JPH0336757B2

JPH0336757B2 -

Info

Publication number: JPH0336757B2
Application number: JP59204436A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kadokura; Tomoyuki Aoshima; Atsushi Iijima
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-09-29
Filing date: 1984-09-29
Publication date: 1991-06-03
Also published as: JPS6181375A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、エレベータの巻上げ用電動機として
誘導電動機を用いた交流エレベータの制御装置に
関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕

近年、パワーエレクトロニクスやマイクロエレ
クトロニクスの進歩に伴い、これまでは制御性能
の面から専ら直流電動機が用いられていた多くの
分野に誘導電動機が用いられるようになつた。

エレベータの分野においても、他励界磁巻線を
有する直流電動機を用いた直流エレベータに代つ
て、誘導電動機を用いた交流エレベータが実用に
供されるに至つている。しかし、従来の誘導電動
機による交流エレベータの制御手段は、単に上記
誘導電動機の一次巻線電圧を大きさをサイリスタ
等を用いて制御するようにした、いわゆる一次電
圧制御手段であつた。そのため制御性能には自ず
から限度があつた。そこで、制御性能を改善し、
さらには省電力、省電源設備をはかり得る交流エ
レベータの制御装置として、可変電圧・可変周波
数制御を行なう如く構成された制御装置が種々提
案されている。上記制御装置を実現する制御手段
の一例としては、誘導電動機の一次巻線電流を正
弦波状に制御する電圧形インバータを用いた正弦
波PWM制御手段、あるいは誘導電動機を直流電
動機のように制御することを可能としたベクトル
制御手段等がある。これらの制御手段をエレベー
タの制御装置に適用することにより、優れた制御
性能が得られる上、快適な乗心値となる。

しかるに、上記誘導電動機による交流エレベー
タの制御装置には次のような問題があつた。すな
わち、交流エレベータの制御装置は、従来の他励
直流電動機による直流エレベータの制御装置とは
大幅に異なつている。たとえば他励直流電動機に
おいては、磁束成分が界磁巻線の電流にほぼ比例
するので、上記界磁電流の値により磁束の状態を
知ることができたが、誘導電動機においては、一
次電流により磁束成分およびトルク成分の制御を
合せて行なわなければ、磁束の状態を知ることが
できない。したがつて、エレベータの運転特性に
見合つた適正な制御を行なう必要がある。

また、エレベータ特有の運転制御手段として、
エレベータスタート時の乗かごと、つり合い重り
との不平衡トルクを補償する制御手段を必要とす
るが、前記誘導電動機による制御手段では、一次
電流のみで磁束成分およびトルク成分を合せて制
御するため、制御開始時に適正な不平衡トルク指
令により制御を行なつても、誘導電動機の二次磁
束が二次巻線の抵抗とインダクタンスとで決まる
二次時定数によつて立上がり、過渡状態にて発生
トルクの大きさが変化することがある。このため
正確なトルクが即時に得られない場合があり、ブ
レーキを解放しても適正な不平衡トルク制御が行
なえないおそれがあつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、不平衡トルク制御を含む速度
制御が円滑にかつ高精度に行なわれ、制御性能が
向上し、快適な乗り心地が得られる交流エレベー
タの制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために次の如く構
成したことを特徴としている。すなわち、外部か
ら制御指令を与えられたとき、交流エレベータ駆
動用誘導電動機の磁束成分電流値を磁束成分電流
指令装置から指令し、この指令による励磁制御を
開始させる。そして磁束確立検出装置により上記
電動機の二次磁束が確立したことが検出された後
において、加算装置が作動させて不平衡トルク指
令装置から出力される不平衡トルク指令信号に基
いてトルク成分電流指令信号を得、このトルク成
分電流指令信号によるトルク制御を行なうと共
に、交流エレベータのブレーキ装置にブレーキ開
放指令を与え、このブレーキが開放した後に速度
指令発生装置および速度演算装置を作動させ速度
制御トルク指令信号を前記加算装置に与えるよう
にしたことを特徴としている。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブ
ロツク図である。第１図において１はエレベータ
を駆動させる巻上げ電動機として用いられる誘導
電動機であり、２は上記誘導電動機１の可変電圧
および可変周波数の制御を行なう可変電圧・可変
周波数制御装置である。３は前記誘導電動機１の
一次電流の振幅および周波数の指令値を演算し上
記可変電圧・可変周波数制御装置２に指令値信号
３ａを出力するベクトル制御演算装置である。４
はエレベータ巻上げ機の綱車、５はエレベータの
乗かご、６はつり合い重りであり、上記乗かご５
とつり合い重り６とは綱車４を介して主索７によ
り接続されている。８は上記綱車４の回転を制動
させるためのブレーキ、９は上記ブレーキ８を解
放するためのブレーキ装置である。１０はエレベ
ータの速度指令信号１０ａを発生する速度指令発
生装置、１１はエレベータの速度を検出し速度信
号１１ａを出力する速度検出器、１２は上記速度
指令信号１０ａと速度信号１１ａとの偏差に応じ
て速度制御指令信号１２ａを出力する速度制御演
算装置である。１３は前記乗かご５に設けられた
荷重検出器、１４は上記荷重検出器１３からの荷
重信号１３ａに応じて不平衡トルク指令信号１４
ａを発生する不平衡トルク指令発生装置、１５は
上記不平衡トルク指令信号１４ａと前記速度制御
指令信号１２ａとを加算してトルク成分電流指令
信号１５ａを出力する加算装置である。１６は前
記誘導電動機１の磁束成分を大きさを制御するた
めの磁束成分電流指令信号１６ａを発生する磁束
成分電流指令発生装置、１７は上記磁束成分電流
指令信号１６ａから二次磁束の大きさを検出し磁
束確立信号１７ａを発生する磁束確立検出装置で
ある。１８はエレベータの呼出し信号等のように
前記誘導電動機１を制御を開始するための種々の
エレベータ運転信号１８Ａを入力し、前記各装置
２，９，１０，１２，１５，１６に制御開始指令
信号１８ａ〜１８ｆを出力する運転操作指令装置
である。この運転操作指令装置１８は、外部から
の制御指令を与えられたとき前記磁束成分電流指
令装置からの指令による励磁制御を開始させ前記
磁束検出装置により前記誘導電動機の二次磁束が
確立したことが検出された後に前記加算装置を動
作させてトルク成分電流指令によるトルク制御を
行なわせると共に前記ブレーキ装置にブレーキ開
放指令を与え前記ブレーキが開放した後に速度指
令発生装置および前記速度制御演算装置を動作さ
せる如く運転操作指令を与えるものとなつてい
る。

次に上記の如く構成された本実施例の動作を説
明する。今、運転操作指令装置１８にエレベータ
の呼出し等を行なう部分からエレベータ運転信号
１８Ａとして励磁制御開始指令が与えられると、
上記運転操作指令装置１８は可変電圧・可変周波
数制御装置２および磁束成分電流指令発生装置１
６に励磁制御開始を指令する制御開始指令信号１
８ａ，１８ｆを出力する。このため上記磁束成分
電流指令発生装置１６は励磁制御開始指令信号１
８ｆに応じてベクトル制御演算装置３および磁束
確立検出装置１７に磁束成分電流指令信号１６ａ
を出力する。上記ベクトル制御演算装置３は磁束
成分電流指令信号１６ａに基いて所定のベクトル
制御演算を行ない、誘導電動機１の一次電流の振
幅指令値I1および周波数指令値ωを示す指令値信
号３ａを出力する。上記ベクトル制御演算は次の
如く行なわれる。

振幅指令値I1は、磁束成分電流指令発生装置１
６からの磁束成分電流指令値をId、加算装置１５
からのトルク成分電流指令値をIqとすれば I1＝√²＋² ……(1) にて表わされる。一方、周波数指令値ωは、すべ
り周波数をωs、誘導電動機１の回転周波数をωr
とすれば ω＝ωs＋ωr ……(2) にて表わされる。また上記すべり周波数ωsは、
誘導電動機１の二次抵抗をR2、二次インダクタ
ンスをL2とすれば ωs＝（Iq／Id）（R2／L2） ×｛１＋（L2／R2）Ｓ｝ ……(3) にて表わされる。なお(3)式においてＳは微分演算
子である。

したがつて上記(1)〜(3)式から明らかなように、
エレベータ停止状態すなわちIq＝０、ωr＝０に
おいて励磁制御を開始した場合は、I1＝Id、ω＝
０で制御されることになる。

次いで励磁制御開始により、前記誘導電動機１
の二次磁束φ2は、磁束成分電流指令値Idに対し
次式で応答する。

φ2＝［L2／｛１＋(L2/R2)Ｓ｝］Id ……(4) 一方、磁束確立検出装置１７は上記(4)式に基い
て二次磁束φ2を演算し、二次磁束φ2の確立を検
出した後、前記運転操作指令装置１８に磁束確立
検出信号１７ａを出力する。

第２図は上記二次磁束φ2の確立を検出する演
算を実現するための磁束確立検出装置１７の具体
的な構成を示すブロツク図である。第２図におい
て２１は演算増幅器、２２は抵抗値が「１／L2」
の抵抗器、２３は抵抗値が「１」の抵抗器、２４
は静電容量が「L2／R2」のコンデンサ、２５は
二次磁束φ2の設定器、２６は上記演算増幅器２
１の出力信号と設定器２５にて設定された二次磁
束φ2の設定値とを比較し、出力信号が設定値に
達したとき磁束確立検出信号１７ａを出力する比
較器である。なお、二次磁束φ2は磁束成分電流
指令値Idに対し、二次時定数T2＝L2／R2の遅れ
をもつて立上がるが、この二次時定数T2は電動
機によりそれぞれ異なる。しかし上記二次時定数
T2は設計値または誘起電圧の減衰、すなわち制
御状態で電動機を回転させておき、制御を停止し
たときの電動機端子電圧の減衰から概略を知るこ
とができる。

上記磁束確立検出信号１７ａが入力された運転
操作指令装置１８は、加算装置１５に制御開始指
令信号１８ａを出力する。そうすると、上記加算
装置１５は不平衡トルク指令発生装置１４からの
指令値Iqwと速度制御演算装置１２からの指令値
Iqoとを加算してトルク成分電流指令値Iqを求め、
前記ベクトル制御演算装置３にトルク成分電流指
令信号１５ａを出力する。ただしこの状態では速
度制御が開始されていないため、上記トルク電流
成分指令値Iqは不平衡トルク指令値Iqwに等しく
なる。

上記ベクトル制御演算装置３においては、トル
ク成分電流指令信号１５ａを与えられると、前記
(1)〜(3)式に基いて一次電流の振幅指令値I1および
周波数指令値ωが決定される。この場合、誘導電
動機１は停止状態にあるので、(2)式はω＝ωsと
なる。つまり、不平衡トルク制御指令が与えられ
ると、一次電流周波数はすべり周波数により制御
されることになる。

一方、発生トルクτと、誘導電動機１の一次巻
線に流れるトルク成分電流I1qおよび二次磁束φ2
には τ＝（Ｍ／L2）I1q・φ2 ……(5) なる関係がある。つまり、二次磁束φ2が確立し
ている状態では、トルクがトルク成分電流I1qに
比例する。したがつてトルク成分電流指令値Iqに
よつてトルク成分電流I1qが制御され、トルクが
発生する。一般に、電流制御応答速度は非常に遠
いので、不平衡トルク制御を開始するとトルクは
即座に目標値に到達する。

第３図は不平衡トルク指令値Iqwの特性を示す
図である。上記不平衡トルク指令値Iqwは、乗か
ご５とつり合い重り６とが丁度平衡となるような
積載量のとき零となり、上記乗かご５とつり合い
重り６とが不平衡な状態に応じて、第３図に示す
ような特性になる。

前記運転操作指令装置１８は不平衡トルク発生
指令を発生した後、ブレーキ装置９にブレーキ開
放指令を制御開始信号１８ｂとして出力する。こ
こで、磁束が確立している場合にはトルクの発生
が非常に迅速に行なわれるので、上記ブレーキ開
放指令は不平衡トルク制御指令とほぼ同時に発生
させても実用上は何等問題はない。

前記運転操作指令装置１８は上記ブレーキ開放
指令によるブレーキ８の開放を確認した後、速度
指令発生装置１０および速度制御演算装置１２に
速度制御開始指令を信号１８ｃ，１８ｄを出力す
る。なお、ブレーキ開放の確認手段は、図示しな
いがブレーキ開放指令後のブレーキ動作時間が経
過した時点で信号を発生する装置や、ブレーキ開
放を検出可能なリミツトスイツチの動作により行
なうことができる。

前記速度指令発生装置１０は速度制御開始指令
によりエレベータの運転モードに応じた速度指令
信号１０ａを速度制御演算装置１２に出力する。
そうすると、速度制御演算装置１２において、上
記速度指令信号１０ａと速度検出器１１からの速
度信号１１ａとの偏差に応じて、速度をトルクに
追従させるためのトルク指令値Iqoが演算され、
前記加算装置１５に速度制御指令信号１２ａが出
力される。その結果、前述したように加算装置１
５にてトルク電流成分指令値Iqが求められ、ベク
トル制御演算装置３にて一次電流の振幅指令値I1
および周波数指令値ωが決定された後、可変電
圧・可変周波数制御装置２にて誘導電動機１の可
変電圧・可変周波数が制御される。

なお、上述した如く動作する運転操作指令装置
１８は、継電器等のシーケンス回路や、ロジツク
シーケンス回路あるいはマイクロコンピユータを
用いたソフトウエアなどにより簡単に実現でき
る。第４図は上述した運転操作の流れを示すフロ
ーチヤートである。

このように本実施例においては、エレベータの
速度制御装置部分に制御開始信号が与えられる
と、まず、励磁電流制御を開始する。その後、二
次磁束をシミユレーシヨンする装置により二次磁
束の確立が検出されると、エレベータ特有の制御
である不平衡トルク制御が開始され、さらにブレ
ーキ開放指令が与えられる。そして、ブレーキの
開放が確認されると、速度制御が開始され、速度
指令によりエレベータは所望の速度で運転され
る。

したがつてトルク制御が磁束の確立後に行なわ
れるため、不平衡トルクの制御が確実で正確にな
るばかりでなく、ブレーキ開放後に速度制御が開
始されるので、滑らかなスタートを実現でき、快
適な乗心地が得られる。

ところで、二次磁束φ2の立上がりは前記(4)式
に示したように二次時定数L2／R2によつて決ま
るため、前記第１の実施例では誘導電動機１の二
次時定数が大きい場合には、磁束の確立までかな
りの時間を要する。そのため、エレベータがスタ
ートするまでに比較的長い時間を要する場合があ
る。

第５図は上記問題点を解消する如く構成された
本発明の第２の実施例における磁束成分電流指令
発生装置１６′を示す図である。第５図において
５１は磁束成分電流定格値を設定する第１の設定
器、５２は上記定格値より高いフオーシング電流
値を設定する第２の設定器、５３は演算増幅器、
５４，５５，５６はそれぞれ抵抗値が「１」の抵
抗器、５７は磁束指令の急峻な変化を避けるため
に設置された静電容量が「Ｃ」のコンデンサであ
る。また５８，５９は上記第１、第２の設定器５
１，５２から出力される信号の選択を行なうため
の第１、第２のスイツチで、第１のスイツチ５８
は前記運転操作指令装置１８からの励磁制御開始
指令１８ａと磁束確立信号１７ａの両方が与えら
れたときにオン動作して定格電流値を磁束成分電
流指令値とする。一方、第２のスイツチ５９は上
記励磁制御開始指令１８ａが与えられるとオン動
作してフオーシング電流値を磁束成分電流指令値
とし、磁束確立検出装置１７からの磁束確立信号
１７ａが与えられるとオフ動作する。

第６図は第１の実施例であるフオーシングを行
なわない場合の磁束成分電流指令Idと二次磁束
φ2の立上がりを示す図で、第７図は第２の実施
例であるフオーシングを行なつた場合の磁束成分
電流指令Idと二次磁束φ2の立上がりを示す図で
ある。第６図と第７図の比較から明らかなよう
に、第２の実施例によれば磁束の確立時間がT_N
からT_Fに短縮される。したがつて、エレベータ
は速やかにスタートすることができる。

なお本発明は前記実施例に限定されるものでは
ない。たとえば前記実施例では二次磁束φ2を第
２図に示すようにシミユレーシヨンによつて求め
たが、電動機本体に磁束検出素子を設置して直接
磁束の検出を行なうようにしてもよい。また、誘
導電動機１の二次抵抗R2は温度により変化する
ので、誘導電動機１の固定子の温度を検出して二
次時定数T2＝L2／R2の補正を行なうことによ
り、磁束の立上がりの検出精度を高めるようにし
てもよく、さらに補正値をベクトル制御演算装置
の二次抵抗値に用いることにより、速度制御中の
安定性を向上させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、外部から制御指令を与えられ
たとき、交流エレベータ駆動用誘導電動機の磁束
成分電流値を磁束成分電流指令装置から指令し、
この指令による励磁制御を開始させる。そして磁
束確立検出装置により上記電動機の二次磁束が確
立したことが検出された後において、加算装置を
作動させて不平衡トルク指令装置から出力される
不平衡トルク指令信号に基いてトルク成分電流指
令信号を得、このトルク成分電流指令信号による
トルク制御を行なうと共に、交流エレベータのブ
レーキ装置にブレーキ開放指令を与え、このブレ
ーキが開放した後に速度指令発生装置および速度
演算装置を作動させ速度制御トルク指令信号を前
記加算装置に与えるようにしたので、不平衡トル
ク制御を含む速度制御が円滑にかつ高精度に行な
われ、制御性能が向上し、快適な乗り心地が得ら
れる交流エレベータの制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の第１の実施例を示す
図で、第１図は構成を示すブロツク図、第２図は
磁束検出装置の具体的な構成を示すブロツク図、
第３図は不平衡トルク指令発生装置の出力特性を
示す特性図、第４図は動作説明用の流れ図、第５
図〜第７図は本発明の第２の実施例を示す図で、
第５図は磁束成分電流指令発生装置の具体的な構
成を示すブロツク図、第６図および第７図は作用
効果を説明するための波形図である。１……誘導電動機、２……可変電圧可変周波数
制御装置、３……ベクトル制御演算装置、５……
エレベータの乗かご、８……ブレーキ、９……ブ
レーキ装置、１０……速度指令発生装置、１１…
…速度検出器、１２……速度制御演算装置、１３
……荷重検出器、１４……不平衡トルク指令発生
装置、１５……加算装置、１６……磁束成分電流
指令発生装置、１７……磁束掲出装置、１８……
運転操作指令装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１交流エレベータを駆動させる誘導電動機の磁
束成分電流値を指令する磁束成分電流指令装置
と、この磁束成分電流指令装置からの指令信号に
基いて前記誘導電動機の二次磁束の確立を検出す
る磁束確立検出装置と、前記交流エレベータの速
度指令を発生する速度指令発生装置と、前記交流
エレベータの速度を検出する速度検出器と、この
速度検出器の検出値と前記速度指令発生装置の速
度指令値との偏差に応じて速度制御トルク指令信
号を出力する速度制御演算装置と、前記エレベー
タの乗かごの荷重を検出する荷重検出器と、この
荷重検出器の検出値に応じて不平衡トルク指令信
号を出力する不平衡トルク指令発生装置と、この
不平衡トルク指令発生装置から出力される不平衡
トルク指令信号と前記速度制御演算装置から出力
される速度制御トルク指令信号とを加算してトル
ク成分電流指令信号を出力する加算装置と、この
加算装置からのトルク成分電流指令信号と前記磁
束成分電流指令装置からの磁束成分電流指令信号
と前記速度検出器からの検出値とに基いて前記誘
導電動機の一次電流の振幅と周波数とを指令する
ベクトル制御演算装置と、このベクトル制御演算
装置からの指令に基いて前記誘導電動機の可変電
圧および可変周波数を制御する可変電圧・可変周
波数制御装置と、前記交流エレベータのブレーキ
を制御するブレーキ装置と、外部からの制御指令
を与えられたとき前記磁束成分電流指令装置から
の指令による励磁制御を開始させ前記磁束検出装
置により前記誘導電動機の二次磁束が確立したこ
とが検出された後に前記加算装置を動作させてト
ルク成分電流指令によるトルク制御を行なわせる
と共に前記ブレーキ装置にブレーキ開放指令を与
え前記ブレーキが開放した後に速度指令発生装置
および前記速度制御演算装置を動作させる如く運
転操作指令を与える運転操作指令装置とを具備し
たことを特徴とする交流エレベータの制御装置。