JPH09272663A

JPH09272663A - エレベータの駆動制御装置

Info

Publication number: JPH09272663A
Application number: JP8082342A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Omiya; 昭弘大宮; Nobuyoshi Muto; 信義武藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-04-04
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】エレベータ駆動用の誘導電動機を、最高の効率
で速度制御しつつ、乗りかごの上下振動を抑制するこ
と。【解決手段】トルク指令に対して、誘導電動機に流れる
電流から求めた電動機トルク推定値を負帰還し、このト
ルク推定値と実速度とから求められる負荷トルク振動成
分から生成する振動抑制信号をトルク指令値へ注入する
トルク制御系を構成し、誘導電動機が高効率を呈するト
ルク電流成分と励磁電流成分の比に応じて、トルク電流
と励磁電流を制御する。【効果】エレベータかご内の人数が変動したり、振動的
機械系において負荷トルクが変動し、電動機のトルク脈
動や機械共振等による振動成分を含む駆動系に対し、省
エネ効果と、振動抑制効果を発揮する。負荷状態に拘わ
らず、電動機の速度が速度指令に追従し振動を抑制する
ように電動機の瞬時トルクが発せられるので、乗り心地
も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は交流電動機の制御装
置の改良に関し、特にエレベータの駆動系における効率
を高く保ちつつ乗りかご上下振動を抑制する駆動制御装
置に適した制御方式に係わる。

【０００２】

【従来の技術】エレベータの駆動系における効率を改善
するため、特開平59−149283号公報には、エレベータの
速度指令と実速度の偏差が所定の範囲内にあるときすべ
り角周波数を所定の値に固定することが開示されてい
る。

【０００３】また、交流電動機に関して、負荷トルク変
動に対する速度制御性能向上のために、特開昭60−1251
87号公報には、電動機速度検出値と電動機トルク指令値
から電動機の負荷トルクを推定し、これをトルク指令に
加算してトルク脈動を低減させる制御系を設けることが
開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、エレベータで
は、絶えず乗りかご内搭乗人数が変化するため、駆動電
動機に加わる負荷が常時変化する。この結果、電動機に
発生させるべきトルクも負荷に応じて変化すると同時
に、速度が速度指令に追従するようなトルクを発生しな
ければならない。上記第１の従来技術では、電動機に加
わる負荷の如何によらず効率を高く維持することはでき
なかった。

【０００５】一方、上記第２の従来技術では、エレベー
タのように常時変化し振動的となりやすい機械系の負荷
については考慮されておらず、高効率化については全く
述べられていない。

【０００６】本発明の目的は、電動機に加わる負荷がい
かように変化しても、即ち過渡状態も含めて高い効率を
維持しつつ、乗りかごの上下振動を抑制できるエレベー
タの駆動制御装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、可変電圧可変
周波数交流を出力する電力変換器と、この電力変換器か
ら給電され、可変速駆動される交流電動機と、この電動
機で昇降駆動される乗りかごと、エレベータの速度指令
を発生する手段と、この速度指令に前記交流電動機の速
度が追従するようにトルク指令を発生する速度制御手段
を備えたエレベータにおいて、電動機電流検出手段と、
この電流検出値から前記誘導電動機の発生トルク又は相
当値を推定する手段と、前記トルク指令と前記トルク推
定値とが一致するように構成したトルク制御手段と、こ
のトルク制御手段の出力に基づいて前記電動機電流のト
ルク電流成分と励磁電流成分とが所定の関係となるよう
に前記電力変換器を制御する手段と、電動機速度から電
動機の負荷トルク又は相当値を推定する手段を備え、こ
の負荷トルク推定手段の出力と前記発生トルク推定手段
の出力の偏差を前記トルク指令に注入することを特徴と
する。

【０００８】トルク指令の操作量は現時点で必要とされ
るトルクに応じて、励磁電流／トルク電流比が決定さ
れ、トルク電流指令と励磁電流指令が求められる。

【０００９】この場合、トルク電流指令に対する励磁電
流指令は、現在発生している２次磁束において所望のト
ルクを得るに必要な最小のエネルギー（電動機の入力電
力）になるように決定されうる。このように決定された
励磁電流成分とトルク電流成分の組み合わせは、変動し
ていく速度指令やトルク指令に対応して求められてい
く。

【００１０】従って、乗りかごに搭乗している人数、即
ち、電動機に加わる負荷トルクがどのように変わって
も、速度指令に対応した速度を得るのに必要なトルク
を、望ましくは最小エネルギーで発生できるような励磁
電流成分とトルク電流成分の組み合わせが過渡状態も含
めて決められ、これら二つの電流に対応した電流が電動
機の一次巻線に流れる。

【００１１】さらに、電動機に加わる負荷トルクに含ま
れているトルク振動成分が、電動機速度検出値と負荷と
から求められる負荷トルク推定値と電動機発生トルク推
定値との偏差から推定される。このトルク振動成分推定
値は振動を打ち消すように位相を反転し、乗りかごの上
下振動の大きさがより小さくなるように、望ましくは最
小となるように調整されトルク指令値へ注入される。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示す。

【００１３】交流電源１０の交流はコンバータ２０によ
って直流に変換され、この直流電圧は平滑コンデンサ３
０で平滑され、平滑された直流は更にＰＷＭインバータ
４０で、可変電圧，可変周波数の交流に変換される。こ
の交流は誘導電動機（ＩＭ）６０に供給され、この電動
機６０を可変速駆動する。電動機６０で発生したトルク
は電動機のロータ（回転子）に直結されたギヤ（図では
省略）を介してシーブ（綱車）７０に伝達され、シーブ
の回転動作によってカウンタウエイト（つり合い重り）
８０と乗りかご９０を連結しているロープを作動させ乗
りかご９０を昇降駆動する。

【００１４】従って、電動機にはカウンタウエイトと乗
りかごの重量差が負荷（荷重）として加わる。かかる負
荷は搭乗人員に変動があるエレベータでは絶えず変動
し、運転の大半において電動機出力の半分以下になって
いる。このため駆動中（過渡状態）で、しかも負荷が軽
い状態で電動機の駆動効率を高くできれば、エレベータ
駆動系の省電力化を図ることができる。

【００１５】エレベータでは、乗り心地を加味して加速
度パターン発生手段１１０で加速度パターン(指令)が決
定される。該手段１１０から発せられた加速度パターン
は速度指令発生手段１２０に入力される。該手段１２０
では、加速度パターンを積分して速度指令に変換してい
る。速度指令ω_Rは加減算器１３０の加算側の端子に、
誘導電動機６０の回転子に取り付けられた速度検出器１
００から発せられる回転パルスをもとに速度演算手段１
２１で演算された前記誘導電動機の回転子の回転角速度
ω_Mが加減算器１３０の減算側の端子に導かれ、両者の
偏差がとられ速度偏差を発生させる。該速度偏差は速度
制御手段１４０に入力される。該速度制御手段１４０で
は、前記速度偏差が無くなるように誘導電動機６０で発
生すべきトルクを決定するためのトルク指令τ_Rを発生
する。

【００１６】トルク指令τ_Rは加減算器１３１のプラス
端子に入力され、一方、加減算器１３１のマイナス端子
には発生トルク推定手段１５２から式（１）を使って演
算して得られる現時点で電動機内部で発生している瞬時
トルク

【００１７】

【外１】

【００１８】が入力される。

【００１９】

【数１】

【００２０】但し、ｍ：相数，ｐ：誘導電動機の極
数，Ｍ：励磁インダクタンス，ｌ₂：漏れインダクタン
ス，Ｉ_t：検出されたトルク電流，φ₂：２次磁束また、二次磁束φ₂は、式（２）をもとに、二次磁束演
算手段１５１で演算することによって推定される現時点
で誘導機内部に発生しているトルク発生に寄与する瞬時
磁束である。

【００２１】

【数２】 φ₂＝（Ｍ・Ｉ_m）／（１＋Ｔ₂・ｓ） …（２）但し、Ｔ₂：二次時定数、ｓ：ラプラス演算子（以下同
じ）式（２）のＩ_mは励磁分電流で、励磁分／トルク分電流
検出手段１５０から検出される二次磁束φ₂を発生させ
るために必要な励磁電流である。ここで、励磁分電流Ｉ
_m，トルク分電流Ｉ_tは、電流センサ５０，５１，５２
によって検出される三相の一次電流ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wを基
に、上記手段１５０で式（３）の演算を行うことによっ
て求められる。

【００２２】

【数３】Ｉ_m＝（√２／√３）・｛ｉ_u・cosθ₁＊＋ｉ_v・cos（θ₁＊−２π／３）＋ｉ_w・cos（θ₁＊＋２π／３）｝Ｉ_t＝−（√２／√３）・｛ｉ_u・sinθ₁＊＋ｉ_v・sin（θ₁＊−２π／３）＋ｉ_w・sin（θ₁＊＋２π／３）｝ …（３）但し、θ₁＊＝∫ω₁ｄｔ、ω₁は（４）式に示すよう
に、インバータ角周波数で前記回転角速度ω_Mと後述す
るすべり角周波数ω_sとの和で与えられる。

【００２３】

【数４】 ω₁＝ω_M＋ω_s…（４）上述の速度制御手段１４０で得られたトルク指令τ_R及
び発生トルク推定手段１５２で得られた発生トルク

【００２４】

【外２】

【００２５】との偏差（トルク偏差）がトルク制御手段
１６０に入力される。該トルク制御手段１６０は前記ト
ルク偏差がゼロになるようにするためのトルク指令τ_R
の操作量（補償量）τ* を決定する。通常、該手段１６
０はＰＩ（比例＋積分）要素で構成される。

【００２６】該操作量τ* はトルク電流指令演算手段１
７０に入力される。該手段１７０では、式（５）によっ
てトルク電流指令Ｉ_t*を演算する。

【００２７】

【数５】Ｉ_t*＝｛τ*／φ₂｝・｛（Ｍ＋ｌ₂）／Ｍ｝・｛１／（ｍ・ｐ）｝ …（５）該トルク電流指令Ｉ_t*に対応した励磁電流指令Ｉ_mRは励
磁電流／トルク電流比を決定するトルク電流指令演算手
段１７０によって、以下に述べる手法によって決定され
る。両者の関係は、誘導電動機での損失Ｌが最小になる
ように決定される。

【００２８】

【数６】Ｌ＝Ａ・Ｉ_m ²＋Ｂ・Ｉ_t ²…（６）但し、

【００２９】

【数７】Ａ＝（Ｒ_s＋Ｒ_m），Ｂ＝Ｒ_s＋Ｒ_r・（Ｍ／Ｌ_r）・（Ｍ／Ｌ_r）≒Ｒ_s＋Ｒ_r …（７）Ｌ_r＝Ｍ＋ｌ₂，Ｒ_s：一次抵抗，Ｒ_m：鉄損抵抗，Ｒ_r：
二次抵抗である。

【００３０】Ｍ／Ｌ_rの値は通常１に近い値、つまり、
二次漏れインダクタンスｌ₂は励磁インダクタンスＭに
比べて非常に小さいのでＢに関しては一般に第２項が成
立する。

【００３１】ここで、与えられたトルクτを発生するの
に必要な励磁電流Ｉ_mとトルク電流Ｉ_tの組み合わせを
（Ｉ_t，Ｉ_m）とすると、トルクτはＩ_tとＩ_mと積に比例
する。従って、式（８）を満足する上記の組み合わせは
無数に存在することになる。

【００３２】

【数８】 τ＝ｋ・Ｉ_t・Ｉ_m（ｋ：トルク比例定数） …（８）そこで、ある与えれたられたトルクτを発生するのに、
式（６）で与えられる電動機での損失Ｌが最小になる励
磁電流Ｉ_mとトルク電流Ｉ_tとの比α_min（＝Ｉ_m／Ｉ_t）
は式（９）になる。

【００３３】

【数９】（α_min）²＝｛Ｒ_s＋Ｒ_r・（Ｍ／Ｌ_r）²｝／（Ｒ_s＋Ｒ_m） …（９）従って、上記の損失を最小にする励磁電流Ｉ_mとトルク
電流Ｉ_tとの比α_minは、一次抵抗Ｒ_s，二次抵抗Ｒ_r，
励磁インダクタンスＭ，鉄損抵抗Ｒ_mの関数になる。こ
こで、一次抵抗Ｒ_s，二次抵抗Ｒ_rは電動機内の温度，励
磁インダクタンスＭは励磁電流Ｉ_m，鉄損抵抗Ｒ_mは電動
機の速度（インバータ角周波数）によって変動すること
になるため、これら変動に応じて可変にする必要があ
る。

【００３４】図１の実施例では、電動機６０の速度に応
じて上記の比α_minを補正する一例が示されている。図
２には発生トルクを変えていった場合での最高効率を与
える励磁電流とトルク電流の組み合わせによって得られ
る励磁電流−トルク電流ラインを示したもので、式
（９）で与えられるパラメータは既に与えれており、変
動がない場合を示す。図４は速度が変動した場合の励磁
電流−トルク電流ラインを示したもので、最高効率を与
える特性は速度と共に変動している。この変動を補償す
るためには定格の速度ω_M10を基準に補正係数Ｋ（ω_M）
を速度に応じて求めるようにすればよい。

【００３５】

【数１０】 α_min＝Ｋ（ω_M）・（ω_M／ω_M10） …（１０）ここで、補正係数Ｋ（ω_M）は速度ω_Mを変数とした関数
テーブルを予め用意して求めておくようにする。この補
償は、主に鉄損抵抗Ｒ_mの速度による変動を補償するも
のである。実際には、式（９）のパラメータ電動機の温
度（一次及び二次側の温度），電動機速度及び励磁電流
によって変化するため図４に示すような手法で求める必
要がある。

【００３６】図４は電動機の温度，励磁電流，電動機の
速度を入力信号（情報）として式（９）の個々のパラメ
ータが変動した場合の最高効率を与えるα_minを演算
し、該α_minに対応した最適なトルク電流指令と励磁電
流指令との組み合わせを求める方法をブロック図で示し
たものである。

【００３７】ブロック１８１には、一次抵抗Ｒ_s及び二
次抵抗Ｒ_rをモータ温度（二次側の温度は通常検出が難
しいため、一次側に換算した温度を使用）の関数として
予め求め、テーブル化したものが用意されている。モー
タ温度（フレーム温度）が（図１の実施例では省略）検
出されると、該温度に対応したＲ_s，Ｒ_r上記テーブルか
ら求められる。

【００３８】ブロック１８２には、励磁電流に対応した
励磁インダクタンスＭの関数テーブルが用意されてい
て、検出された励磁電流が入力されると、この励磁電流
に対応した励磁インダクタンスＭが得られるようになっ
ている。このように励磁インダクタンスの補償が必要な
のは、励磁電流が小さい領域では励磁インダクタンスＭ
はほぼ一定であるが、励磁電流が大きくなると磁束が飽
和し励磁インダクタンスＭは急激に減少するためであ
る。

【００３９】ブロック１８３では、上記の補償された励
磁インダクタンスＭ，二次抵抗Ｒ_rとから式（９）の分
子の第２項を求め、これとブロック１８１から得られた
一次抵抗Ｒ_s，ブロック１８４から検出された電動機速
度に基づいて決定された鉄損抵抗Ｒ_mを用いて最高効率
を与えるα_minを演算し、該α_minにトルク電流指令Ｉ_t*
を乗じて励磁電流指令Ｉ_mRを決定する。

【００４０】以上のように得られたトルク電流指令Ｉ_t*
と励磁電流指令Ｉ_mRとの組み合わせに対応したトルク電
流Ｉ_tと励磁電流指令Ｉ_mが誘導電動機６０の内部に流れ
るように電流制御が行われる。

【００４１】先ず、励磁電流指令Ｉ_mRに対応した励磁電
流Ｉ_mが流れるように励磁電流制御手段１９０が作動す
る。ここでは、上記励磁電流指令Ｉ_mRと励磁分／トルク
分電流検出手段１５０から検出された励磁分電流Ｉ_mと
の偏差が加減算器１３２でとられ、上記励磁電流制御手
段１９０では該偏差がゼロになるように新たな励磁電流
の操作量Ｉ_m*を発生する。該励磁電流制御手段１９０
は、前記トルク制御手段１６０より早く作動するように
設定される。これは励磁電流の応答を高めることで、要
求トルクに対応した二次磁束を早期に確定し、トルクを
安定化するためである。

【００４２】上記の過程で得れたトルク電流指令Ｉ_t*と
励磁電流指令の操作量Ｉ_m*に応じ式（１１）に基づいて
電流指令演算手段２００で演算し三相の交流電流指令ｉ
_u*，ｉ_v*，ｉ_w*を発生する。

【００４３】

【数１１】ｉ_u*＝Ｉ₁・cos（θ₁＋δ）ｉ_v*＝Ｉ₁・cos（θ₁＋δ−２π／３） …（１１）ｉ_w*＝Ｉ₁・cos（θ₁＋δ＋２π／３）但し、 θ₁＝∫ω₁ｄｔ，ω₁＝ω_M＋ω_s ω_s＝（Ｍ・Ｉ_m*）／（Ｔ₂・φ₂），Ｔ₂＝（Ｍ＋ｌ₂）
／ｒ₂ δ＝tan−１（Ｉ_t*／Ｉ_m*）、(Ｉ₁)²＝(Ｉ_t＊)²＋(Ｉ_m
＊)² 上記交流電流指令ｉ_u*，ｉ_v*，ｉ_w*は、それぞれ電流検
出器５０，５１，５２から検出された三相の交流電流ｉ
_u，ｉ_v，ｉ_wに一致するように電流制御手段２２０で三
相変調波Ｖ_u*，Ｖ_v*，Ｖ_w*（図１の図中では省略）発生
する。該変調波はＰＷＭ信号発生手段２３０に入力さ
れ、搬送波（三角波、図示せず）と比較されＰＷＭ信号
を発生し、該ＰＷＭ信号は該ＰＷＭインバータ４０を構
成する電力素子のゲートに印加される。

【００４４】この結果、該ＰＷＭインバータ４０の端子
には上記トルク指令に対応したトルクが発生するような
端子電圧が発生し、電動機内部には常に最高効率を与え
るトルク電流と励磁電流の組み合わせが流れるようにな
る。この関係は負荷の状態にかかわらず維持されること
になるため、過渡状態も含めて常に最高効率で電動機が
駆動されることになる。それ故、乗りかご内の乗客数が
常に変動し、電動機に加わる負荷トルクが変動するエレ
ベータ駆動系では、稼働している際の電動機に加わる平
均的（統計的）な負荷は、一般に電動機の定格トルクの
半分以下の軽負荷状態で駆動されることが多いため、特
に省エネルギー効果は大きい。

【００４５】エレベータは一般に機械固有振動周波数が
電動機の駆動周波数と共振しやすい領域にあり、それが
電動機のトルクリプル等によって励起され、エレベータ
の乗り心地を悪化させる。その振動には電動機速度に重
畳されるモードがある。このため、負荷トルク振動を電
動機検出速度とを用いて推定し、その推定値の位相を反
転しトルク指令に注入することが出来れば、振動を抑制
し良好な乗り心地を確保することができる。

【００４６】図５に振動抑制信号を生成するブロック図
の一例を示す。図５において振動抑制信号の生成方法を
説明する。

【００４７】先ず、電動機の発生トルクτ_Mと電動機の
軸上に現れる外乱トルクτ_d，電動機に加わる負荷トル
クτには、次の関係が成り立つ。

【００４８】

【数１２】 τ_M＋τ_d＝τ …（１２）また、電動機の軸回りの機械系の全慣性モーメントをＪ
とおくと、

【００４９】

【数１３】 τ／（Ｊ・ｓ）＝ω_M…（１３）が成り立つ。通常、Ｊは機械系設計段階で既知であるか
ら、負荷トルク推定手段３００によりτの推定値

【００５０】

【外３】

【００５１】を求めることが出来る。

【００５２】

【数１４】

【００５３】一方、τ_Mは発生トルク推定手段１５２に
より発生トルクの推定値

【００５４】

【外４】

【００５５】として求められる。従って、τ_dは式（１
２）及び式（１４）から、推定値

【００５６】

【外５】

【００５７】として式（１５）のように演算できる。

【００５８】

【数１５】

【００５９】このようにして求められた

【００６０】

【外６】

【００６１】は、信号調整手段３０１のローパスフィル
タで雑音成分が取り除かれ、ゲインや位相を乗りかごの
上下振動が減少するように調整されて振動抑制信号τ
_supが出力される。そして、このτ_supをトルク指令に
注入することにより、振動抑制できるトルク指令が生成
される。

【００６２】図６には、ある状態で定常的な負荷トルク
振動が生じている場合に、振動抑制信号を注入する前後
の乗りかご上下振動他の様子を示す。

【００６３】ところで、一般にエレベータの加速度パタ
ーン(指令)は、通常、最適な乗り心地になるように決定
され、これを積分して速度指令を発生する。本実施例で
は、速度指令に電動機の速度が負荷状態に拘わらず追従
するように電動機の瞬時トルクが発せられるので、加減
速時，定常速度時のどちらにおいても乗り心地は一層向
上する上、起動時の起動補償の狂いによるショック等の
インパクト外乱による振動もすばやく抑制できるという
効果も生じる。

【００６４】なお、この実施例においては、発生トルク
推定手段１５２の出力を負帰還するトルク制御手段１６
０を設けているが、必ずしも、トルク制御手段は必要で
はなく、速度制御手段１４０の出力を直接、トルク電流
指令演算手段１７０に入力しても良い。他に、信号調整
手段３０１にはローパスフィルタを設けているが、速度
演算手段ではω_M、発生トルク推定手段１５２では

【００６５】

【外７】

【００６６】の雑音成分が除去されていれば無くても良
く、また、振動抑制信号に定常誤差が現れるような場合
は、バンドパスフィルタにしても良い。さらに、推定負
荷トルクと推定発生トルクに位相差がある場合は、負荷
トルク推定手段３００の出力に位相調整器を付けて該位
相差をなくすこともできる。

【００６７】図７にその他の実施例を示す。図１に示す
実施例と相違する部分のみ説明する。

【００６８】図１の実施例と異なる点は、乗りかご内の
荷重を検出する荷重検出器４００と、その出力から慣性
モーメントＪの負荷変動分ΔＪを求める負荷変動分演算
手段４０１を設け、負荷トルク推定手段３００を前記Δ
Ｊに応じて調節できるようにした点と、トルク指令τ*
と電動機回転角速度ω_M等からＪを求める初期慣性値演
算手段４０２と、該Ｊを保持し、前記負荷トルク推定手
段３００で使用するＪを更新できるデータ保持手段４０
３を設けた点である。

【００６９】エレベータは乗りかご内の乗客数によって
常にＪが変動するので、負荷変動分ΔＪを負荷変動分演
算手段４０１で求め、乗客数が変動する度に、負荷トル
ク推定に用いられるＪの値をΔＪに応じて増減させるこ
とにより、負荷トルク推定をより正確に行うことができ
る。

【００７０】また、初期慣性値演算手段４０２は、例え
ばある一定のトルク指令値τ₁*を一定期間ｔ₁の間与え
たときに電動機の達した回転角速度ω_M1から、

【００７１】

【数１６】 ω_M1＝τ₁*・ｔ₁／Ｊ …（１６）が成り立つので、Ｊを演算することができる。こうし
て、エレベータ設置直後や稼働後定期的あるいは不定期
にＪを演算し、負荷トルク推定手段３００で用いられる
Ｊを自動的に更新することにより、経年変化等による設
計値からのＪのずれをなくすことができる。

【００７２】これらにより、常に正確な負荷トルク推定
を行うことが出来るので、経年変化等による起動補償狂
いや乗りかご振動の増加を抑制するだけでなく、エレベ
ータ設置直後の起動補償調整等や保守点検時の調整項目
などが減らせる効果もある。なお、本実施例では、負荷
変動分演算手段４０１と初期慣性値演算手段４０２の二
つのＪを調整する手段が設けられているが、どちらか一
方のみでも正確な負荷トルク推定を行えるので、少なく
とも振動抑制効果は発揮できる。

【００７３】図８にその他の実施例を示す。図１の実施
例と異なる部分のみ説明する。

【００７４】先ず、図１の実施例と相違する点は、トル
ク電流指令演算手段１７０から得られたトルク電流指令
Ｉ_t*に対応して、図１では励磁電流指令Ｉ_mRを求めてい
たが、本実施例では、二次磁束指令φ₂*を励磁電流指令
Ｉ_m*を次式によって一旦変換して求め、該二次磁束指令
φ₂*に電動機６０の内部で発生している二次磁束φ₂に
追従するように構成したことである。

【００７５】

【数１７】 φ₂*＝（Ｉ_mR・Ｍ）／（１＋Ｔ₂・ｓ） …（１７）なお、トルク電流指令Ｉ_t*と励磁電流指令Ｉ_mRの組み合
わせは上記の図１の実施例で説明したものと同等のもの
を利用する。該二次磁束指令φ₂*と二次磁束演算手段１
５１によって式（２）から演算された二次磁束φ₂とを
加減算器１３２に導入し、磁束偏差Δφ₂を発生させ
る。二次磁束制御手段１８６は該磁束偏差Δφ₂がゼロ
に収束するように励磁電流の操作量Ｉ_m*を決定する。そ
の後、トルク電流指令Ｉ_t*と該励磁電流の操作量Ｉ_m*を
使って、三相の電流指令ｉ_u*，ｉ_v*，ｉ_w*を電流指令演
算手段２００で発生し、該電流指令に電動機の一次巻き
線に流れる一次電流が追従して流れるように、変調波発
生手段２２０で変調波を発生し、該変調波に基づいてＰ
ＷＭ信号を発生する。これら一連の操作は図１の実施例
で既に説明済みであるので詳細は省略する。

【００７６】本実施例は、トルク電流と二次磁束を最高
効率が得られるように制御する方法であり、この結果、
効率を最高に維持できると同時に、トルク制御精度につ
いても更に改善できるという効果がある。

【００７７】図９には、今までの実施例で得られた最高
効率を与えるトルク電流指令と励磁電流指令との組み合
わせで電動機７０の内部に流れるようにするための交流
の電流制御手段２１０を設けないで変調波を直接発生さ
せるように構成したものである。前述した実施例と構成
上の差違のみを説明する。

【００７８】トルク電流指令Ｉ_tR（前述実施例までは、
Ｉ_t*と記述）がトルク電流指令演算手段１７０で得られ
るまで同様であるので省略をする。

【００７９】トルク電流指令Ｉ_tRと励磁分／トルク分電
流検出手段１５０から検出されるトルク電流Ｉ_tとのト
ルク電流偏差を加減算器１３３から発生させて該トルク
電流偏差を基にｑ軸電圧決定手段１７１によってｑ軸電
圧Ｖ_q′ を求め、励磁電流指令Ｉ_mR（ここで、Ｉ_mRはＩ
_tRをもとに励磁電流／トルク電流比決定手段１８０から
前述の方法で求めたもの）と前記励磁分／トルク分電流
検出手段１５０から得られた励磁電流Ｉ_mの励磁電流偏
差を加減算器１３２から発生させｄ軸電圧決定手段１７
２によってｄ軸電圧Ｖ_d′を求める点が相違する。

【００８０】上記の電圧Ｖ_q′及びＶ_d′をそのまま使用
したのではｄ軸，ｑ軸間で相互に干渉する。

【００８１】そこで、ｄ軸，ｑ軸間での相互干渉が生じ
るのを式（１８）に基づいて、非干渉化手段２０１で電
圧Ｖ_q′及びＶ_d′を補正し抑制する。

【００８２】

【数１８】Ｖ_d*＝ｒ₁・Ｉ_m*−ω₁・σ・Ｌ_s・Ｉ_t*＋Ｖ_d′ Ｖ_q*＝ｒ₁・Ｉｔ*＋ω₁｛σ・Ｌ_s・Ｉ_m*＋（Ｍ／Ｌ_r）・φ₂｝＋Ｖ_q′ σ＝１−（Ｍ／Ｌ_s）・（Ｍ／Ｌ_r），Ｌｓ＝Ｍ＋ｌ₁，Ｌ_r＝Ｍ＋ｌ₂ …（１８）ｄ軸電圧Ｖ_d*，ｑ軸電圧Ｖ_q*の二相を二相・三相変換手
段２０２で三相の電圧指令Ｖ_u*，Ｖ_v*，Ｖ_w*に変換（励
磁分／トルク分電流検出手段１５０の三相・二相変換の
逆変換に対応）し、該三相の電圧指令を変調波としてＰ
ＷＭ信号発生手段２３０でＰＷＭ信号を発生し、該ＰＷ
Ｍ信号によってＰＷＭインバータ４０を制御して誘導電
動機６０を駆動する。

【００８３】前述した実施例では、交流の電流制御系を
採用しており高速演算する必要がある。一方、本実施例
では電圧制御系のみで直流量で処理するので高速に演算
する必要がなく、応答ゲインを高くできるため高速域ま
で安定に駆動することができ、広範囲に渡って高効率駆
動しつつ振動抑制することができる。

【００８４】

【発明の効果】本発明によれば、トルク指令に対して、
過渡的に高い効率で追従できる励磁分電流とトルク分電
流との比率を維持できるように、電動機の内部で発生し
ている瞬時トルクを制御し、また、同時に電動機負荷ト
ルクの振動成分を推定し、乗りかごの上下振動をより小
さくするように振動抑制信号をトルク指令に注入するの
で、過渡状態まで含めて高い効率で電動機を制御しつ
つ、乗りかごの振動を減少できる。この結果、エレベー
タのように乗りかご内の人数が常に変動したり、振動的
な機械系を持ち、電動機に加わる負荷トルクが変動し、
電動機のトルク脈動や機械共振等による振動成分を含む
ような駆動系に対して、特に省エネルギー効果が大きい
上、振動抑制効果も大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】ある状態での最高効率を与えるトルク分電流と
励磁分電流（又は磁束）との関係を説明する図である。

【図３】電動機の速度を可変にした時の最高効率を与え
るトルク分電流と励磁分電流（又は磁束）との関係を説
明する図である。

【図４】電動機の種々のパラメータが変動した時の最高
効率を与える励磁分電流とトルク分電流との比を求める
ブロック図の一例である。

【図５】振動抑制信号を求めるブロック図の一例であ
る。

【図６】ある状態で定常的な負荷トルク振動が生じてい
る場合に、振動抑制信号を注入する前後の乗りかご上下
振動等の様子を説明する図である。

【図７】図１の構成に負荷変動分を考慮して負荷トルク
推定をより正確にし、また、機械系慣性モーメント初期
値を求め調整出来るようにした本発明の他の一実施例の
ブロック線図である。

【図８】図１の構成の中で二次磁束指令とトルク電流指
令とから最高効率を与えるパターンを得、トルク制御を
行うようにした本発明の他の一実施例のブロック図であ
る。

【図９】図１の電流制御系からＰＷＭ制御の変調波を得
ていたものを直接ｄ−ｑ軸電圧制御系を構成してトルク
制御を行うようにした本発明の他の一実施例のブロック
図である。

【符号の説明】

１０…交流電源、２０…コンバータ、３０…平滑コンデ
ンサ、４０…ＰＷＭインバータ、６０…誘導電動機、８
０…カウンタウエイト、９０…乗りかご、110…加速度
パターン発生手段、１２０…速度指令発生手段、１４０
…速度制御手段、１５２…発生トルク推定手段、１６０
…トルク制御手段、１７０…トルク電流指令演算手段、
１８０…励磁電流／トルク電流比決定手段、１９０…励
磁電流制御手段、２００…電流指令演算手段、２１０…
電流制御手段、３００…負荷トルク推定手段、４００…
荷重検出器、４０１…負荷変動分演算手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可変電圧可変周波数交流を出力する電力変
換器と、この電力変換器から給電され、可変速駆動され
る交流電動機と、この電動機で昇降駆動される乗りかご
と、エレベータの速度指令を発生する手段と、この速度
指令に前記交流電動機の速度が追従するようにトルク指
令を発生する速度制御手段を備えたエレベータにおい
て、電動機電流検出手段と、この電流検出値から前記誘
導電動機の発生トルク又は相当値を推定する手段と、前
記トルク指令と前記トルク推定値とが一致するように構
成したトルク制御手段と、このトルク制御手段の出力に
基づいて前記電動機電流のトルク電流成分と励磁電流成
分とが所定の関係となるように前記電力変換器を制御す
る手段と、電動機速度から電動機の負荷トルク又は相当
値を推定する手段を備え、この負荷トルク推定手段の出
力と前記発生トルク推定手段の出力の偏差を前記トルク
指令に注入することを特徴とするエレベータの駆動制御
装置。
【請求項２】交流を直流に変換するコンバータと、この
コンバータの出力電圧を可変電圧・可変周波数の交流に
変換するＰＷＭインバータと、前記コンバータとインバ
ータとの間の直流回路に接続されたコンデンサと、この
ＰＷＭインバータから給電される誘導電動機と、この誘
導電動機で昇降駆動される乗りかごと、エレベータの速
度指令を発生する手段と、この速度指令に前記誘導電動
機の回転角速度が追従するようにトルク指令を発生する
速度制御手段を備えたエレベータにおいて、前記誘導電
動機の電流を検出する手段と、この電動機電流検出値か
ら電動機の発生トルク又は相当値を推定する手段と、前
記トルク指令と前記推定値とが一致するように構成した
トルク制御手段と、このトルク制御手段の出力に基づい
て前記電動機電流のトルク電流成分と励磁電流成分とが
所定の関係となるように前記電力変換器を制御する手段
と、電動機回転角速度から電動機の負荷トルク又は相当
値を推定する手段と、この負荷トルク推定手段の出力と
前記発生トルク推定手段の出力との偏差を入力とし出力
を前記トルク指令に注入する信号調整手段を備えたこと
を特徴とするエレベータの駆動制御装置。
【請求項３】請求項１又は２において、負荷トルク推定
手段は、エレベータの負荷変動分に応じて調整されるこ
とを特徴とするエレベータの駆動制御装置。
【請求項４】請求項１，２又は３において、負荷トルク
推定手段はエレベータの慣性モーメントを用い、この慣
性モーメントの大きさを演算する手段を備えたことを特
徴とするエレベータの駆動制御装置。
【請求項５】請求項１又は２において、前記所定の関係
とは、前記トルク指令の大きさに応じて決まるトルク電
流と励磁電流の比であることを特徴とするエレベータの
駆動制御装置。
【請求項６】請求項５において、前記トルク指令の大き
さに応じて決まるトルク電流と励磁電流の比は、前記電
動機の速度又は前記インバータの周波数に関係付けられ
決定されることを特徴とするエレベータの駆動制御装
置。
【請求項７】請求項５において、前記トルク指令の大き
さに応じて決まるトルク電流と励磁電流の比は、前記電
動機の温度に関係付けられ決定されることを特徴とする
エレベータの駆動制御装置。
【請求項８】請求項１又は２において、前記所定の関係
とは、前記トルク指令に応じたトルクを前記電動機に発
生させるに必要なトルク電流値と励磁電流値の関係のう
ち、電動機入力電力値が小さくなる領域のトルク電流値
と励磁電流値であることを特徴とするエレベータの駆動
制御装置。
【請求項９】請求項１又は２において、トルク指令から
定められる、電動機の２次磁束とトルク電流の比に基づ
いて決定された２次磁束指令に対応する２次磁束を前記
電動機が発生するような励磁電流指令に追従するように
作動する励磁電流制御手段を備えたエレベータの駆動制
御装置。
【請求項１０】請求項１又は２において、加速度指令を
発生する手段と、この加速度指令を積分して前記速度指
令を演算する手段を備えたことを特徴とするエレベータ
の駆動制御装置。