JP6015690B2

JP6015690B2 - エレベータの制御装置

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Publication number: JP6015690B2
Application number: JP2014036149A
Authority: JP
Inventors: 堀　保義; 保義堀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: JP2015160697A

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。

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）。

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。

特開２００５−２６３４０８

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。

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。

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。

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。

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。

この発明の実施の形態１に係るエレベータを示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における充放電回路の回路構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態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。この発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置におけるモータの回生運転時の発電量の電圧依存性を示す特性図である。この発明の実施の形態２に係るエレベータを示すブロック図である。この発明の実施の形態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。この発明の実施の形態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。この発明の実施の形態３に係るエレベータの制御装置におけるモータの力行運転時の消費電力の電圧依存性を示す特性図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｐ_Hmax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Ｐ_Lmaxは、Ｐ_Hmax＞P_Lmaxの関係があり、その際の高速回転時の出力電圧Ｖ_Hmaxと、低速回転時の出力電圧Ｖ_Lmaxに関しては、Ｖ_Hmax＞Ｖ_Lmaxの関係がある。さらに、高速回転時のＶ_Hmaxより高く、出力電力がゼロとなる出力電圧Ｖ_Hh０と、高速回転時のＶ_Lmaxより高く、出力電力がゼロとなる出力電圧Ｖ_Lh０に関しては、Ｖ_Hh０＞Ｖ_Lh０の関係がある。

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。

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Ｖ_Cnとした場合、高速回転時には、Ｖ_Hmax＞Ｖ_Cnとなるので、母線３の電圧を、Ｖ_Hmaxになるように制御し、最大出力電力Ｐ_Hmaxを得る。
一方、低速回転時の場合のように、Ｖ_Lmax≦Ｖ_Cnの関係が有る場合には、母線３の電圧をＶ_Lmaxになるように制御すると、母線３の電圧はＶ_Cn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、Ｖ_Cnを上回り、コンバータ５から電流が流入しない程度にＶ_Cn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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｖ_th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。Ｖ_th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、Ｖ_thは、力行運転時の母線３の電圧Ｖ_Cnより高い値に設定される。例えば、Ｖ_Cnが、約３００Ｖの場合、Ｖ_Cnは、３１０Ｖから４００Ｖの値に設定される。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｖ_Hf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Ｖ_Lf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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

１モータ、１３かご、２インバータ、３母線、５コンバータ、６３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。

Claims

交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
前記直流電圧を交流電圧に変換し、かごを昇降する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、
前記モータが回生した電力の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、前記蓄電装置に流入する平均電流値と前記蓄電装置の平均電圧と前記モータ運転状態検出手段が前記回生運転状態にあると判定した後に前記かごが停止位置に至るまでの時間との積が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を上回る場合、前記蓄電装置に流入する電流を制御し、前記積が前記充電可能電力量以下である場合、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。
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、前記充放電手段は、前記蓄電量検出手段が検出した前記蓄電量が放電可能蓄電量未満の場合、前記交流電源から供給される電力を前記モータに供給し、前記蓄電量検出手段が検出した前記蓄電量が放電可能蓄電量以上の場合、前記蓄電装置に蓄電された電力を前記モータに供給する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のエレベータの制御装置。
前記充放電手段は、前記モータ運転状態検出手段により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ことを特徴とする請求項１または２に記載のエレベータの制御装置。
前記モータ運転状態検出手段は、前記母線の電流を検出する電流検出手段または前記母線の電圧を検出する電圧検出手段であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のエレベータの制御装置。
前記蓄電量検出手段の出力と前記蓄電装置の蓄電量との第１関係を記憶する第１の記憶装置をさらに備え、
前記充放電手段は、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と前記第１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から４のいずれか１項に記載のエレベータの制御装置。
前記母線の電圧を検出する母線電圧検出手段と、
前記母線電圧検出手段の出力とモータの回転数と前記モータの出力電力との第２関係を記憶する第２の記憶装置とをさらに備え、
前記充放電手段は、前記モータが回生運転状態にあると判定された際、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第２関係とから得られる前記モータの出力電力に基づいて、前記母線の電圧を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のエレベータの制御装置。
前記母線の電圧を検出する母線電圧検出手段と、
前記母線電圧検出手段の出力と前記モータの出力と前記モータの駆動による消費電力との第３関係を記憶する第３の記憶装置とをさらに備え、
前記充放電手段は、前記モータが力行運転状態にあると判定された際、前記母線電圧検出手段の出力と前記モータの出力と前記第３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、前記母線の電圧を制御することを特徴とする請求項１から５に記載のエレベータの制御装置。
交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
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、
前記母線の電圧を検出する母線電圧検出手段と、
前記母線電圧検出手段の出力とモータの回転数と前記モータの出力電力との関係を記憶する第２の記憶装置とを備え、
前記充放電手段は、前記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、前記母線の電圧を制御する
ことを特徴とするエレベータの制御装置。
交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
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、
前記母線の電圧を検出する母線電圧検出手段と、
前記母線電圧検出手段の出力と前記モータの出力と前記モータの駆動による消費電力との関係を記憶する第３の記憶装置とを備え、
前記充放電手段は、前記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の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、前記母線の電圧を制御する
ことを特徴とするエレベータの制御装置。