JPS6016184A - エレベ−タの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はかと駆動用の誘導電動機を、可変電圧、可変周
波数制御（以下Ｖ、　Ｖ、　Ｖ、　Ｆ　制御と言う）す
るエレベータの制御装置に係り、特に、ベクトル制御時
の制御性能の改善に関する。

第１図はこの種の制御装置の構成を、かごの釣合い系統
と併せて示したブロック図である。同図に訃いて、綱車
（１）とそらせ車（２１Ｋ巻上げロープ（８）が巻き掛
けらｎｌこの巻上ロープ（８）の一端にかと（４）が結
合ざｎ、その他端に釣合い用の錘（５）が結合さ扛てい
る。こｎらの下方には張り車（６）が配役ざｎ、この張
り車（６）　Ｋ巻かｒした補償ロープ（テ）の一端がか
と（４）に、その他端が錘（５）にそ扛ぞれ結合さｎて
いるＪ−また、綱車（１）の外周部にはブレーキ（８）
が設けらｎている。

ここで、綱車（１）は誘、導電動機（０）に結合ざｎ、
この誘導電動機（９）を駆動するために、三相交流電源
叫に接続さ′ｎたサイリスタコンバータα刀、このサイ
リスタコンバータの整流電圧を平滑するコンデンサ（農
および平滑さｒｔた直流を交流に変換するトランジスタ
インバータ（１８）てなる電力変換装置と、誘導室１Ｉ
ＩＩ機（９）の電流を検出する電流検出器０番）の電流
信号および誘導電動機（９）の回転速度を検出する速度
検出器（至）の速度信号を取り込んで電力変換装置を制
御する電圧、周波数制御装置（以下単に制御装置と１５
）（２０）とを具えている。

この場合、制御装置（社）はインターフェース（工／Ｆ
〕。

リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）　、ランダムアクセス
メモリ（ＲＡＭ）およびマイクロプロセッサ（ｃｐＵ）
を有し、上述した検出器の他に制御指令値を取り込んで
記憶するとともに、記憶データに基いて電力変換装置を
パルス幅変調（ＰＷＭ　）制御する。こｎｖｃよって、
近似正弦波の、任意の電圧訃よび周波数の交流電圧が誘
導電動機（９）に加えられる。

かかる制御装置面により、電圧および周波数の比を所定
の関係に維持すると誘導電動機（９）の出力トルクを一
定にし得る。しかしながら、直流電動機盤の制御性能を
得ようとすると位相をも制御する、いわゆるベクトル制
御が必要になる。

第２図はすべり周波数型ベクトル制御方式と呼ばｎる制
御装置の構成例で、実際のベクトル制御はマイクロコン
ピュータでなざｎるが、ここでは原理を理解し易くする
ために模型的に示したものである。

この制御装置（２０ａ）は、速度制御増幅器１２１１　
、微分器間、割算器（２３ａ）、（２３ｂ）、係数器（
２４ａ）〜（２４ｅλ面流成分ベクトル演算器μｓｊ、
加算器（２６ａ）、（２６ｂ入ベクトル発振器（２７１
、ベクトル乗算器例、ベクトル三相変換器−および演算
増幅器（３０ａ）、（３０ｂ）、（５００）で構成さｎ
ている。

以下、丁ベク周波数ベクトル制御の概要を、第２図を用
いて説明する。

すべり周波数ベクトル制御は、２次磁束座標上での値と
して日東成分電流とトルク成分電流をめるが、こｎを静
止座標上での１次電流値に変換するとき２次磁束ベク・
トルを検出しないまま変換している。

この場合、８東成分電流とトルク成分電流とで定まるす
べり周波数を、電動機定数を用いて演算し、次に、この
丁ベク周波数と回転速度とを加算して２次磁束の回転速
度をめ、さらに、こｎを積分してめた位置を２次磁束の
推定位置として・座標変換に用いている。

したがって、制御装置には誘導電動機の状態量として電
ｗＩＪ機速度信号がすべり周波数との加算のために取り
込ま赤撃、２次磁束に関する信号は取り込まれない。ま
た、出来制御もフィードバック制御は行なわず、磁束成
分電流に対する２次磁束の１次遅を応答を補償するよう
に、２次磁束指令から１次進みとして直接に演算してめ
ている。

したがって、すべり周波数ベクトル制御は磁束ベクトル
を演算によって推定しながら制御する一種の予測制御で
ある。

第２図において、制御装置（２０ａ）には速度検出　５
− 器０５）の速度信号（ωｒ）と、速度指令（ωｒ＋　）
および２次磁束指令（０２勺とが取り込まれており、こ
のうち、速度信号（ωｒ）と速度指令（ω−）とが速度
制御増幅器（２１１に加えられ、その偏差分を増幅した
値がトルク指令（ＴＭ”）として扱わｎる。このトルク
指令（Ｔ、勺は割算器（２３ａ）によって２次磁束指令
（Φ−）で割算さｎ、２次ｑ軸電流指令（−１２ｑ′）
がめらｎる。この２次ｑ軸電流指令（−１□ｑ′）は係
数器（２４ａ）により　ＬｓｈＡ　倍さｎてトルク成分
電流指令（１□♂）がめらｆＬる。ここでＬ２　は２次
（回　□転子）巻線の自己インダクタンス、ＭＨ１次（
固定子）巻線および２次（回転子）巻線間の相互インダ
クタンスである。

一！た、２次磁束指令（Φ２′）は微分器（２２）によ
って微分さ−ｎた後、係数器（２４ｂ）で１／Ｒ２倍ｇ
ｎ、ｇらに、係数器（２４ａ　）　ＶＣＸ　ツテＬ２１
Ｍ　＋１！　’Ｆ５　ｆ’Ｌ、時間変化率に比例した２
次磁束をフォーミングするための電流として加算器興）
に入力さｎる。ここでＲ２は２次巻線抵抗である。２次
磁束指令（Φｔ）はその一方で係数器（２４ｃｌ）によ
って１，１倍され２次磁　６− 東を得るための励＄軍、流として加算器（イ））に入力
される。加算器ｇ！Ｂｌはこの両者の和をめて、磁束成
分電流に対して、２次磁束が１次遅九で補償するような
磁束成分電流指令（１１ｄ”）を出力する。こハは、２
次磁束が間接的な制御になることから、２次巻線にフォ
ーミング電圧を発生させなけｎばならないが、２次巻線
にフォーミング電流を流すことによってこの電圧を発生
させようとするものである。

一方、２次ｑ軸電流指令（−１□ｑ）は係数器（２４θ
）に・よって　Ｒ２倍され、次いで割算器（２３１＋）
により２次磁束指令値（Φ−）で割算さｎ、すべり周波
数指令（０８勺として加算器（２６ｂ）に入力される。

この加算器（２６ｂ）はこのすべり周波数指令（ωｌｌ
ｌ′）と上記速度信号（ωｒ）とを加算して２次磁束の
速度指令（００勺をめてベクトル発振器（転）に加える
。

このベクトル発振器ｆ１！７１は２次磁束の予測位置θ
”（＝／、　＄　１ｌｌｔ）　を示す単位ペクトＡ／　
（６”ｏ”）をめる。

また、出来成分ベクトル演算器に）はトルク成分電流指
令（１□ｑ′）と磁束成分電流指令（、ｉ、、”）　と
で定まる２次磁束座標上での１次電流ベクトル（１□”
（θ０勺）をめる。

このようにしてめらｎた単位ベクトル（ｅ”０”）と１
次電流ベクトル（１□”（＃ｏ”））　とはベクトル乗
算器（２９Ｉで掛は合わさｎ、静止した座標での一部電
流ベクトル（１□勺に変換さ扛、ベクトル三相変換器側
に加えらｎる、 ここで、ベクトル三相変換器（２））はこの−次電流ベ
クトル（１□勺に基づき各相の電流指令値（１♂〕。

ｏ−）ｓ（１ｗ”）をめる。

ｆだ、こｎらの電流指令値はそｎぞれ演算増幅器（！＋
Ｏａ）、（３０ｂ）、（３０ｃ）を介してトランジスタ
インバータ０８）に加えら粗る〇 かくして、第１図に示した制御装置（社）は路上述した
制御を行うことになるが、このすべり周波数型ベクトル
制御にあっては誘導電動機定数Ｒ２，Ｌ。

お工びＭが必要である。このうち、２次巻線の抵抗Ｒ８
は回転子の温度上昇によって著しく変化するにも拘わら
ず、一定値として扱わｎていた。

このため、従来のエレベータの制御装置に６つては、外
乱に弱く精度の、高い制御ができなかった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、エレベー
タの停止中に回転子の温度を測定し、ベクトル制御に必
要な２次巻線抵抗値を変更することによって最適な制御
を行い得るエレベータの制御装置の提供を目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、電圧および周波
数が可変の電力変換装置を用いて、かご駆動用の誘導室
ｗＪ機を制御するエレベータの制御装置において、かご
停止時の前記誘導電動機の回転子の温度を検出する温度
検出器と、この温度検出器の出力値を記憶する記憶装置
を含み、この記憶装置のデータに基いて前記誘導電動機
の２次巻線抵抗値を算出し、この二次巻線抵抗値を用い
て前記電力変換装置をベクトル制御する電圧、周波数制
御装置とを具備したことを特徴とするものである。

以下、添付回向を参照して本発明の一実施例について説
明する。

　９　− 第３図（ａ）および（ｂＪは本発明に係るエレベータの
制御装置を構成する要素の配置状態を示す巻上機の断面
図および側面図である。この巻上磯鴎は第１図に示した
綱車（１）、ブレーキ（８）および誘導電動機（０）を
一体化したもので、特に、アウタロータ型巻上様と称さ
ｎている。

このアウタロータ型巻上様はベッド（８１）上に一対の
ベデステル瞥が配設さｎ、このベデステル瞥にシャフト
＋８３１の両端が固定ｇｏ、ｇらに、シャツ）　ｔ８１
１１１の軸方向中間部に固定子鉄心および固定子巻線で
なる誘導電動機の１次側部材例が装着さｎている。

しかして、ベッド（８１１、ペデステル瞥、シャフトφ
８）および１次側部材例によって固定子が構成ざｎてい
る。

また、シャフトａ３８）には一対のベアリング關を介し
て回転子わく岡が回動自任に叉持さｎて、その円周部に
回転子鉄心および回転子巻線でなる誘導電動機の２次側
部材−が装Ｍさｎている。しかして、回転子わく郡）お
よび２次側部材値）によって回転子（アウタロータとも
言う）が構成さｎている。

−１０− なお、回転子わく（８６Ｉの外周には、綱車の役目をす
るローブ巻掛部（判と、ブレーキ車の役目をするブレー
キ部（２））とが形成さｆている。

一方５回転子わ＜　１ａｌｌｌの外側部にはブレーキス
プリング間およびブレーキシュー１１２１が取付けらｎ
ｙｃブレーキアーム（４８）が設けらｎ、さらに、ベデ
ステ／Ｉ／閣にはブレーキアーム囮を吸引するブレーキ
マグネット…・）が装着さ７”している。

かかる構成の巻上機に工ってかと（４）（第１図）を駆
動するとき、回転子巻線、すなわち、２次巻線の抵抗値
をめるために、２次側部材（３７）中に熱電対岡を設け
るとともに、ブレーキ部側の外周面に露呈するように検
出端子間を設け、この両者を接続している。捷り、ブレ
ーキアーム囮には、ブレーキシュー囮をブレーキ部（〜
ｊに抑圧せしめたとき、検出端子（財））に接触する対
同電極←ｆｆｌが設けらｎている。

かくして、ブレーキマグネット暦）に通電してブレーキ
アーム囮を吸引″１″ｆば、常時ではないにしても対同
電極ｔ４１ｉｆ＋が検出端子ＭＶｃ接触するので、エレ
ベータ停止時の二次巻線温度を検出することができる。

この温度値は制御装置（２ｏ）中のランダムアクセスメ
モリ（ＲＡＭ）に書き込まわるとともにこのデータに基
いて二次巻線抵抗値Ｒ２が算出される。

エレベータは数秒〜１０数秒毎に起動、停止が繰返され
るので、１回の昇降に伴う温度上昇は僅かと考えら計る
。したがって、エレベータが停止する毎に、第２図を用
いて説明した係斂器（２４ｂ）および（２４ｅ）のＲ２
の値が変更ざｎ、エレベータの制御性能を格段に同上さ
せることができる。

次に、第４図は通常の誘導′電動機に温度検出器を設け
た例で、固定子わくβＩ）の内壁部に固定子鉄心恒りお
工び固定子巻線（５８１が装Ｎさｎ、また、ベアリング
−を介して支持されるシャフト−［は回転子鉄心−およ
び回転子巻線１１ｊＯ）が装着ざｎでいる。

この誘導電動機の二次（回転子）巻線温度を検出するた
めに、回転子鉄心の端部に対向する部位の固定子わくに
温度検出Ｗ　Ｒ６０）が取付けらｎている。

この温度検出器１６０）　Ｆｉハウジング（６刀の内部
に装着ざｎる環状の電磁石（６２１と、この電磁石の軸
方間に移動可能に支持さｆ′した鉄心−）と、この鉄心
（（ト）を引き戻す方向の力を作用させ、るコイルバネ
−と、鉄心−の先端部に設けらｎた、例えば、サーミス
タまたは熱電対等の温度検出素子１６５１とで構成さｎ
ている。

この場合、電磁石（６均を励磁すると、鉄心−が回転子
側に移動し、温度検出素子ｖ）１が２次巻線に）に当接
して、その温度に対応する電気信号を外部に送出するも
のである。

第５図は、この温度検出器によって２次巻線抵抗値を補
正する場合の操作手順を示すフローチャートで、エレベ
ータを停止させ（８−１）、この停止を確認した時点で
電磁石（−を励磁する（Ｓ−２）。次いで、温度検出素
子の出力信号によって温度検出を行ない（Ｓ−５）、検
出さｎた温度値から２次巻線抵抗値を算出してＲ２補正
を行なう（Ｓ−４）。このＲ２補正を完了した時点で電
磁石（６２１を消磁する（Ｓ−Ｓ）。

しかして、電磁石（６２１の電流が断たｎると、鉄心−
はコイルばね（６４りに工って図示した状態に戻さｎ　
１３− る。

よって、通常の誘導電動機に対しても、エレベータが停
止するごとに、２次巻線抵抗値を補正し得、第２図を用
いて説明した係数器（２４ｂ）　、　（２４ｅ）のＲ２
の値を変更し得る。

以上の説明によって明らかな如く、本発明のエレベータ
の制御装置に工わば、ベクトル制御に必要な２次巻線抵
抗値を、エレベータが停止する毎に補正し得るので、外
乱に強い最適な制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なエレベータの制御装置の構成をかごの
釣合い系統と併せて示したブロック図、第２図はこの制
御装置ｔを構成する従来の電圧９周波数制御装置の構成
を模型的に示したブロック図、第３図（ａ）　Ｉ　（ｂ
）は本発明に係るエレベータの制御装置の一実施例の主
袂な要素の構成を、制御対象機器と併せて示した断面図
および側面図、第４図は他の実施例の主要な要素の構成
を制御対象機器と併せて示した断面図、第５図はこの実
施例の動作−１４− を説明するためのフローチャートである。 （１）：綱車　（３）：巻上げロープ （４）：かと　（９）誘導電動機 ００）三相又流電源 Ｃ１１）　：サイリスタコンバータ （契：コンデンサ （１Ｂ）　：　）ランジスタインバータ（財）、　（２
０ａ）　：電圧９周波数制御装置（２４ａ）〜（２４θ
）：係数器 （２０Ｉ＝ベクトル三相変換器 （５０ａ）、（ＪＯｂ）、（５０ｃ）　：演算増幅器−
二ペデスチル　のａ＋　ｓ　＜ｍ　：シャフトｍ＋：１
次側部拐　（８６１：回転子わく叡）＝２次側部材　閣
二巻上磯 （６））ニブレーキアーム　（３）：：熱電対←６）：
検出端子、　匿）二対内電極 ｆ６ｏｌ：温度検出器　（６’；４　：電磁石−）二鉄
心　−）：温度検出素子 代理人　大　岩　増　雄 −１５− 手続補正書（自発） 特許庁長官殿 １、事件の表示　特願昭５８−１２２６１４号２、発明
の名称 エレベータの制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名　称　
（６０１）三菱電機株式会社 代表者片由仁八部 ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄、及び発明の詳細な説明の
欄。 ６、補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）明細書第９頁第１２行ないし第１３行の「温度検
出器と、この温度検出器」という記載を「温度検出手段
と、この温度検出手段」と補正する。 ７、添付書類の目録 補正後の特許請求の範囲を記載した書面１通 以」ニ 補正後の特許請求の範囲を記載した書面（１）電圧およ
び周波数が可変の電力変換装置を用いて、かご駆動用の
誘導電動機を制御するエレベータの制御装置において、
かご停止時の前記誘導電動機の回転子の温度を検出する
温度検出素子よ、この温度検１ｊ４１ｆｉ出力値を記憶
する記憶装置を含み、この記憶装置のデータに基づいて
前記誘導電動機の２次巻線抵抗値を算出し、この二次巻
線抵抗値を用いて前記電力変換装置をベクトル制御する
電圧、周波数制御装置とを具備したことを特徴とするエ
レベータの制御装置。 （２）かご駆動用にアウタロータ巻上機を使用するとき
、前記温度検出器の検出端子を電磁ブレーキに対向する
アウタロータの外周面に設け、且つ、この検出端子に当
接させ得る電極を電磁ブＩ／−キ側に設けたことを特徴
とする特許請求の範囲を第１項記載のエレベータの制御
装置。 （３）前記温度検出素子１回転子の軸端部に対向する固
定子の内壁部に装着された電磁石と、温度検出素子を有
し、前記電磁石によって前記回転子に接離可能に配置さ
れた可動鉄心を具備したことを特徴とする特許請求の範
囲を第１項記載のエレベータの制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）電圧および周波数が可変の電力変換装置を用いて
   、かご駆動用の誘導電動機を制御するエレベータの制御
   装置において、かご停止時の前記誘導電動機の回転子の
   温度を検出する温度検出器と、この温度検出器の出力値
   を記憶する記憶装置を含み、この記憶装置のデータに基
   いて前記誘４電動機の２次巻線抵抗値を算出し、この二
   次巻線抵抗値を用いて前記電力変換装置をベクトル制御
   する電圧９周波数制御装置とを具備したことを特徴とす
   るエレベータの制御装置。 （２）かご駆動用にアウタ四−タ巻上機を使用するとき
   、前記温度検出器の検出端子を電磁プレー中に対向する
   アウタロータの外周面に設け、且つ、この検出端子に当
   接させ得る電極を電母ブレーキ側に設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のエレベータの制御装置
   。 （８）前記温度検出器は回転子の軸端部に対向する固定
   子の内壁部に装着さｔ′Ｌ充電磁石と、温度検出素子を
   有し、前記電磁石によって前記回転子に接離可能に配置
   された可動鉄心とを具備したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のエレベータの制御装置。