JP4283963B2

JP4283963B2 - エレベータの制御装置

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Publication number: JP4283963B2
Application number: JP2000052346A
Authority: JP
Inventors: 仁田島; 博司荒木; 郁朗菅; 和幸小林
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2020-02-28
Also published as: KR100407628B1; CN1229272C; TW528722B; KR20010085468A; JP2001240319A; US6422351B2; CN1311150A; US20010017239A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、２次電池を応用した省エネルギー形のエレベータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、従来の２次電池を応用してエレベータを制御する制御装置の基本構成図である。
図１３において、１は三相交流電源、２は三相交流電源１から出力される交流電力を直流電力に変換するダイオード等で構成されたコンバータを示し、コンバータ２で変換された直流電力は直流母線３に供給される。４はエレベータの速度位置制御を行う後述する速度制御装置により制御されるインバータであり、直流母線３を介して供給される直流を所望の可変電圧可変周波数の交流に変換して交流モータ５を供給することにより、交流モータ５に直結されたエレベータの巻上機６を回転駆動させることで、巻上機６に巻き掛けられたロープ７がその両端に接続されたかご８及び釣り合い錘９を昇降制御してかご８内の乗客を所定の階床に移動させるようになされている。
【０００３】
ここで、かご８と釣り合い錘９の重量は、定員の半分の乗客がかご８内に乗車した時、ほぼ同じになるよう設計されている。すなわち、無負荷でかご８を昇降させる場合に、かご８の下降時は力行運転、上昇時は回生運転となる。逆に、定員乗車でかご８を下降させる場合に、かご８の下降時は回生運転、上昇時は力行運転となる。
【０００４】
１０はマイクロコンピュータ等で構成されたエレベータ制御回路で、エレベータ全体の管理・制御を行う。１１は、直流母線３間に設けられて、エレベータの回生運転時に電力を蓄積し、力行運転時にインバータ４にコンバータ２と共に蓄積された電力を供給する電力蓄積装置を示し、２次電池１２と当該２次電池１２を充放電制御するＤＣ−ＤＣコンバータ１３とから構成される。
【０００５】
ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、リアクトル１３ａ、このリアクトル１３ａに直列接続された充電電流制御用ゲート１３ｂ、後述する放電電流制御用ゲート１３ｄに逆並列接続されたダイオード１３ｃでなる降圧型チョッパ回路と、リアクトル１３ａ、このリアクトル１３ａに直列接続された放電電流制御用ゲート１３ｄ、上記充電電流制御用ゲート１３ｂに逆並列接続されたダイオード１３ｅでなる昇圧型チョッパ回路とを備えてなり、充電電流制御用ゲート１３ｂと放電電流制御用ゲート１３ｄは、電力蓄積装置１１の充放電状態を計測する充放電状態計測器１４からの計測値及び電圧計測器１８からの計測値に基づいて充放電制御回路１５により制御される。なお、この従来例での充放電状態計測器１４としては、２次電池１２とＤＣ−ＤＣコンバータ１３との間に設けられる電流計測器が用いられる。
【０００６】
１６と１７は、直流母線３間に設けられた回生電流制御用ゲートと回生抵抗、１８は、直流母線３の電圧を計測する電圧計測器、１９は、後述する速度制御回路からの回生制御指令に基づいて動作する回生制御回路を示し、回生電流制御用ゲート１６は、回生運転時に、電圧計測器１７による計測電圧が所定値以上の時に回生制御回路１９の制御に基づいてＯＮパルス幅が制御されるようになされ、回生電力は回生抵抗１７で放電されて熱エネルギーに変換され消費される。
【０００７】
２０は巻上機６に直結されたエンコーダ、２１はエレベータ制御回路１０からの指令に基づき速度指令とエンコーダ２２からの速度帰還出力とに基づいてインバータ４の出力電圧・出力周波数を制御することによりエレベータを位置・速度制御する速度制御回路を示す。
【０００８】
次に、上記構成に係る動作について説明する。
エレベータの力行運転時は、三相交流電源１および電力蓄積装置１１の両方からインバータ４に電力が供給される。電力蓄積装置１１は、２次電池１２とＤＣ−ＤＣコンバータ１３で構成され、充放電制御回路１５により制御される。一般的に、装置を小型、安価に構成するため、２次電池１２の個数は少なく押さえられ、２次電池１２の出力電圧は直流母線３の電圧よりも低い。そして、直流母線３の電圧は、基本的に三相交流電源１を整流した電圧近辺で制御される。従って、２次電池１２の充電時は直流母線３の母線電圧を下降し、放電時は直流母線３の母線電圧に昇降させる必要があり、この為、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３が採用される。このＤＣ−ＤＣコンバータ１３の充電電流制御用ゲート１３ｂ、放電電流制御用ゲート１３ｄの制御を充放電制御回路１５により行う。
【０００９】
図１４と図１５は、充放電制御回路１５の放電時と充電時の制御を示すフローチャートである。
最初に、図１４に示す放電制御時について説明する。
制御系として、電圧制御に電流制御マイナーループ等を構成し、より安定性の高い制御をしてもよいが、ここでは、簡単化のため、母線電圧で制御する方式で説明する。
【００１０】
まず、電圧計測器１７により直流母線３の母線電圧が計測される（ステップＳ１１）。充放電制御回路１５は、その計測電圧を所望の電圧設定値と比較し、計測電圧が電圧設定値を超えているか否かを判定し（ステップＳ１２）、計測電圧が設定値を超えていなければ、次に、充放電状態計測器１４による２次電池１２の放電電流の計測値が所定値を越えたか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００１１】
これらの判定により、計測電圧が設定値を超えた時、または計測電圧が設定値を超えない場合であっても２次電池１２の放電電流の計測値が所定値を越えた時には、放電電流制御用ゲート１３ｄのＯＮパルス幅を短くすべく、現在のＯＮ時間に対し調整時間ＤＴを減算して新たなゲートＯＮ時間を求める（ステップＳ１４）。
【００１２】
他方、上記ステップＳ１３において、電流検出器１４による２次電池１２の放電電流の計測値が所定値を越えていないと判定された場合には、放電電流制御用ゲート１３ｄのＯＮパルス幅を長くすべく、現在のＯＮ時間に対し調整時間ＤＴを加算して新たなゲートＯＮ時間を求める（ステップＳ１５）。このようにして求められたゲートＯＮ時間に基づいて放電電流制御用ゲート１３ｄのＯＮ制御を行うと共に、求められたゲートＯＮ時間を現在のＯＮ時間として内蔵メモリに記憶する（ステップＳ１６）。
【００１３】
このように、放電電流制御用ゲート１３ｄのＯＮパルス幅を長くすることにより、より多くの電流を２次電池１２より流させ、その結果、供給電力を大きくするとともに、電力供給により直流母線３の母線電圧を上昇させる。力行時運転で考えると、エレベータは電力供給を必要としており、この電力を上記２次電池１２からの放電および三相交流電源１からの供給でまかなう。母線電圧を三相交流電源１からの供給によるコンバータ２の出力電圧よりも高く制御すると、すべての電力は２次電池１２から供給される。しかし、安価な電力蓄積装置１１を構成するため、すべての電力を２次電池１２から供給せず、適切な割合で２次電池１２からの供給と三相交流電源１からの供給を行うように設計されている。
【００１４】
すなわち、図１４中において、放電電流の計測値を供給分担相当電流（所定値）と比較し、所定値を越えていれば放電電流制御用ゲート１３ｄのＯＮパルス幅を長くし、さらに供給量を増大させるが、放電電流の計測値が所定値を越えていなければ、放電電流制御用ゲート１３ｄのＯＮパルス幅を短くし、電力供給をクリップする。このようにすれば、インバータ４が必要とする電力の内、２次電池１２から供給する分はクリップされるから、直流母線３の母線電圧は低くなり、結果的にコンバータ２から供給が開始される。これらは、非常に短い時間で行われるので、実際は、エレベータの必要な電力を供給するために、適切な母線電圧に落ち着き、２次電池１２と三相交流電源１から所望の比率で電力を供給することが可能となる。
【００１５】
次に、図１５に示す充電制御時について説明する。
交流モータ５からの電力回生があった場合、直流母線３の母線電圧はその回生電力により上昇する。この電圧がコンバータ２の出力電圧よりも高くなった場合には三相交流電源１からの電力供給は停止する。電力蓄積装置１１が無い場合にこの状態が続くと直流母線３の電圧が上昇するため、直流母線３の母線電圧を検出する電圧計測器１７の計測電圧値がある所定電圧まで達すると、回生制御回路１９は作動し、回生電流制御用ゲート１６を閉成させる。これにより、回生抵抗１７に電力が流され、回生電力が消費されるとともに、電磁ブレーキ効果によりエレベータが減速される。しかし、電力蓄積装置１１がある場合には、所定電圧以下の電圧で、充放電制御回路１５の制御により、その電力が電力蓄積装置１１に充電される。
【００１６】
すなわち、図１５に示すように、充放電制御回路１５は、電圧計測器１７による直流母線３の母線電圧の計測値が所定電圧を越えていれば、回生状態であることを検知し、充電電流制御用ゲート１３ｂのＯＮパルス幅を長くすることにより、２次電池１２への充電電流を増大させる（ステップＳ２１→Ｓ２２→Ｓ２３）。やがて、エレベータからの回生電力が少なくなると、これに従って直流母線３の電圧も低下し、電圧計測器１７の計測値が所定電圧を超えなくなるので、充電電流制御用ゲート１３ｂのＯＮパルス幅を短く制御し、充電電力も小さく制御される（ステップＳ２１→Ｓ２２→Ｓ２４）。
【００１７】
このように、直流母線３の母線電圧を監視し充電電力を制御することにより、母線電圧が適切な範囲に制御され、充電が行われる。また、従来、回生電力で消費していた電力を蓄積し、再利用することにより、省エネが実現される。充電装置が故障等何らかの理由で電力消費がされない場合には、バックアップとして、上記回生制御回路１９を作動させ回生電力を抵抗消費させエレベータに適切な減速を行わせるようにする。エレベータの容量等により異なるが、住宅用の一般的なエレベータにおいて、回生電力は２ＫＶＡ程度であり、減速の最大値で４ＫＶＡ程度の回生電力である。
【００１８】
回生制御回路１９では、直流母線３の電圧を監視し、所定以上の電圧になれば、上記電力を回生抵抗１７で放電すべく、回生制御回路１９により回生電流制御用ゲート１６のＯＮパルス幅を制御することにより、回生電力を回生抵抗１７に流すものである。このパルス幅制御は種々な方式があるが、簡単には、次式に従う。今、回生電流制御用ゲート１６をＯＮし始める直流母線３の電圧をＶＲとすると、回生抵抗１７の値は既知のため、回路をＯＮ（閉成）すれば流れる電流ＩＲは簡単に計算可能で、かつ流したい最大電力が既知のため、その電力（ＶＡ）をＷＲとすれば、ＷＲ／（ＶＲ×ＩＲ）のデューティのＯＮパルスを発生すればよく、これを、直流母線電圧を監視しながら行えばよい。しかし、これはあくまで、回生電力を回生抵抗１７ですべて消費することを目的としている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のエレベータの制御装置において、電力蓄積装置１１は、電力蓄積装置１１の温度、充電度合い、つまり電力蓄積装置１１のＦＵＬＬ充電状態を１００％とし、充放電電流と充放電電圧との積を容量で正規化し累積した値であるＳＯＣ（：State Of Charge）等すべての条件で、回生電力を充電可能な大容量の２次電池１２を積む必要があった。このため、高価で、大きな電力蓄積装置１１が必要であった。
【００２０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、低容量・安価な電力蓄積装置を用い、放電制御時においても安定した速度制御を行うことができるエレベータの制御装置を得ることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエレベータの制御装置は、交流電源からの交流電力を整流して直流電力に変換するコンバータと、上記コンバータから出力される直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して電動機を駆動しエレベータを運転するインバータと、上記コンバータと上記インバータとの間の直流母線間に設けられて、エレベータの回生運転時に直流母線からの直流電力を蓄積し、力行運転時に蓄積された直流電力を直流母線に供給する電力蓄積装置と、上記直流母線に対する上記電力蓄積装置の充放電を制御する充放電制御装置と、上記電力蓄積装置の温度、充放電電流、充放電電圧の少なくとも１つを計測する充放電状態計測手段と、上記インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、上記インバータの出力電圧を検出する電圧検出手段と、上記エレベータの速度を検出する速度検出手段と、エレベータの速度指令と上記速度検出手段からの検出値に基づいて速度制御すべく上記インバータを制御する速度制御手段とを備え、上記速度制御手段は、上記電流検出手段の検出電流値と上記電圧検出手段の検出電圧値とに基づいてインバータの出力電力を算出し、上記充放電状態計測手段の計測値に基づいて上記電力蓄積装置の放電可能電力を求めて該放電可能電力と上記交流電源の制限電力との和で与えられる制限電力最大値を求め、上記インバータの出力電力と上記制限電力最大値との比較に基づいて速度指令を変更することを特徴とするものである。
【００２２】
また、上記速度制御手段は、放電電流と放電電圧に対する制限放電電流が設定されたテーブルを備え、上記充放電状態計測手段からの放電電流と放電電圧の計測値に基づいて上記テーブルから制限放電電流を求め、求められた制限放電電流と放電電圧の計測値から上記電力蓄積装置の放電可能電力を求めることを特徴とするものである。
【００２３】
また、上記速度制御手段は、上記電力蓄積装置のＦＵＬＬ充電状態を１００％とし、充放電電流と充放電電圧の積を容量で正規化し、累積した値である充電度合いに対する制限放電電流が設定されたテーブルを備え、上記充放電状態計測手段からの放電電流と放電電圧の計測値に基づいて得られる充電度合いに基づいて上記テーブルから制限放電電流を求め、求められた制限放電電流と放電電圧の計測値から上記電力蓄積装置の放電可能電力を求めることを特徴とするものである。
【００２４】
また、上記速度制御手段は、上記電力蓄積装置の温度に応じて複数のテーブルを備え、上記充放電状態計測手段による温度計測値に応じたテーブルを選択することを特徴とするものである。
【００２５】
また、上記速度制御手段は、負荷状態に応じた速度パターンが設定されたテーブルを備え、上記充放電状態計測手段による計測値に基づいて上記電力蓄積装置が故障と判定される場合には、上記かご負荷計測手段により計測されたかご負荷計測値に基づいて上記テーブルから速度パターンを求め、求められた速度パターンに従う速度指令を生成することを特徴とするものである。
【００２６】
また、上記速度制御手段は、かご負荷と上記電力蓄積装置の放電可能電力とに対する最大速度指令値が設定されたテーブルを備え、上記充放電状態計測手段の計測値に基づいて上記電力蓄積装置の放電可能電力を求め、上記かご負荷計測手段により計測されたかご負荷計測値と求められた放電可能電力とに基づいて上記テーブルから最大速度指令を求め、速度指令と最大速度指令との比較に基づいて速度指令を変更することを特徴とするものである。
【００２７】
さらに、上記速度制御手段は、かご負荷と上記電力蓄積装置の放電可能電力とに対応した、複数の速度パターンテーブルを備え、上記充放電状態計測手段の計測値に基づいて、上記電力蓄積装置の放電可能電力を求め、上記かご負荷計測手段により計測されたかご負荷計測値に基づいて、上記テーブルを選択することにより、選択された速度パターンに従って速度制御することを特徴とするものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
この発明においては、電力蓄積装置の放電可能電力に基づいてエレベータの速度を制御するもので、電池の寿命の長い電力蓄積装置を有するエレベータを提供する。
【００２９】
図１は、この発明に係るエレベータの制御装置の構成を示すブロック図である。図１３に示す従来例と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、１４Ａと２１Ａは、本発明に係る充放電状態計測装置と速度制御回路、２２は、三相交流電源１の停電を検出する停電検出器、２３と２４は、インバータ４の出力電流と出力電圧を計測する電流計測器と電圧計測器、２５はかご８のかご室とかご枠底部との間に設けられてかご負荷を計測するかご負荷計測器を示し、充放電状態計測装置１４Ａは、電力蓄積装置１１の充放電電流、充放電電圧、温度を計測する各計測器を備え、それらの各計測値及び充電度合い、つまり電力蓄積装置１１のＦＵＬＬ充電状態を１００％とし、充放電電流と充放電電圧との積を容量で正規化し累積した値であるＳＯＣ（：State Of Charge）を速度制御回路２１Ａに出力するようになされ、速度制御回路２１Ａは、停電検出器２２または電圧計測器１８からの停電検出信号、充放電状態計測装置１４Ａからの充放電状態、エンコーダ２０からの速度帰還信号、電流計測器２２及び電圧計測器２３からの各計測値、かご負荷計測器からのかご負荷計測値に基づいて走行中停電検出時に、電力蓄積装置１１の放電可能電力の範囲で速度制御する速度指令をインバータ４に出力する。
【００３０】
図２は、この発明に係る停電時の速度制御を説明するために用いられるもので、エレベータの力行運転時の電力波形を時間軸を横軸にして取った波形である。
エレベータが全負荷乗車で上昇方向運転時等の力行運転では、同図（ａ）のような電力波形となる。電力は、概ね、同図（ｂ）に示すエレベータの速度に依存する電力分と同図（ｃ）に示す加減速に依存する電力の合計になる。最高速付近で、加速中に電力カーブがピーク（５１）となり、一定速で一定電圧（５２）となり、減速開始とともに電力が少なくなる（５３）。一般的に、２次電池１２からの放電において、その温度、放電時の電池電圧等により、放電可能な電流値が制限される。すべての場合に余裕のある２次電池１２を積載することは、高価となるため、特定の条件では、２次電池１２からの放電を制限する必要が生じる。また、２次電池１２からの放電を制限した場合に、三相交流１で代替することも可能であるが、この場合、電力フィーダが大きくなる、契約電力が大きくなる等、高価になる。従って、この発明は、電力蓄積装置１１の放電電流が制限される場合に、三相交流電源１の許容電力範囲でエレベータを運転するものである。
以下、具体的な各実施の形態について説明する。
【００３１】
実施の形態１．
この実施の形態１において、速度制御回路２１Ａは、図３に示す如く、放電電流と放電電圧に対する制限放電電流が設定されたテーブルＴ１を備えており、このテーブルＴ１を用いて電力蓄積装置１１の放電可能電力を求めて該放電可能電力と交流電源１の制限電力との和で与えられる制限電力最大値を求め、インバータ４の出力電力と制限電力最大値との比較に基づいて速度指令を変更する。
【００３２】
まず、図３について説明すると、図３は、電力蓄積装置１１の放電時電圧をもとに、放電電流を制限するためのテーブルの例で、充放電状態計測装置１４Ａからの充放電状態の計測データと上記テーブルＴ１により制限電力最大値を作成する。同テーブル中、現在放電電流は、電力蓄積装置１１から現在出力している２次電池１２の放電電流であり、２次電池１２の放電電圧を計測し、電圧欄の電圧以上での制限電流を制限電流の項に記述されている。例えば、現在放電電流がＡ１アンペア以上のとき、Ｖ１１ボルト以上あれば、特に制限電流はないが、Ｖ１１ボルトとＶ１２ボルト間では、Ａ１２アンペアに制限する、Ｖ１２ボルト以下では、放電禁止等を記述したテーブルである。当然テーブルをさらに細かくすればさらに良い結果が得られる。また、速度制御では、この結果をみて、速度制御するため、どうしても遅れがあるため、テーブルには余裕をみて設計しておく必要がある。また、この制限電流から、現在の電圧を掛け、制限電力にするのは簡単である。
【００３３】
次に、この実施の形態１に係る速度制御回路２１Ａの制御を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
図５で走行中は、まず、エレベータの走行目的位置、現在指令速度、現在位置等から、標準速度パターンに従う指令速度Ｖｍを求め、速度制御する（ステップＳ１０１）。そして、電流計測器２３及び電圧計測器２４からのインバータ４の出力電流及び出力電圧の計測値に基づいて現在の出力電力Ｗｃを計算する（ステップＳ１０２）。
【００３４】
その後、充放電状態計測装置１４からの計測値に基づいて電力蓄積装置１１の放電可能電力Ｗｏを求め、その放電可能電力に予め定まっている商用電源（三相交流電源１）の制限電力（契約電力）を加算し制限電力最大値Ｗｍａｘを計算する（ステップＳ１０３）。すなわち、充放電状態計測装置１４Ａからの放電電流と放電電圧の計測値を入力して図３に示すテーブルＴ１から対応する制限放電電流を求め、求めた制限放電電流と現在の放電電圧の積により放電可能電力Ｗｏを求め、これに商用電源の制限電力を加算し制限電力最大値Ｗｍａｘを計算する。
【００３５】
そして、インバータ４の出力電力Ｗｃと制限電力最大値Ｗｍａｘとを比較し、現在の出力電力Ｗｃが制限電力最大値Ｗｍａｘと同じであれば、その時の速度を維持すべく、前回の指令速度を今回の指令速度とする（ステップＳ１０４→Ｓ１０５）。他方、現在の出力電力Ｗｃが制限電力最大値Ｗｍａｘを越えていなければ、標準速度パターンに従う指令速度Ｖｍを現在の指令速度とし（ステップＳ１０４→Ｓ１０６）、逆に、現在の出力電力Ｗｃが制限電力最大値Ｗｍａｘを越えていれば、前回の指令速度に対し減速設定値Ｄｖを減算した新たな指令速度を求め、使用電力を低減させる（ステップＳ１０４→Ｓ１０７）。
このようにして、求められた指令速度に基づいて速度制御を行うと共に、求められた指令速度は次回の指令速度の算出に備えて内蔵メモリに記憶する（ステップＳ１０８）。
【００３６】
この場合、時間遅れ等を考え、上記テーブルＴ１の制限放電電流には余裕を持たせることが好ましい。この時、減速度は、放電可能電力の変化率および乗り心地から考えて、それほど強くする必要はない。従って、インバータ４が現在出力中の出力電力の計測時、減速による影響を考慮する必要は少ない。必要があれば、現在出力中の出力電力を使用するのではなく、現在の速度と負荷から一定走行での予想電力を使用すればよい。また、現在の出力電力が制限電力最大値を超えているとき、いきなり減速しているが、現在の加速・減速状態により、減速へのスムージング等の処理を入れればさらに滑らかな速度制御パターンとなる。
【００３７】
このように構成されたエレベータの制御装置においては、電力蓄積装置１１からの放電時、２次電池１２に過度な負担を掛けること無い範囲で、商用電源の制限を守りながら、安定したエレベータの速度制御が可能となり、安価で寿命の長い電力蓄積装置を構成することが可能となる。
【００３８】
実施の形態２．
次に、この実施の形態２において、速度制御回路２１Ａは、図５に示す如く、電力蓄積装置１１のＦＵＬＬ充電状態を１００％とし、充放電電流と充放電電圧の積を容量で正規化し累積した値である充電度合いＳＯＣに対する制限放電電流が設定されたテーブルＴ２を備え、充放電状態計測装置１４Ａからの放電電流と放電電圧の計測値に基づいて得られる充電度合いＳＯＣに基づいてテーブルＴ２から制限放電電流を求め、求められた制限放電電流と放電電圧の計測値から電力蓄積装置１１の放電可能電力を求めるようになされている。
【００３９】
すなわち、図５は、現在の電力蓄積装置１１の充電度合いＳＯＣに対する制限放電電流のテーブルである。現在の充電度合いＳＯＣは、２次電池１２の充放電での電流、または電力の累積で計算可能である。この現在の充電度合いＳＯＣに対して、一般的には、ＳＯＣレベルが高いレベルでは、高い放電電流が可能であるが、ＳＯＣレベルが低くなるに連れて、放電電流（電力）は大きく取れなくなる。図５はこれをテーブル化したものである。
【００４０】
この実施の形態２における速度制御回路２１Ａもまた、図４に示すフローチャートに従って実施の形態１と同様にして指令速度を求めるようになされており、従って、電力蓄積装置１１からの放電時、２次電池１２に過度な負担を掛けること無い範囲で、商用電源の電力制限を守りながら、安定したエレベータの速度制御が可能となり、安価で寿命の長い電力蓄積装置を構成することが可能となる。
【００４１】
実施の形態３．
次に、この実施の形態３において、速度制御回路２１Ａは、図６に示す如く、電力蓄積装置１１の２次電池１２の温度に応じて複数のテーブルＴ２ａ，ｔ２ｂ，ｔ２ｃ，・・・を備え、複数のテーブルから充放電状態計測装置１４Ａによる温度計測値に応じたテーブルを選択し、実施の形態２と同様に、電力蓄積装置１１の放電可能電力を求めるようになされており、実施の形態１及び２と同様な効果を奏することができる。
【００４２】
実施の形態４．
次に、この実施の形態４において、速度制御回路２１Ａは、図７に示す如く、負荷状態に応じた速度パターン（例えば無負荷時はＶ０１，Ｖ０２，Ｖ０３，・・・，Ｖ０ｎ）が設定されたテーブルＴ３を備え、充放電状態計測装置１４Ａによる計測値に基づいて電力蓄積装置１１が故障と判定される場合には、かご負荷計測器２５により計測されたかご負荷計測値に基づいて上記テーブルＴ３から速度パターンを求め、求められた速度パターンに従う速度指令を生成するようになされている。
【００４３】
すなわち、図７は、実施の形態４における速度制御の速度パターンを示すテーブルである。同テーブルＴ３は加速時のパターンを示し、出発以降の各時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｎにおける速度を記述したパターンで、このテーブルＴ３を使用することにより、滑らかな加速を実現可能である。この加速テーブルは、上昇運転側、下降運転側それぞれ別にもっている。ここでは記述しないが、減速側は上記加速に対応した減速パターンテーブルを使用する。但し、このテーブルは時間に対する速度でなく、停止までの残距離に対する速度テーブルを使用するのが一般的である。図７中、無負荷、％負荷等はそれぞれの負荷に対するパターンを表す。
【００４４】
今、充電度合いＳＯＣレベルが何らかの原因（含む故障）で低くなり過ぎた等、出発前から電力蓄積装置１１の出力低下が判っているとき、予め設定した速度パターンにより運転することにより、三相交流電源１（商用電源）の制約電力以内でスムーズな運転が可能である。従来のエレベータの運転パターンにおいては、負荷による運転パターンをもっていない。これは、商用電源の制約電力範囲で運転しようとする場合、例えば、無負荷上昇運転は基本的に回生運転となり、電力蓄積装置１１からの放電は必要ない。逆に、無負荷の下降運転では、力行運転となるため、消費電力が大きい。このように、速度テーブルは負荷と方向でもつ方が最適な速度で運転可能である。
【００４５】
実施の形態５．
次に、この実施の形態５において、速度制御回路２１Ａは、図８に示す如く、かご負荷と電力蓄積装置１１の放電可能電力とに対する最大速度指令値Ｖ_01max，Ｖ_02max・・・が設定されたテーブルＴ４を備え、充放電状態計測装置１４Ａの計測値に基づいて電力蓄積装置１１の放電可能電力Ｗ０１，Ｗ０２，・・・を求め、かご負荷計測器２５により計測されたかご負荷計測値と求められた放電可能電力とに基づいて上記テーブルＴ４から最大速度指令Ｖ_01max，Ｖ_02max・・・を求め、速度指令と最大速度指令との比較に基づいて速度指令を変更する。
【００４６】
次に、この実施の形態５に係る速度制御回路２１Ａの制御を、図９に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、標準速度パターンに従う指令速度Ｖｍに基づいてインバータ４を速度制御する（ステップＳ５０１）。そして、充放電状態計測装置１４Ａからの計測値に基づいて電力蓄積装置１１の放電可能電力Ｗｏを求める（ステップＳ５０２）。
【００４７】
その後、かご負荷計測器２５のかご負荷計測値及び放電可能電力Ｗｏに基づいて図８に示すテーブルＴ４から対応する最大指令速度Ｖｍａｘを求め（ステップＳ５０３）、標準速度パターンに基づく指令速度Ｖｍと最大指令速度Ｖｍａｘとの比較を行う（ステップＳ５０４）。
【００４８】
現在の指令速度Ｖｍが最大指令速度Ｖｍａｘと同じであれば、最大指令速度Ｖｍａｘを指令速度とし（ステップＳ５０４→Ｓ５０５）、他方、現在の指令速度Ｖｍが最大指令速度Ｖｍａｘを越えていなければ、速度を減速させるべく、前回の指令速度に対し減速設定値Ｄｖを減算した新たな指令速度を求め、使用電力を低減させる（ステップＳ５０４→Ｓ５０６）。逆に、現在の指令速度Ｖｍが最大指令速度Ｖｍａｘを越えていれば、標準速度パターンに基づく指令速度Ｖｍを指令速度とする（ステップＳ５０４→Ｓ５０７）。
このようにして、求められた指令速度に基づいて速度制御を行うと共に、求められた指令速度は次回の指令速度の算出に備えて内蔵メモリに記憶する（ステップＳ５０８）。
【００４９】
従って、上記実施の形態５によれば、電力蓄積装置１１からの放電時、２次電池１２に過度な負担を掛けること無い範囲で、商用電源の電力制限を守りながら、安定したエレベータの速度制御が可能となり、安価で寿命の長い電力蓄積装置を構成することが可能となる。
【００５０】
実施の形態６．
次に、この実施の形態６において、速度制御回路２１Ａは、図１０に示す如く、各速度制御のタイマー割り込み毎のエレベータの指令速度値を記憶したテーブルＴ５を有し、このテーブルＴ５は、電力蓄積装置の放電可能電力別およびエレベータの負荷別に複数持っている。例えば、電力蓄積装置の放電可能電力別に１０個のテーブルを有し、その１０個の各テーブル毎に、さらに負荷別に１０個のテーブルを有する場合、総テーブル数は１００個となる。また、図１１に示す如く、残距離に応じた指令速度が設定されたテーブルＴ６を有する。
【００５１】
すなわち、この実施の形態６において、速度制御回路２１Ａは、まず、図１１に示す如くテーブルＴ６に基づいて残距離に応じた指令速度を求める。また、充放電状態計測装置の計測値に基づいて電力蓄積装置の放電可能電力を求め、かつ、かご負荷計測器２５により計測されたかご負荷計測値に基づいて、放電可能電力とかご負荷計測値の両データに応じた、図１０に示す如くテーブルＴ５を選択し、選択されたテーブルから各制御タイマー割り込み毎の指令速度を求める。タイマー割り込み時に、例えば、スタート開始直後のタイマー割り込み時は指令速度としてｖ１を、次のタイマー割り込み時は指令速度としてｖ２を求める。
【００５２】
次に、この実施の形態６に係る速度制御回路２１Ａの制御を、図１２に示すフローチャートを参照して説明する。
図１２に示すフローチャートは、タイマー割り込み毎に起動されるものである。まず、目的階までの残距離に応じてテーブルＴ６を参照して指令速度を求める。例えば、目的階までの残距離がｄ１以上であれば、残距離に応じた指令速度Ｖｄをｖｄ１に設定し、目的階までの残距離がｄ１以下で、ｄ２を越えていれば（ｄ１＞ｄ２、テーブルには残距離の長い順に並んでいる）、残距離に応じた指令速度Ｖｄをｖｄ２に設定する。以下、このテーブルＴ６に従って残距離に応じた指令速度Ｖｄを設定する（ステップＳ６０１）。
【００５３】
次に、タイマー割り込み回数に応じた指令速度Ｖａを設定する。つまり、定期的にタイマー割り込みがあるので、スタートからの時間毎に、タイマー割り込み回数に応じた指令速度Ｖａを、放電可能電力とかご負荷計測値の両データに応じて、図１０に示すテーブルＴ５を選択し、選択されたテーブルＴ５から各制御タイマー割り込み毎の指令速度Ｖａを設定する（ステップＳ６０２）。このテーブルＴ５の最後は最高速になっているので、この後はＶａ＝Ｖｍａｘとする。
【００５４】
次に、タイマー割り込み毎の指令速度Ｖａと残距離に応じた指令速度Ｖｄを比較し、タイマー割り込み毎の指令速度Ｖａが残距離に応じた指令速度Ｖｄを越えていれば、指令速度をＶｄに設定し（ステップＳ６０３→Ｓ６０４）、タイマー割り込み毎の指令速度Ｖａが残距離に応じた指令速度Ｖｄを越えていなければ、指令速度をＶａに設定する（ステップＳ６０３→Ｓ６０５）。つまり、加速時は、図１０に示すテーブルＴ５に従って加速し、減速時は図１１に示すテーブルＴ６に従って減速することにより、スムーズな目的階までの速度制御を行うことができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、低容量・安価な電力蓄積装置を用い、放電制御時においても安定した速度制御を行うことができ、省エネ効果を低減することなく、かつ電池寿命の長い電力蓄積装置をもつエレベータの構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るエレベータの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明に係る停電時の速度制御を説明するために用いられるもので、エレベータの力行運転時の電力波形を時間軸を横軸にして取った波形である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る速度制御回路２１Ａが備える放電電流と放電電圧に対する制限放電電流が設定されたテーブルＴ１の説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る速度制御回路２１Ａの制御を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２に係る速度制御回路２１Ａが備える充電度合いＳＯＣに対する制限放電電流が設定されたテーブルＴ２の説明図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る速度制御回路２１Ａが備える温度に応じて複数有する充電度合いＳＯＣに対する制限放電電流が設定されたテーブルＴ２ａ，ｔ２ｂ，ｔ２ｃ，・・・の説明図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る速度制御回路２１Ａが備える負荷状態に応じた速度パターンが設定されたテーブルＴ３の説明図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る速度制御回路２１Ａが備えるかご負荷と電力蓄積装置１１の放電可能電力に対する最大指令速度が設定されたテーブルＴ４の説明図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る速度制御回路２１Ａの制御を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態６に係る速度制御回路２１Ａが備える放電可能電力と負荷計測値に応じて選択される、タイマー割り込み回数に応じた指令速度が設定されたテーブルＴ５の説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態６に係る速度制御回路２１Ａが備える残距離に応じた指令速度が設定されたテーブルＴ６の説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態６に係る速度制御回路２１Ａの制御を示すフローチャートである。
【図１３】従来例に係るエレベータの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３に示す充放電制御回路１５の放電時の制御を示すフローチャートである。
【図１５】図１３に示す充放電制御回路１５の充電時の制御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直流母線、４インバータ、５交流モータ、６巻上機、７ロープ、８かご、９釣り合い錘、１０エレベータ制御回路、１１電力蓄積装置、１２２次電池、１３ＤＣ−ＤＣコンバータ、１４，１４Ａ充放電状態計測装置、１５充放電制御回路、１６回生電流制御用ゲート、１７回生抵抗、１８電圧計測器、１９回生制御回路、２０エンコーダ、２１，２１Ａ速度制御回路、２２停電検出器、２３電流計測器、２４電圧計測器、２５かご負荷計測器。

Claims

交流電源からの交流電力を整流して直流電力に変換するコンバータと、
上記コンバータから出力される直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して電動機を駆動しエレベータを運転するインバータと、
上記コンバータと上記インバータとの間の直流母線間に設けられて、エレベータの回生運転時に直流母線からの直流電力を蓄積し、力行運転時に蓄積された直流電力を直流母線に供給する電力蓄積装置と、
上記直流母線に対する上記電力蓄積装置の充放電を制御する充放電制御装置と、
上記電力蓄積装置の温度、充放電電流、充放電電圧の少なくとも１つを計測する充放電状態計測手段と、
上記インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、
上記インバータの出力電圧を検出する電圧検出手段と、
上記エレベータの速度を検出する速度検出手段と、
エレベータの速度指令と上記速度検出手段からの検出値に基づいて速度制御すべく上記インバータを制御する速度制御手段と
を備え、
上記速度制御手段は、上記電流検出手段の検出電流値と上記電圧検出手段の検出電圧値とに基づいてインバータの出力電力を算出し、放電電流と放電電圧に対する制限放電電流が設定されたテーブルを備え、上記充放電状態計測手段からの放電電流と放電電圧の計測値に基づいて上記テーブルから制限放電電流を求め、求められた制限放電電流と放電電圧の計測値から上記電力蓄積装置の放電可能電力を求めて該放電可能電力と上記交流電源の制限電力との和で与えられる制限電力最大値を求め、上記インバータの出力電力と上記制限電力最大値との比較に基づいて速度指令を変更することを特徴とするエレベータの制御装置。
交流電源からの交流電力を整流して直流電力に変換するコンバータと、
上記コンバータから出力される直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して電動機を駆動しエレベータを運転するインバータと、
上記コンバータと上記インバータとの間の直流母線間に設けられて、エレベータの回生運転時に直流母線からの直流電力を蓄積し、力行運転時に蓄積された直流電力を直流母線に供給する電力蓄積装置と、
上記直流母線に対する上記電力蓄積装置の充放電を制御する充放電制御装置と、
上記電力蓄積装置の温度、充放電電流、充放電電圧の少なくとも１つを計測する充放電状態計測手段と、
上記インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、
上記インバータの出力電圧を検出する電圧検出手段と、
上記エレベータの速度を検出する速度検出手段と、
エレベータの速度指令と上記速度検出手段からの検出値に基づいて速度制御すべく上記インバータを制御する速度制御手段と
を備え、
上記速度制御手段は、上記電流検出手段の検出電流値と上記電圧検出手段の検出電圧値とに基づいてインバータの出力電力を算出し、上記電力蓄積装置のＦＵＬＬ充電状態を１００％とし、充放電電流と充放電電圧の積を容量で正規化し、累積した値である充電度合いに対する制限放電電流が設定されたテーブルを備え、上記充放電状態計測手段からの放電電流と放電電圧の計測値に基づいて得られる充電度合いに基づいて上記テーブルから制限放電電流を求め、求められた制限放電電流と放電電圧の計測値から上記電力蓄積装置の放電可能電力を求めて該放電可能電力と上記交流電源の制限電力との和で与えられる制限電力最大値を求め、上記インバータの出力電力と上記制限電力最大値との比較に基づいて速度指令を変更することを特徴とするエレベータの制御装置。
請求項２に記載のエレベータの制御装置において、
上記速度制御手段は、上記電力蓄積装置の温度に応じて複数のテーブルを備え、上記充放電状態計測手段による温度計測値に応じたテーブルを選択することを特徴とするエレベータの制御装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載のエレベータの制御装置において、
上記速度制御手段は、負荷状態に応じた速度パターンが設定されたテーブルを備え、上記充放電状態計測手段による計測値に基づいて上記電力蓄積装置が故障と判定される場合には、上記かご負荷計測手段により計測されたかご負荷計測値に基づいて上記テーブルから速度パターンを求め、求められた速度パターンに従う速度指令を生成することを特徴とするエレベータの制御装置。
交流電源からの交流電力を整流して直流電力に変換するコンバータと、
上記コンバータから出力される直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して電動機を駆動しエレベータを運転するインバータと、
上記コンバータと上記インバータとの間の直流母線間に設けられて、エレベータの回生運転時に直流母線からの直流電力を蓄積し、力行運転時に蓄積された直流電力を直流母線に供給する電力蓄積装置と、
上記直流母線に対する上記電力蓄積装置の充放電を制御する充放電制御装置と、
上記電力蓄積装置の温度、充放電電流、充放電電圧の少なくとも１つを計測する充放電状態計測手段と、
上記インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、
上記インバータの出力電圧を検出する電圧検出手段と、
上記エレベータの速度を検出する速度検出手段と、
エレベータの速度指令と上記速度検出手段からの検出値に基づいて速度制御すべく上記インバータを制御する速度制御手段と
を備え、
上記速度制御手段は、かご負荷と上記電力蓄積装置の放電可能電力とに対する最大速度指令値が設定されたテーブルを備え、上記充放電状態計測手段の計測値に基づいて上記電力蓄積装置の放電可能電力を求め、上記かご負荷計測手段により計測されたかご負荷計測値と求められた放電可能電力とに基づいて上記テーブルから最大速度指令を求め、速度指令と最大速度指令との比較に基づいて速度指令を変更することを特徴とするエレベータの制御装置。
請求項４に記載のエレベータの制御装置において、
上記速度制御手段は、かご負荷と上記電力蓄積装置の放電可能電力とに対応した、複数の速度パターンテーブルを備え、上記充放電状態計測手段の計測値に基づいて、上記電力蓄積装置の放電可能電力を求め、上記かご負荷計測手段により計測されたかご負荷計測値に基づいて、上記テーブルを選択することにより、選択された速度パターンに従って速度制御することを特徴とするエレベータの制御装置。