉ_q ^* ）と、上記３相−２相変換部６から
出力されたトルク成分電流（Ｉ_q ）及び磁束成分電流
（Ｉ_d ）とが夫々入力され、２相電流に変換されて出力
される。ここで、トルク成分電流指令（Ｉ_q ^* ）は一定
した値に維持される。

【００２４】次いで、２相−３相変換部８は上記電流制
御部５から出力された２相電流が入力されて３相電流に
変換され、スイッチングパルス発生部９は上記２相−３
相変換部８から出力された３相電流が入力され、スイッ
チングパルス信号（Ｓ_p ）に変換されて上記電力部３０
に印加される。従って、該電力部３０には、上記スイッ
チングパルス発生部９から出力されたスイッチングパル
ス信号（Ｓ_p ）が入力され、ケージ２０が乗降場のレベ
ルに一致するよう、誘導電動機１に入力される電流を制
御する。

【００２５】一方、図３に示したように、ケージ２０が
乗降場に到着して停止しているときはレベル差が発生し
ないため、第１切替スイッチ１４は速度指令（Ｗ_r ^* ）
側に連結される。従って、第１加算器１６は上記速度指
令（Ｗ_r ^* ）と上記回転速度検出部１１から出力された
検出速度（Ｗ_r ）とを加算する。次いで、速度制御部３
は上記第１加算器１６から出力された値が入力され磁束
指令（λ^* ）を出力する。

【００２６】そして、第２加算器１７は第２切替スイッ
チ１５により上記磁束指令（λ^* ）と上記負荷検出部１
３から出力された負荷量（Ｌ）とが入力されて加算さ
れ、トルク成分電流指令（Ｉ_q ^* ）を出力する。この
時、第２切替スイッチ１５は第２加算器１７に連結され
る。すなわち上記負荷検出部１３から負荷量の変動が検
出され速度指令（Ｗ_r ^* ）が発生されると、該第２切替
スイッチ１５は第２加算器１７に連結される。

【００２７】次いで、電流検出部１０は電力部３０から
出力された３相電流を検出して３相−２相変換部６に出
力し、該３相−２相変換部６は入力された３相電流を２
相電流に変換させて出力する。次いで、磁束変換部７は
上記３相−２相変換部６から出力された２相電流中、磁
束成分電流（Ｉ_d ）を磁束（λ）に変換させて出力する
が、該磁束（λ）は第３加算器１８により磁束指令（λ
^* ）と加算されて磁束制御部４に印加される。この時、
磁束指令（λ^* ）は定格磁束に決められる。

【００２８】従って、磁束制御部４は上記第３加算器１
８から出力された値、即ち、磁束（λ）と磁束指令（λ
^* ）との誤差を磁束成分電流指令（Ｉ_d ^* ）に変換させ
て電流制御部５に印加し、該電流制御部５には上記磁束
制御部４から出力された磁束成分電流指令（Ｉ_d ^* ）及
び上記第２切替スイッチ１５から出力されたトルク成分
電流指令（Ｉ_q ^* ）と、前記３相−２相変換部６から出
力されたトルク成分電流（Ｉ_q ）及び磁束成分電流（Ｉ
_d ）とが夫々入力され、該電流制御部５において２相電
流に変換されて出力される。

【００２９】次いで、２相−３相変換部８には、上記電
流制御部５から出力された２相電流が入力されて３相電
流に変換され、スイッチングパルス発生部９には上記２
相−３相変換部８から出力された３相電流が入力され、
スイッチングパルス信号（Ｓ _p ）に変換されて上記電力
部３０に印加される。従って、電力部３０には、上記ス
イッチングパルス発生部９から出力されたスイッチング
パルス信号（Ｓ_p ）が入力され、ケージ２０が乗降場の
レベルと一致するよう、誘導電動機１に入力される電流
を制御する。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るエレ
ベーターの着床レベル調整装置においては、誘導電動機
の速度制御にベクトル制御方式を導入し、ケージが乗降
場に到着するとき、ケージと乗降場の底面間のレベル差
で微少速度指令を発生させ、速度制御を行うことができ
る。

【００３１】且つ、ケージが乗降場に停止していると
き、乗客の乗降時に発生する負荷の変動を検出し、トル
ク成分電流制御を通して迅速に負荷変動トルクを補償
し、このとき、誘導電動機の磁束を制御するため、迅速
且つ正確にレベルが調整できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエレベーターの着床レベル調整装
置を示したブロック構成図である。

【図２】本発明に係る誘導電動機の１次側電流を回転磁
界上で磁束方向と磁束に直交する方向とに分離したグラ
フである。

【図３】本発明に係るエレベーターの着床レベル調整装
置の動作順序を示したフローチャートである。

【図４】従来のエレベーターの速度制御装置を示したブ
ロック構成図である。

【符号の説明】

１…誘導電動機 ２…微少速度指令発生部 ３…速度制御部 ４…磁束制御部 ５…電流制御部 ６…３相−２相変換部 ７…磁束変換部 ８…２相−３相変換部 ９…スイッチングパルス発生部 １０…電流検出部 １１…回転速度検出部 １２…レベル検出部 １３…負荷検出部 １４，１５…切替スイッチ １６，１７，１８…加算器 ２０…ケージ ２１…滑車 ２２…ロープ ２３…平衡器 ３０…電力部 ３１…コンバータ ３２…平滑コンデンサ ３３…インバータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エレベーターの着床レベル調整装置であ
   って、 ケージ（２０）と乗降場間のレベル差を検出するレベル
   検出手段（１２）と、該レベル検出手段（１２）からレ
   ベル差が検出されると微少速度指令（Ｗ_n ^*）を発生す
   る微少速度指令発生手段（２）と、 ケージ（２０）の重さを検出して負荷量（Ｌ）として出
   力する負荷検出手段（１３）と、 誘導電動機（１）の実際の速度（Ｗ_r ）を検出する回転
   速度検出手段（１１）と、 該回転速度検出手段（１１）から出力された実際の速度
   （Ｗ_r ）を、（イ）該レベル検出手段（１２）からレベ
   ル差が検出されるときには微少速度指令（Ｗ_n ^* ）に
   て、又（ロ）該レベル差が検出されないときには速度指
   令（Ｗ_r ^* ) にて補償した値が入力されて磁束指令（λ
   ^* ）を出力する速度制御手段（３）と、該負荷検出手段（１３）から負荷量（Ｌ）の変動が検出
   され、かつ該速度指令（Ｗ _r ^* ) が発生したとき、 上記
   負荷量（Ｌ）を磁束指令（λ^* ）にて補償し、トルク成
   分電流指令（Ｉ_q ^* ）を出力する加算手段（１７）と、 誘導電動機（１）に入力される電流を検出する電流検出
   手段（１０）と、 該電流検出手段（１０）から出力された電流を相互に直
   交するトルク成分電流（Ｉ_q ）と磁束成分電流（Ｉ_d ）
   とに変換させる変換手段（６）と、 該変換手段（６）から出力された磁束成分電流（Ｉ_d ）
   を磁束（λ）に変換させる磁束変換手段（７）と、該レベル検出手段（１２）からレベル差が検出され、そ
   れによって該微少速度指令（Ｗ _n ^* ）が発生したとき、
   該磁束変換手段（７）から出力された磁束（λ）を上記
   磁束指令（λ^* ）にて補償した値が入力され、磁束成分
   電流指令（Ｉ_d ^* ）を発生して磁束を制御する磁束制御
   手段（４）と、 上記変換手段（６）から出力された磁束成分電流
   （Ｉ_d ）及びトルク成分電流（Ｉ_q ）と、上記磁束成分
   電流指令（Ｉ_d ^* ）及びトルク成分電流指令（Ｉ_q ^*）
   とが夫々入力され、電流を制御する電流制御手段（５）
   と、から構成され、 （イ）上記微少速度指令（Ｗ _n ^* ）が上記速度制御手段
   （３）に入力されると きは上記トルク成分電流指令（Ｉ
   _q ^* ）が一定値に維持された状態で上記磁束指令
   （λ ^* ）に応じて上記ケージのレベルを調整し、又
   （ロ）上記速度指令（Ｗ _r ^* ) が上記速度制御手段
   （３）に入力されるときは上記磁束指令（λ ^* ）が定格
   磁束に決められた状態で上記トルク成分電流指令（Ｉ _q
   ^* ）に応じて上記ケージのレベルを調整する ことを特徴
   とするエレベーターの着床レベル調整装置。