JPH0817579B2 - エレベータの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、パルス幅変調（PWM）により可変電圧可
変周波数（VVVF）の交流を出力するインバータを用いて
巻上電動機の回転速度を制御し、エレベータ速度を制御
するエレベータの制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種のエレベータ制御装置としては、例えば
特開昭62−77870号公報に示すものがあり、これを第２
図に示す。

第２図において、１は三相交流電源、２は三相交流を
直流に変換するダイオードからなるコンバータ、３はコ
ンバータ２からの直流出力を平滑化する平滑コンデン
サ、４はコンバータ２の直流出力端にパワートランジス
タを三相ブリッジに接続してなるインバータで、平滑化
された直流出力を三相交流に変換するものである。

前記インバータ４の交流出力端には三相誘導電動機か
らなる巻上電動機５が接続されている。巻上電動機５に
は図示しない減速機を介して綱車６が結合されており、
綱車６に巻掛けた主索７の一端にはかご８が、他端には
釣合おもり９がそれぞれ連結されている。また、10は巻
上電動機５の回転速度を検出するタコジェネレータ、11
はインバータ４の出力電流を検出する電流検出回路であ
る。

第２図において、全体符号12で示すエレベータ制御部
は、かご８の走行速度パターンを発生するパターン発生
回路13と、パターン発生回路13から送出される指令速度
パターン信号と、帰還値である前記タコジェネレータ10
からの速度信号及び電流検出回路11からの電流値により
実際の速度指令を演算する制御回路14と、制御回路14で
得られた速度指令信号を三角波キャリア発生回路15から
の三角波キャリア信号によりパルス幅変調してPWM信号
を発生するPWM回路16と、このPWM回路16からのPWM信号
により前記インバータ４のパワートランジスタを制御す
るベース駆動回路17とから構成されている。

このように構成された従来のエレベータ制御装置にお
いて、パターン発生回路13からの速度パターン信号が制
御回路14に入力されると、この制御回路14ではタコジェ
ネレータ10からの帰還速度信号及び電流検出回路11から
の帰還電流値に基づいて実際の速度指令信号を演算し、
これをPWM回路16に入力することにより、三角波キャリ
ア発生回路15からの三角波キャリア信号によりパルス幅
変調（PWM）信号に変換する。そして、このPWM信号をベ
ース駆動回路17に加えてインバータ４のパワートランジ
スタを駆動することにより、インバータ４から三相交流
を発生させ、これを巻上電動機５に供給することで巻上
電動機５を速度指令に応じた速度で回転すると共に、か
ご８を走行させる。

第３図は、インバータから可変電圧可変周波数の交流
を出力できるようにした従来のエレベータ制御装置を示
すものである。

第３図において、第２図と同一の部分には同一符号を
付してその説明を省略し、第２図と異なる部分を重点に
述べる。

第３図において、第２図と異なる点は、コンバータ2A
をサイリスタにより構成し、そして、エレベータ制御部
12Aには、前記コンバータ2Aのサイリスタを制御するゲ
ート駆動回路18を新たに付加する。さらにコンバータ2A
の出力電圧を検出する電圧検出回路19を設け、この電圧
検出回路19で検出した電圧値は帰還値としてエレベータ
制御部12Aの制御回路14Aに入力される。これに伴い制御
回路12Aはコンバータ2AをPAM（パルス振幅変調）により
ゲートを制御する制御機能を新たに備えている。

上記のように構成されたエレベータ制御装置では、制
御回路14Aがゲート駆動回路18を通してコンバータ2Aの
サイリスタをPAM制御することにより、その直流出力電
圧が制御され、さらにインバータ４がPWM回路16からのP
WM制御信号により制御されることで、インバータ４から
は可変電圧可変周波数の交流が出力されることになる。

ところで、上述するエレベータ制御装置におけるイン
バータ４のパワートランジスタには、蓄積時間とターン
オフ時間があり、このため、トランジスタ駆動信号がオ
フしても一定時間だけ電流が流れ続ける。従って、イン
バータ４が第２図，第３図に示す回路構成では、上下ア
ーム（例えばＵ相に着目すれば、パワートランジスタの
T_UPが上アーム、またT_UNが下アームとなる）の短絡が生
じる。

この対策として、一般にパワートランジスタの駆動信
号に上下アームが同時にオフする期間（上下アーム短絡
防止時間）T_dを設けている。しかしながら、パワートラ
ンジスタの動作は駆動信号に対してオンの場合は早く応
答するが、オフの場合にはパワートランジスタの特性上
応答が遅いため、パワートランジスタのオン期間とオフ
期間が駆動信号と一致しない。このため、パルス幅変調
制御された巻上電動機５のモータ電流のゼロ付近で波形
歪が生じ、高精度な電動機の速度制御ができず、エレベ
ータに振動が発生し、あるいは着床精度が悪くなるなど
の原因になっていた。

そこで、上述のようなモータ電流の歪を防止するため
にパワートランジスタそのもののスイッチング状態をフ
ィードバックしてPWM制御をかけ、これにより上下アー
ムの短絡防止時間T_dを補正することが提案されている。

第４図は、これを実現した従来のエレベータ制御装置
の構成図である。

第４図において、インバータ４を三相ブリッジに構成
する各相の下アームの各パワートランジスタに電流制限
抵抗20〜22を介してフォトカプラ素子23〜25の一次側を
並列に接続し、その各二次側をPWM回路16に接続し、パ
ワートランジスタのオン，オフに伴うスイッチング状態
をフォトカプラ素子23〜25により検出してPWM回路16へ
フィードバックし、これにより上下アームの短絡防止時
間T_dを補正する。

なお、第４図において、第３図と同一符号は同一部分
を表わしている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のような従来のエレベータ制御装置では、フォト
カプラ素子を使用しているため、絶縁状態でパワートラ
ンジスタのスイッチング状態を検出し、PWM回路へフィ
ードバックできるが、フォトカプラ素子の特性上、フォ
トカプラ素子の一次電流（発光ダイオードに流れる電
流）が小さい時、即ちコンバータ2Aの出力電圧が低い時
は、フィードバック信号の検出が不十分となる。また、
一次電流が過大、即ちコンバータ2Aの出力電圧が高すぎ
る場合には、フォトカプラ素子がオンの時、その二次
側，即ちフォトトランジスタのベースの電荷が多くなる
ため、フォトカプラ素子のオフ動作時における上記電荷
の放電に時間がかかる。その結果、オフ動作が遅くな
り、T_d補正機能が正常に動作しなくなる。

第５図は、フォトカプラ素子の動作波形図である。第
５図において、同図（ａ）はフォトカプラ素子が正常に
動作した時の動作波形を、同図（ｂ）はフォトカプラ素
子の一次電流が不足した時の動作波形を、同図（ｃ）は
フォトカプラ素子の一次電流が過大になった時の動作波
形をそれぞれ示している。

上記のようにフォトカプラ素子のフィードバックによ
るT_d補正機能が正常動作しない場合には、インバータ４
の動作が異常と判断して、T_d補正機能を持たないインバ
ータの制御方式に比べ、その制御特性がさらに悪くなっ
たり、あるいは制御できないという問題がある。

従って、エレベータのインバータ制御に際しては、コ
ンバータ2Aの出力電圧をT_d補正機能が正常に動作するの
に必要な範囲に制限され、可変電圧範囲も制限されてし
まう問題があった。

また、フォトカプラ素子の正常動作を保つためには、
コンバータ2Aの出力電圧が低い時でもフォトカプラ素子
の一次側に所要の電流を流し得るように一次電流制限抵
抗20〜22の抵抗値を選定すれば良い。

しかし、このようにすると、コンバータ2Aの出力電圧
が高い時大きな電流が流れるため、消費電力の大きな電
流制限抵抗を使用する必要があり、装置が大きくなると
共に、抵抗の消費電力が大きくなり、発熱も大きくなる
という問題があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、コンバータ出力電圧の高，低に拘らず確実
なインバータ制御を可能にすると共に、電流制限用抵抗
の小容量化を可能にしたエレベータの制御装置を得るこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかるエレベータの制御装置は、交流を直
流に変換するコンバータと、前記コンバータの直流出力
を交流に変換するインバータと、前記インバータを構成
するパワートランジスタのスイッチング状態を検出する
検出手段と、速度指令信号に基づいて得られるパルス幅
変調信号により前記パワートランジスタを制御すると共
に前記検出手段からの信号に基づいてアーム短絡防止時
間を補正する制御手段と、前記コンバータの出力電圧に
応じて前記制御手段に対しアーム短絡防止時間の補正の
有効，無効を判定する判定手段とを備えてなるものであ
る。

［作 用］ この発明においては、コンバータの出力電圧が所定値
以上の時、判定手段が制御回路に対しアーム短絡防止時
間の補正動作が有効であると判断し、アーム短絡時間補
正下でインバータをパルス幅変調制御する。そして、コ
ンバータの出力電圧が所定値以下の時判定手段が制御手
段に対しアーム短絡防止時間の補正動作が無効であると
判定し、アーム短絡時間の補正なしでインバータをパル
ス幅変調制御する。

従って、この発明にあっては、コンバータの出力電圧
が低く、検出手段によりパワートランジスタのスイッチ
ング状態が正常に検出できない場合でもエレベータを正
常にかつ確実に制御できる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明によるエレベータ制御装置の一実
施例を示す構成図である。

第１図に示すエレベータ制御装置は、第２図及び第４
図と同様に三相交流電源１からの三相交流を直流に変換
するサイリスタ構成のコンバータ2A,平滑コンデンサ3,
パワートランジスタからなるインバータ4,インバータ４
から出力される三相交流により駆動される巻上電動機５
を備え、そしてインバータ４を構成する各相の下アーム
のパワートランジスタには、電流制限抵抗20〜22を介し
てパワートランジスタのスイッチング状態を検出するフ
ォトカプラ素子23〜25の一次側が並列に接続されてい
る。また、巻上電動機５により回転される綱車６には主
索７が巻掛けられている。この主索７の両端にはかご８
及び釣合おもり９が連結されている。

全体符号26で示すエレベータ制御部26は、従来と同様
に、速度パターン発生回路13,パターン発生回路13から
の速度パターン指令信号及びタコジェネレータ10からの
速度信号，電流検出回路11からの電流帰還信号により速
度指令信号を生成すると共に電圧検出回路19からの検出
信号に基づいて直流電圧制御用の電圧指令信号を生成す
る制御回路14A,制御回路14Aからの電圧指令信号により
コンバータ2Aのサイリスタを制御するゲート駆動回路18
を有すると共に、新たに電圧検出回路19で検出されたコ
ンバータ2Aの出力電圧に応じてT_d補正を実施するか否か
を判定するT_d補正判定回路27を備え、このT_d補正判定回
路27の判定信号はPWM回路28に入力されるようになって
いる。

PWM回路28は、制御回路14Aから出力される速度指令信
号を三角波キャリア発生回路15からの三角波キャリア信
号によりパルス幅変調すると共に、フォトカプラ素子23
〜25から出力されるインバータ電圧フィードバック信号
に基づいてパワートランジスタのスイッチング時間の遅
れを補正するT_d補正機能を備え、さらにT_d補正判定回路
27からの判定信号によりT_d補正機能の有効，無効が設定
できるようになっている。また、PWM回路28から出力さ
れるパルス幅変調信号はベース駆動回路17に出力され、
これによりインバータ４のパワートランジスタを制御す
ることで可変電圧，可変周波数の交流を巻上電動機５に
出力できるようになっている。

次に、上記のように構成された本実施例の動作につい
て説明する。

例えば、インバータ４におけるＵ相の下アーム用パワ
ートランジスタT_UNがオフにある時、フォトカプラ素子2
3の一次側（発光ダイオード）にはパワートランジスタT
_UNのコレクタ・エミッタ間電圧と抵抗20で決定される電
流I_Fが流れ、その発光ダイオードが発光動作する。この
ため、フォトカプラ素子23の二次側フォトトランジスタ
がオンし、そのオン信号はPWM回路28に入力される。

一方、パワートランジスタT_UNがオンした時は、フォ
トカプラ素子23の一次側には電流が流れないため、二次
側のフォトトランジスタはオフし、そのオフ信号がPWM
回路28に入力される。

このようにしてインバータ４のパワートランジスタT
_UNがオン，オフ動作すると、これに応じたパワートラン
ジスタのスイッチング状態がフォトカプラ素子23により
検出され、その状態信号をPWM回路28へフィードバック
することでT_d補正を行う。

また、T_d補正判定回路27では、コンバータ2Aの出力電
圧が所定値以上の時、T_d補正有効の判定信号を出力し、
所定値以下の時T_d補正無効の判定信号を出力する。この
判定信号をPWM回路28に加えることで、PWM回路28がT_d補
正動作するか否かを設定する。

従って、コンバータ2Aの出力電圧が所定値以下とな
り、フォトカプラ素子23が第５図（ｂ）に示すように出
力不足となって正常動作しない場合は、PWM回路28はT_d
補正を行わずにインバータ４を制御することになる。ま
た、コンバータ2Aの出力電圧が所定値以上の場合はT_d補
正されたパルス幅変調信号によりインバータ４が制御さ
れることになる。

なお、上記の説明ではＵ相下アームのパワートランジ
スタT_UNのみについて述べたが、他の相の下アーム用パ
ワートランジスタにおいても同様に行われる。又、上ア
ームのパワートランジスタのスイッチング状態を検出す
る構成としてもよい。

以上のような本実施例にあってはコンバータ2Aの出力
電圧が所定値以上か否かをT_d補正判定回路27により判定
し、所定値以上の時はT_d補正付きPWM制御を行い、所定
値以下の時はT_d補正なしPWM制御を行うようにしたか
ら、コンバータ2Aの出力電圧が低くなってパワートラン
ジスタスイッチング状態を正常に検出できない時でもエ
レベータを正常にかつ確実に制御できる。

また、パワートランジスタのスイッチング状態を検出
するフォトカプラ素子23〜25の一次電流を、コンバータ
2Aの出力電圧が所定値以上の時にフォトカプラ素子が正
常動作するよう設定できるから、フォトカプラ素子の一
次所要電流を小さく制限でき、これに伴い電流制限抵抗
20〜22を小容量化できると共に、消費電力も減少し、温
度上昇も小さくなって実装上有利となる。さらにまた、
フォトカプラ素子の動作遅れが均一なものにすることが
でき、T_d補正を有効とした時の制御特性が向上できる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、コンバータの出力電
圧に応じてT_d補正付きPWM制御と,T_d補正なしPWM制御を
行うように構成したので、コンバータの出力電圧が所定
値以下でパワートランジスタのスイッチング状態が正常
に検出できない場合でもエレベータを正常にかつ確実に
制御することができると共に、パワートランジスタのス
イッチング状態を検出するフォトカプラの一次電流制限
抵抗を小容量化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるエレベータ制御装置の一実施例
を示す構成図、第２図は従来のエレベータ制御装置の一
例を示す構成図、第３図及び第４図は同じく従来のエレ
ベータ制御装置の他の例を示す構成図、第５図は第４図
におけるフォトカプラの動作波形図である。 １……三相交流電源、2,2A……コンバータ、３……平滑
コンバータ、４……インバータ、５……巻上電動機、10
……タコジェネレータ、11……電流検出回路、12,12A,2
6……エレベータ制御部、13……パターン発生回路、14,
14A……制御回路、16,28……PWM回路、19……電圧検出
回路、27……T_d補正判定回路。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流を直流に変換するコンバータと、前記
   コンバータの直流出力を交流に変換するインバータと、
   前記インバータを構成するパワートランジスタのスイッ
   チング状態を検出する検出手段と、速度指令信号に基づ
   いて得られるパルス幅変調信号により前記パワートラン
   ジスタを制御すると共に前記検出手段からの信号に基づ
   いてアーム短絡防止時間を補正する制御手段と、前記コ
   ンバータの出力電圧に応じて前記制御手段に対しアーム
   短絡防止時間の補正の有効，無効を判定する判定手段と
   を備えたことを特徴とするエレベータの制御装置。