JP4428049B2 - エレベータにおけるインバータ用直流電源のバックアップ方法とその装置 - Google Patents

Description

本発明は、電圧形インバータによって電動機を駆動するエレベータ制御装置に係わり、特に停電時のインバータ用動力電源として備えられる非常用動力装置の制御方法と制御装置に関するものである。

図７はエレベータ制御装置の構成例である。このエレベータ制御装置は停電時にインバータに対して直流電力を供給するための非常電力装置を備えている。非常電力装置の最もシンプルな構成としては、蓄電池をマグネットコンタクタスイッチを介してインバータ直流母線に接続するものがある。しかし、停電により非常電源用の蓄電池に切換期間中にエレベータ装置が停電となり、運転中のエレベータが停止する（連続的な運転の継続が不可）という欠点がある。
ところで、小中容量機種のエレベータ用インバータについては、モータからの回生エネルギーを放電抵抗を用いて熱的に消費させている。近年では、前記エネルギーの再利用問題が注目されている。この問題を解決する提案として特許文献１や非特許文献１が公知となっている。

特許文献１のものは、回生電力を非常電力装置に蓄えて再利用するというもので、この非常電力装置には昇降圧チョッパ回路を備えると共に、停電時のバックアップ電源としての機能だけでなく回生電力の蓄電機能が付加されている。そして、昇降圧チョッパ動作により、少ない電池個数にて非常用電力装置が構成できるようになっている。

図８は、特許文献１のエレベータ制御装置の停電制御回路を示したものである。主回路構成として、交流電力を整流して直流電力に変換する整流器１と、直流電力を交流電源に変換するインバータ２間の直流母線に、ＤＣ−ＤＣ変換回路８を介して蓄電池Ｂを接続している。ＤＣ−ＤＣ変換回路８は、双方向性の昇降圧チョッパで構成され、蓄電池への充電と蓄電池からの放電が可能となっており、エレベータ運転時にモータ３から電力が回生されている場合、降圧チョッパ回路を動作させ蓄電池にエネルギーを蓄積させる。この蓄積された電力を停電時や入力電源低下時に放電させることによって蓄積エネルギーが再利用される。従来、中容量エレベータ機種では、モータからの回生エネルギーを回生放電用抵抗で全て熱消費させており、又、エレベータ運転の約半分は回生運転となることからかなりの省エネルギー効果を有している。

図８で示す装置では、充放電切換方法を次のように行っている。
インバータ２が無負荷状態にあるときの３相交流電源電圧から算出された直流母線電圧を基準として、現在の直流電圧が前記基準電圧よりも大きいか小さいかでモータ運転が駆動状態が、又は回生状態かを判別する。この判別結果をもとに充放電動作の切換えを行う。即ち、直流母線電圧が基準電圧よりも高いときには、降圧チョッパ回路を動作させて蓄電池を充電する。又、直流母線電圧が基準電圧よりも低いときには、昇圧チョッパ回路を動作させて蓄電池を放電させる。停電が発生すると主電解コンデンサＣの蓄積エネルギーの減少とともに直流電圧が降下する。しかし、直流母線電圧が前記基準電圧より低いときには、ＤＣ−ＤＣ変換器８を介して蓄電池Ｂが放電されるので、停電時にも直流電圧低下故障等によりインバータ運転が停止することはない。
ここで、直流電圧の降下要因がモータの力行運転によるものか、又は、停電発生によるものどうかの判断は必要としないことも、停電時の電源バックアップ機能としてはメリットがある。

非特許文献１のものは図９のように構成され、非常電力装置の回路構成は特許文１の方法を採用しているが、インバータの回生電力を非常電力装置に蓄電するための充電制御方法、及び蓄電された電力をエレベータの通常運転時にもインバータに対して電力供給を行うための放電制御方法等について提案されている。
すなわち、この装置は、エレベータコントローラ７（又はインバータ）から運転に必要な電力量を算出して、昇降圧チョッパの充放電回路に対して電力指令を与えるものである。
特開昭６１−２６７６７５号公報 三菱電機発行「三菱電機技報」・Ｖｏｌ・Ｎｏ１２・２００１・ｐ２２〜２５

図８及び図９の方法では、蓄電池Ｂとインバータ２間ではＤＣ−ＤＣ変換器８を介して頻繁に充放電が行われるので、停電発生時には常に蓄電池が満充電であるとは限らない。このために停電中のエレベータ運転が短時間しか行えない場合がある。

そこで、本発明が目的とするところは、停電時の長時間運転を確実に行うために、停電時のみインバータヘの電力供給を行い、商用受電のときに蓄電池充電を行う非常電力装置とその制御方法を提供することにある。

本発明の第１は、交流電源の電力を直流に変換する順変換器、変換された直流の母線間に接続された平滑用の電解コンデンサ、及び直流を可変周波数で可変交流電圧に変換してエレベータ用のモータに出力する逆変換部を有するインバータと、このインバータの直流母線間に接続された双方向性の昇降圧チョッパよりなるＤＣーＤＣ変換器及びこの変換器を介して接続された蓄電池を備え、停電時に充放電制御回路の指令に基づいて蓄電池に蓄積された非常用電力を前記インバータを介してモータに供給するものにおいて、
前記停電を検出する手段は、前記交流電源の電圧低下と復電を監視する停電検出器と、直流母線電圧を導入して停電時における電力を演算する停電時電力演算器の２つの手段を設け、何れか一方の停電検出手段の停電判定に基づいて前記充放電制御回路を介してＤＣ−ＤＣ変換器に対して放電開始用のゲート信号を出力し、且つ復電時には前記停電検出器の検出信号で充放電制御回路の放電動作の停止指令とすると共に、前記停電時電力演算器は、電解コンデンサ容量と直流母線電圧計測値の時間降下量からインバータの消費電力を推定演算し、この推定電力値と蓄電池電圧から蓄電池の放電初期電流値を算出して放電開始用ゲート信号を出力
し、この放電開始のための停電検出レベルは、電源変動及び電源インピーダンスによる電圧降下を考慮した最小の電源電圧を想定し、直流母線電圧よりも低い電圧値に設定したことを特徴としたものである。

本発明の第２は、前記停電時電力演算器におけるインバータの消費電力推定は、所定時間間隔にてサンプリングされた信号を用い、Ｐ＝（１／２）Ｃ（Ｖｄ１²−Ｖｄ２²）にて算出することを特徴としたものである。
ただし、Ｐ（Ｗ）；インバータ消費電力＋逆変換器損失、Ｃ（Ｆ）；電解コンデンサ容量、Ｖｄ１（Ｖ），Ｖｄ２（Ｖ）；各サンプリング時点の電解コンデンサ電圧
本発明の第３は、前記放電初期電流値は、求められた前記インバータの消費電力値を蓄電池電圧で除算して求めたことを特徴としたものである。

本発明の第４は、交流電力を直流に変換する順変換器、変換された直流の母線間に接続された平滑用の電解コンデンサ、及び直流を可変周波数で可変交流電圧に変換してエレベータ用のモータに出力する逆変換部を有するインバータと、前記直流母線に接続された非常電力装置を設け、この非常電力装置は、直流母線間に接続された双方向性の昇降圧チョッパよりなるＤＣーＤＣ変換器と、この変換器を介して接続された蓄電池及び充放電制御回路を備え、停電時に蓄電池に蓄積された非常用電力を前記インバータを介してモータに供給するものにおいて、
前記非常電力装置に、交流電源の電圧低下と復電を監視する停電検出器と、前記直流母線電圧を導入して電力を演算する停電時電力演算器と、この演算器にて演算された電力値を蓄電池電圧検出値で除して初期電流指令とする除算手段と、直流母線電圧値と放電電圧指令との偏差信号と前記初期電流指令とを導入して放電電流指令値を生成する電圧レギュレータ、及びこの放電電流指令値と蓄電池電流検出値との偏差信号を導入する電流レギュレータを設け、この電流レギュレータの出力信号に基づいて放電ゲート信号を生成して前記ＤＣ−ＤＣ変換器に出力するよう構成したことを特徴としたものである。

本発明の第５は、前記電圧レギュレータの出力側に放電電流を制限するためのリミッタ部を設けたことを特徴としたものである。

本発明の第６は、前記蓄電池を鉛蓄電池とし、定電圧充電時の電圧指令と蓄電池電圧検出値との偏差信号を電圧レギュレータに導入して充電電流指令値を生成し、この充電電流指令値と蓄電池電流検出値との偏差信号を電流レギュレータに出力するよう構成したことを特徴としたものである。

本発明の第７は、前記蓄電池をニッケル水素蓄電池とし、充電停止電圧レベル値と蓄電池電圧検出値との偏差信号を電圧レギュレータに導入して充電電流指令値を生成し、この充電電流指令値と蓄電池電流検出値との偏差信号を電流レギュレータに出力するよう構成したことを特徴としたものである。

本発明の第８は、前記電圧レギュレータに充電電流を制限するためのリミッタ部を設けたことを特徴としたものである。

本発明によれば次のような効果を有するものである。
（１）本発明による非常電力装置によれば、インバータ電源が健全なときには常に蓄電池充電を行って充電量を満状態に維持するので、エレベータの停電時運転時間をできる限り長くできる。
（２）従来においては、停電が発生していない場合にも蓄電池への充電及び蓄電池からの放電を行っているため、適用する蓄電池には充放電回数による寿命の長いニッケル水素電池等が必要となる。本発明においては蓄電池からの放電は停電時のみであり、充放電回数が非常に少ないシステムとなるので、蓄電池寿命は短いが安価で取扱いの容易な鉛蓄電池を適用することも十分に可能となる。
（３）一般に交流電源の停電検出方法としては電源電圧を直接監視する方法が多く採用されている。この場合、停電を判定するのに電源周波数の１サイクル期間程度の時間を要するので、停電発生から停電が検出されるまでの遅れ時間が問題となることがある。
本発明では、交流電源の電圧低下を検出して停電判定を行う方法以外に、直流母線電圧が予め設定された電圧レベル以下になることによっても停電検出と判断する方法を備えたことにより、直流母線電圧を直接測定することがてきる。これにより、例えばインバータの力行運転で最大負荷状態にて停電が発生すると急激に直流母線電圧が降下するような場合にも、従来の交流電源の電圧低下方法よりも先に停電を検出して、インバータヘの電力供給をより短時間で行うことができるので、運転中の停電発生時にも、エレベータの運転継続を確実に行うことができる。
（４）停電発生時における停電検出レベルは、電源変動及び電源インピーダンスによる電圧降下を考慮した最小の電源電圧を想定して、直流母線電圧よりも低い電圧値に設定するので、停電が発生していないにも関わらず実行するような不要な蓄電池の放電動作を防止し、充放電動作の繰返しによる蓄電池の寿命劣化を防止することがてきる。
（５）放電制御開始時、直流母線電圧を入力値とする停電時電力演算器にて放電電流の初期指令値を算出し、これを電圧レギュレータ内の積分項初期値及ぴ電圧レギュレータの初期出力値としてフィードフォワード項として与える機能により、放電開始時の放電電流応答を高速化でき、インバータヘの供給電力をより短時間で応答させることができる。
（６）前記機能におけるインバータ電力の算出は、直流母線電圧の降下量と直流母線電圧に接続された電解コンデンサ容量から（１）式を用いて装置自身で推定するので、インバータ制御回路やコントローラから電力情報を入力する必要がないので、非常電力装置システムとしての構成は簡単となる。
（７）蓄電池容量によって制限される放電電流は、電圧レギュレータ出力、及び電圧レギュレータ内の積分項を前記制限値でリミットすることにより、放電電流を所望の電流値以下に容易に制限することができる。

上記した効果に加え蓄電池が鉛蓄電池（第２実施例）における充電制御では、
（８）鉛蓄電池の一定電流充電時の制限電流値にて電圧レギュレータ積分項及び出力電流指令値をリミットしておき、電圧レギュレータ入力部の電圧指令値として蓄電池の一定電圧充電時の電圧値を与えることにより、一定電流充電か一定電圧充電かの判断は制御系が自動的に行う。このため簡単な鉛蓄電池の充電制御が可能となる。
（９）前記（８）の充電制御回路はニッケル水素蓄電池の充電にも使用することができる。

図１は本発明の第１の実施例を示す構成図で、１０は電圧形インバータ、２０はエレベータ用停電時動力電源（以下、非常電力装置と呼ぶ）である。
インバータ１０は交流電源を直流に変換する整流器又は三相ＰＷＭコンバータよりなる順変換部１１と、電動機を駆動するために直流を可変周波数で可変交流電圧に変換する逆変換部１２と、この順変換部１１と逆変換部１２の直流母線に平滑用として接続される大容量の電解コンデンサ１３及び回生電力放電回路１４を有している。非常電力装置２０は、昇圧チョッパ及び降圧チョッパ機能を合わせ持つ双方向性のＤＣ−ＤＣ変換器２１と停電時の非常用電力を蓄積しておく蓄電装置２２、充放電制御回路２３、直流母線電圧を入力して電力演算する停電時電力演算器２４及び停電検出器２５を有している。
なお、３はエレベータ用のモータ、４はエンコーダで、モータの速度を検出してインバータ制御回路６に速度帰還させる。５は逆変換部１２のゲート駆動回路、７はエレベータコントローラである。

ＤＣーＤＣ変換器２１は、パワートランジスタやＩＧＢＴ等の電力用半導体スイッチＴｒ１，Ｔｒ２、直流リアクトルＤＣＬ及び電池電流検出器ＣＴを有している。非常用電力が蓄積される蓄電装置２２としては、蓄電池、或いは電気二重層キャパシタ等の大容量コンデンサが用いられ、この蓄電装置２２の電圧は双方向性ＤＣ−ＤＣ変換器２１の昇圧及び降圧機能により直流母線電圧より低い電圧で使用される。ここでは、蓄電装置に鉛バッテリやニッケル水素電池等の二次電池を用いた例について説明する。

上記のように構成した非常電力装置は、
（１）停電時に蓄電池電圧を昇圧してインバータに直流電力を供給し、エレベータの停電時運転を可能とする。
（２）エレベータ運転時に停電が発生しても、上記の直流電力供給を高速に行って運転継続を可能とする。
（３）停電発生時の蓄電量が常に最大となるようにインバータの商用電源から蓄電池を充電し、エレベータの停電時運転時間をできる限り長くする。つまり、蓄電エネルギーは、停電時動力電源用としてのみ使用される。
を目的とするもので、そのために、本発明では放電制御及ぴ充電制御の実行判断を停電かどうかで判断する。
一般に交流電源の停電検出方法としては電源電圧を直接監視する方法が多く採用されるが、停電を判定するのに電源周波数の１サイクル期間程度の時間を要するので、停電発生から停電が検出されるまでの遅れ時間が問題となることがある。 停電検出遅れ時間による問題例として、例えばインバータが最大負荷で力行運転しているときに停電が発生すると、前記遅れ時間によってＤＣ−ＤＣ変換器２１の放電制御の開始が遅れてしまい、直流母線電圧が急激に降下してインバータの直流電圧低下故障に至ってしまう。或いは、インバータが直流電圧低下故障に至る前に、放電制御が開始されても、放電制御の応答遅れによってインバータヘの電力供給量がインバータの電力消費量に追従できない状態が継続すると、やはり母線電圧が降下して最終的にエレベータ停止に至ってしまう。

上記に鑑みて、本発明では次の課題を解決するものである。
（ａ）停電が発生してから本装置が停電を検出して蓄電池の放電制御を開始するまでの時間をできる限り短くする。
（ｂ）停電発生時にインバータが必要とする電流値までの立上り時間を短くするため、放電開始時の放電電流の制御応答を高速化する。
まず、（ａ）項の解決方法として、従来の交流電源の電圧計測による停電検出方法に加え、本発明では停電時電力演算器２４を設けて直流母線電圧の計測による停電検出方法が付加されている。インバータの商用受電中は直流母線電圧を高速なサンプル周期で常時計測しておき、前記電圧値が所定電圧レベルに降下した場合、停電が発生したものと仮定して即時に放電制御を開始する。但し、後述するが復電の判断方法は、交流電源の電圧計測による手段を用いる。

本発明の停電検出方法として、エレベータの力行運転中に停電が発生した場合の各部動作チャート例を図２に示して説明する。
図２は縦軸に現象を、横軸に時間ｔを採ったものである。インバータの力行運転中の時刻ｔ１に停電が発生すると、直流母線電圧Vinvはインバータの負荷状態と直流母線に接続された電解コンデンサの容量によって決まる傾きで降下する。
直流母線電圧Vinvが予め設定された停電検出レベルVdchg以下に降下した時刻ｔ２となると、充放電制御回路２３は停電が発生したものと判断してオンオフによる放電ゲート信号を半導体スイッチＴｒ２に出力して蓄電池２２の放電制御を開始する。なお、停電と判断されるまでの間はオンオフの充電ゲート信号による半導体スイッチＴｒ１の制御にて充電制御を行っている。

停電検出レベルVdchgは、商用受電時の電源降下等による直流電圧降下による停電の誤判断を防止するために、電源変動及び電源インピーダンスによる電圧降下を考慮した最小の電源電圧を想定して、前記最小の電源電圧が三相全波整流して得られる直流母線電圧よりも低い電圧値に設定する。これにより、不要な蓄電池放電を防止し、充放電動作の繰返しによる蓄電池の寿命劣化を防止する。
また、上記停電検出レベルVdchgは、放電開始時の直流電圧となるので、インバータの直流電圧低下故障レベルVuvtよりも高い電圧レベルに設定されなければならない。
上記した方法にて停電を検出すると同時に充放電制御回路２３は放電制御を開始し、同時にエレベータコントローラ７に対して停電検出信号を出力する。コントローラ７は、前記信号を受信するとインバータ制御回路６に与えるエレベータの速度指令信号を停電時の低速度に変更してモータ電力を低減し、非常電力装置の供給電力（放電電流）を低減させる。

次に（ｂ）項の解決方法であるが、具体的な停電時の放電制御フロック図を図３に示して説明する。
基本的には放電制御インバータの直流母線電圧が一定電圧になるように電圧制御を行い、その内側に電流マイナーループ（ＡＣＲ制御）を設けて放電電流の安定化を図る。図３において、２３−１は加算部で、この加算部に放電電圧指令値と直流母線電圧検出値とが逆極性に印加されて両者の偏差が求められ、その偏差が電圧レギュレータ２３−２に入力されＰ１演算が行われる。放電制御開始時には、直流母線電圧を入力値とする停電時電力演算器２４は、直流電圧の降下量と主電解コンデンサ１３の容量から停電発生時のインバータ消費電力を算出し、インバータヘの電力指令値として除算部２３−３に出力する。この除算部において電力指令値を蓄電池電圧で除したものが放電電流指令値となり、電圧レギュレータ内の積分項初期値及ぴ電圧レギュレータの初期出力値として与える。

電圧レギュレータの出力は放電電流指令値となり、リミッタ部２３−４を介して加算部２３−５に印加され、この加算部において求められた放電電流指令値と蓄電池電流検出値との偏差が電流レギュレータ２３−６に入力されてＰ１演算される。電流レギュレータの出力はＤＣ−ＤＣ変換器２１への電圧指令信号でありＰＷＭ信号回路２３−７に入力されてＰＷＭ変調され、この変調信号に基づいて
放電用の半導体スイッチＴｒ２のゲート信号が得られる。このゲート信号はゲート駆動回路２３−８を介して半導体スイッチＴｒ２のゲートに印加され、もって放電電流及び直流母線電圧を制御しながら直流電力を供給する。
放電電流は、蓄電池保護面から蓄電池容量によって制限される。この制限値を超過しないように放電電流指令値、つまり電圧レギュレータ出力、及び電圧レギュレータ内の積分項を前記制限値でリミットすることにより、放電電流を所望の電流値以下に制限することができる。

一般にインバータの消費電力は、インバータ制御回路６、或いはエレベータコントローラ７において算出できる。しかし、本発明でのインバータの電力算出方法は、直流母線電圧の降下量と直流母線電圧に接続された電解コンデンサ容量から（１）式を用いてインバータの消費電力を推定するので、非常電力装置側にて算出できる。詳細な算出方法について図４に基づいて説明する。
Ｐ＝（１／２）Ｃ（Ｖｄ１²−Ｖｄ２²）…… （１）
ここで、Ｐ（Ｗ）：インバータ消費電力、Ｃ（Ｆ）：電解コンデンサ容量、Ｖｄ１（Ｖ）：時刻ｔ１１における電解コンデンサ電圧、Ｖｄ２（Ｖ）：時刻ｔ１２における電圧コンデンサ電圧、（ただし、ｔ１２＞ｔ１１）
（１）式は停電発生によってインバータ電力が電解ンデンサに蓄えられたエネルギーのみで消費されている場合にのみ成立し、商用電源にてインバータが運転されている条件では、（１）式で算出した電力は実際のインバータ電力を反映するものではない。しかしながら、直流母線電圧が放電開始レベル付近であればインバータは停電状態と見なすことができる。従って、直流母線電圧が停電検出レベル付近まで降下している条件のときには、（１）式によるインバータ消費電力の推定方法としては有効な手段となる。インバータの商用受電時には常時、停電時電力演算器２４において母線電圧計測値を（１）式を用いてインバータ電力を推定する。

図４に示すｔ１１，ｔ１２は、停電時電力演算器２４における電力演算のサンプル周期であり、Ｐは時刻ｔ１１から時刻ｔ１２間のインバータ平均電力を表している。電力演算のサンプル周期については、直流母線電圧のアナログ検出精度及び前記信号をＣＰＵに取込むためのＡＤ変換器精度に留意する必要があるが、前記精度が高いほどサンプル周期を高速化できる。
停電による放電開始時、放電開始直前に算出されたインバータ電力を蓄電池電圧計測値で除して求められた電流を放電電流指令値の初期値とする。前記電流指令値は、放電制御開始時の電圧レギュレータの積分項の初期値として与えることが特徴で、これにより放電開始時の電圧レギュレータは、インバータヘの供給すべき放電電流指令を即時に出力することができる。前記方法を用いない場合と比較すると、電圧レギュレータ出力が所望の放電電流指令に達するまでの時間を短縮できるので放電時の制御応答が高速化できる。

次に、エレベータの回生運転中に停電が発生した場合について説明する。
停電時には電動機からの回生エネルギーによって直流母線電圧は上昇するので、上記に説明した方法では停電を検出できない。このとき、インバータは電動機からの回生エネルギーを回生電力放電回路１４によって消費しながら運転を継続することもできる。従って、本発明では直流母線電圧の監視によって停電検出されない場合であっても、図１の停電検出回路２５内の電源電圧値の低下による停電判断が行われた場合でも、充放電制御回路２３は放電制御を開始すると同時に、エレベータコントローラ７に対して停電検出信号を出力し、エレベータコントローラは停電管制運転に移行するようにする。上記条件のようにインバータが回生運転状態にある場合の本装置の放電制御においては、ほとんどインバータに対して電力を供給することはなく、エレベータ着床時に電力供給が必要となる程度である。

次に、本発明装置の復電検出方法について説明する。
停電検出の方法については、直流母線電圧低下の監視、或いは、電源電圧低下の監視によって行うが、復電については直流母線電圧の監視による方法では検出できない。その理由の一つは、放電中の場合には直流母線電圧が一定に制御されるためである。もう一つの理由として、エレベータが回生運転のときの直流母線電圧は、抵抗による回生電力放電回路の動作電圧レベルまで上昇するからである。そこで、復電の検出については、商用電源の電圧を測定する停電検出器２５のみにて復電検出を行う。復電を検出すると非常電力装置２０は蓄電池２２の放電を停止して充電動作へと移行する。

図５は第２実施例による鉛蓄電池の充電制御ブロック図を示したものである。
非常電力装置２０における充放電制御回路２３は、蓄電池２２が鉛蓄電池の場合には図５で示す機能を備えて次のような充電制御を実行する。
基本的な制御構成は放電制御と同じであるが、蓄電池電圧を一定にするための電圧制御ループを設け、その内側に電流マイナーループ（ＡＣＲ制御）を設けて充電電流を制御する。定電圧充電時の電圧指令値と蓄電池電圧検出値とを加算部２３’−１に導入して両者の偏差を求め、この偏差を電圧レギュレータ２３’−２に入力しＰ１演算する。次に、前記出力値を蓄電池電流の充電電流指令値とし、加算部２３−５において蓄電池電流検出値との偏差を求めて電流レギュレータ２３−６に入力しＰ１演算する。電流レギュレータの出力信号はＤＣ−ＤＣ変換器２１への電圧指令信号でありＰＷＭ信号回路２３−７に入力する。そしてＰＷＭ変調により半導体スイッチＴｒ１のゲート信号が得られる。このゲート信号はゲート駆動回路２３−８を介して半導体スイッチＴｒ１のゲートに出力され、蓄電池の電流及び電圧を制御しながら充電する。

電圧レギュレータ２３’−２の積分項及び出力電流指令値は、鉛蓄電池の充電電流許容値を用いてリミットすることにより、充電電流が蓄電池の許容充電電流値を超過しないように制御する。リミッタ部２３’−４におけるリミット値で制限されるような充電状態のときは、電圧レギュレータ２３’−２に入力される電圧指令信号と電圧帰還信号には定常偏差が生ずる。このような充電状態では、蓄電池に対して一定電流充電を行っていることになる。また、充電が進むにつれて蓄電池電圧は上昇するので電圧レギュレータの入力偏差は次第に減少して電圧レギュレータ出力も減少し、充電電流指令値は前記リミット値以下に制御されるようになる。このように一定電流充電から一定電圧充電制御への切換え、及び、その逆の制御切換えが自動的に行われるので制御方法としては簡単となる。

図６は第３実施例によるニッケル水素蓄電池の充電制御ブロック図を示したものである。
蓄電池２２としてニッケル水素電池を使用した場合、鉛蓄電池の充電方法とは異なって満充電状態となるまで一定電流で充電する。満充電の判断は、一般に単位時間当たりの蓄電池の温度上昇値や電圧変化量を計測して行う。ニッケル水素蓄電池の充電制御回路としては、図５の鉛蓄電池の充電制御回路を基本として構成し、蓄電池定格となる充電電流指令値を電圧レギュレータの積分項及びその出力値のリミット値として使用する。また、電圧レギュレータ入力の電圧指令値として蓄電池の充電停止電圧値を与えておくことにより、一定電流での充電制御を行うとともに、一定電流充電方法における注意すべき過電圧充電を防止することができる。

本発明の実施形態を示す構成図 停電時における動作チャート図 非常電力装置における放電制御機能ブロック図 インバータ電力の推定方法の説明図 鉛蓄電池の充電制御機能ブロック図 ニッケル水素蓄電池の充電制御機能ブロック図 エレベータ制御装置の構成図 従来のエレベータ制御装置の構成図 従来のエレベータ制御装置の構成図

符号の説明

１，１１…順変換器
２，１２…逆変換器
３…モータ
４…エンコーダ
５…ゲート駆動回路
６…インバータ制御回路
７…エレベータコントローラ
１０…インバータ
１３…電解コンデンサ
２０…非常電力装置
２１…ＤＣ−ＤＣ変換器
２２…蓄電池
２３…充放電制御回路
２４…停電時電力演算器
２５…停電検出器

Claims (8)

1. 交流電源の電力を直流に変換する順変換器、変換された直流の母線間に接続された平滑用の電解コンデンサ、及び直流を可変周波数で可変交流電圧に変換してエレベータ用のモータに出力する逆変換部を有するインバータと、このインバータの直流母線間に接続された双方向性の昇降圧チョッパよりなるＤＣーＤＣ変換器及びこの変換器を介して接続された蓄電池を備え、停電時に充放電制御回路の指令に基づいて蓄電池に蓄積された非常用電力を前記インバータを介してモータに供給するものにおいて、
   前記停電を検出する手段は、前記交流電源の電圧低下と復電を監視する停電検出器と、直流母線電圧を導入して停電時における電力を演算する停電時電力演算器の２つの手段を設け、何れか一方の停電検出手段の停電判定に基づいて前記充放電制御回路を介してＤＣ−ＤＣ変換器に対して放電開始用のゲート信号を出力し、且つ復電時には前記停電検出器の検出信号で充放電制御回路の放電動作の停止指令とすると共に、前記停電時電力演算器は、電解コンデンサ容量と直流母線電圧計測値の時間降下量からインバータの消費電力を推定演算し、この推定電力値と蓄電池電圧から蓄電池の放電初期電流値を算出して放電開始用ゲート信号を出力
   し、この放電開始のための停電検出レベルは、電源変動及び電源インピーダンスによる電圧降下を考慮した最小の電源電圧を想定し、直流母線電圧よりも低い電圧値に設定したことを特徴としたエレベータ制御装置におけるインバータ用直流電源のバックアップ方法。
2. 前記停電時電力演算器におけるインバータの消費電力推定は、所定時間間隔にてサンプリングされた信号を用い、Ｐ＝（１／２）Ｃ（Ｖｄ１ ² −Ｖｄ２ ² ）にて算出することを特徴とした請求項１記載のエレベータにおけるインバータ用直流電源のバックアップ方法。
   ただし、Ｐ（Ｗ）；インバータ消費電力＋逆変換器損失、Ｃ（Ｆ）；電解コンデンサ容量、Ｖｄ１（Ｖ），Ｖｄ２（Ｖ）；各サンプリング時点の電解コンデンサ電圧
3. 前記放電初期電流値は、求められた前記インバータの消費電力値を蓄電池電圧で除算して求めたことを特徴とした請求項１又は２記載のエレベータにおけるインバータ用直流電源のバックアップ方法。
4. 交流電力を直流に変換する順変換器、変換された直流の母線間に接続された平滑用の電解コンデンサ、及び直流を可変周波数で可変交流電圧に変換してエレベータ用のモータに出力する逆変換部を有するインバータと、前記直流母線に接続された非常電力装置を設け、この非常電力装置は、直流母線間に接続された双方向性の昇降圧チョッパよりなるＤＣーＤＣ変換器と、この変換器を介して接続された蓄電池及び充放電制御回路を備え、停電時に蓄電池に蓄積された非常用電力を前記インバータを介してモータに供給するものにおいて、
   前記非常電力装置に、交流電源の電圧低下と復電を監視する停電検出器と、前記直流母線電圧を導入して電力を演算する停電時電力演算器と、この演算器にて演算された電力値を蓄電池電圧検出値で除して初期電流指令とする除算手段と、直流母線電圧値と放電電圧指令との偏差信号と前記初期電流指令とを導入して放電電流指令値を生成する電圧レギュレータ、及びこの放電電流指令値と蓄電池電流検出値との偏差信号を導入する電流レギュレータを設け、この電流レギュレータの出力信号に基づいて放電ゲート信号を生成して前記ＤＣ−ＤＣ変換器に出力するよう構成したことを特徴としたエレベータにおけるインバータ用直流電源のバックアップ装置。
5. 前記電圧レギュレータの出力側に放電電流を制限するためのリミッタ部を設けたことを特徴とした請求項４記載のエレベータにおけるインバータ用直流電源のバックアップ装置。
6. 前記蓄電池を鉛蓄電池とし、定電圧充電時の電圧指令と蓄電池電圧検出値との偏差信号を電圧レギュレータに導入して充電電流指令値を生成し、この充電電流指令値と蓄電池電流検出値との偏差信号を電流レギュレータに出力するよう構成したことを特徴とした請求項４又は５記載のエレベータにおけるインバータ用直流電源のバックアップ装置。
7. 前記蓄電池をニッケル水素蓄電池とし、充電停止電圧レベル値と蓄電池電圧検出値との偏差信号を電圧レギュレータに導入して充電電流指令値を生成し、この充電電流指令値と蓄電池電流検出値との偏差信号を電流レギュレータに出力するよう構成したことを特徴とした請求項４又は５記載のエレベータにおけるインバータ用直流電源のバックアップ装置。
8. 前記電圧レギュレータに充電電流を制限するためのリミッタ部を設けたことを特徴とした請求項６又は７記載のエレベータにおけるインバータ用直流電源のバックアップ装置。

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