(57)【要約】交流電源（１０）から副送電制御ケーブル（１２）を介して送電された電力を整流した後、単相インバータ（２２）により補償電圧を出力する直列補償回路（３０）をエレベータのかご部分に備える。エレベータ機械室の交流電源（１０）からかごに設置された各種負荷機器（１５）へ送電する主送電制御ケーブル（１１）に直列補償回路（３０）の出力を直列接続して主送電制御ケーブル（１１）の相電圧に補償電圧を重畳し、主送電制御ケーブル（１１）による電圧降下を補償する。
2012120703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の芯線を有する制御ケーブルを備え、機器設置部に設けられた複数の負荷機器に交流電源から上記制御ケーブルを介して電力を送電する電力送電装置において、
上記交流電源からの電力を受電して整流するコンバータ、および該コンバータの直流出力側に接続された単相インバータを有し、出力側が上記制御ケーブルに直列接続されて、出力電圧を該制御ケーブルの相電圧に重畳する直列補償回路と、
上記直列補償回路を制御する制御回路とを備え、
上記制御回路は、上記制御ケーブルによる電圧降下を補償する補償電圧を出力するように上記直列補償回路を制御する電力送電装置。
【請求項２】
上記制御回路は、上記制御ケーブルによる上記電圧降下分の電圧を検出し、その電圧を上記補償電圧として出力するように上記直列補償回路を制御する請求項１に記載の電力送電装置。
【請求項３】
上記制御ケーブルの電圧を、上記直列補償回路が直列接続される接続点よりも上記交流電源側で検出する電圧検出部を備え、上記制御回路は上記電圧検出部による検出電圧に基づいて、上記電圧降下分の電圧を検出する請求項２に記載の電力送電装置。
【請求項４】
上記制御ケーブルに流れる電流を検出する電流検出部を備え、上記制御回路は上記電流検出部による検出電流と、予め設定された上記制御ケーブルのインピーダンスとに基づいて、上記電圧降下分の電圧を検出する請求項２に記載の電力送電装置。
【請求項５】
複数の芯線を有し、上記交流電源からの電力を上記直列補償回路に送電する第２の制御ケーブルを備え、上記コンバータは、上記第２の制御ケーブルを介して上記交流電源からの電力を受電する請求項１に記載の電力送電装置。
【請求項６】
上記直列補償回路は上記機器設置部に設けられた請求項1〜５のいずれか１項に記載の電力送電装置。
【請求項７】
上記直列補償回路は、一次側が上記単相インバータの交流側に接続され、二次側が上記制御ケーブルに直列接続された直列トランスを備えて、該直列トランスの二次側に上記補償電圧を出力する請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力送電装置。
【請求項８】
上記直列トランスの巻線比ｋ（一次巻数／二次巻数）は、ｋ≧１である請求項７に記載の電力送電装置。
【請求項９】
上記制御回路は、上記直列補償回路が出力する上記補償電圧が上記電圧降下分の電圧となるように、上記直列補償回路内の上記単相インバータを直流入力電圧に基づいて駆動制御する請求項２〜４のいずれか１項に記載の電力送電装置。
【請求項１０】
上記単相インバータは、２直列のスイッチング素子から成るブリッジ回路を２組、直流母線間に並列接続したフルブリッジインバータであり、上記制御回路は一方のブリッジ回路をＰＷＭパルスであるゲート信号で制御し、他方のブリッジ回路を出力極性に応じた極性信号であるゲート信号で制御する請求項９に記載の電力送電装置。
【請求項１１】
上記制御ケーブルの、上記直列補償回路が直列接続される接続点よりも上記負荷機器側に降圧トランスを接続する請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力送電装置。
【請求項１２】
上記交流電源は三相交流電源であり、上記制御ケーブルおよび上記単相インバータを各相毎に備え、上記直列補償回路の各相出力が上記各相の制御ケーブルに直列接続される請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力送電装置。
【請求項１３】
上記機器設置部はエレベータのかごであり、エレベータ機械室内の上記交流電源から上記かごに設けられた上記複数の負荷機器に送電する請求項６に記載の電力送電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば昇降行程の長いエレベータのかごへの電力送電に用い、複数の芯線を有する制御ケーブルを介して送電する電力送電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレベータのかごには、照明器具、エアコン、ファン、ドアモータなどの各種負荷機器が搭載され、エレベータ機械室からかごへの電力送電には制御ケーブルを介して行われる。制御ケーブルは可撓性を保つため、比較的細線の芯線を複数本備えて構成される。また高層ビルのエレベータでは、制御ケーブルが長くなることによる電圧降下が大きくなり負荷機器での入力電圧が低下する。制御ケーブルの芯線数を増やすことで電圧降下を防止できるが、制御ケーブルの重量増につながり、制御ケーブルの揺れによりエレベータの走行の妨げになる。
従来の電力伝送方式では、昇圧した電力を一括してかごに送り、かごでこの電圧を変成して各機器用電源を作成し各機器に配電する。これにより、電力伝送用の芯線による電圧降下を小さくし、かつ芯線数を削減している（例えば特許文献１）。【０００３】
また、配電システムにおける従来の電源装置として、以下のものがある。
大容量の三相矩形波インバータの各相毎の出力と３台の小容量の単相ＰＷＭインバータとを各々直列に結合し、上記三相矩形波インバータで負荷に加える電圧を粗調整し、上記単相ＰＷＭインバータで負荷に加える電圧を各相毎に微制御する。また出力ケーブルのインピーダンスを模擬したインピーダンス模擬回路を備えて、出力ケーブルの電圧降下分に相当する電圧を求め、この電圧を加算して単相ＰＷＭインバータから出力させる（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１３５６４５号公報
【特許文献２】特開平４−８７５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１記載の送電では、エレベータ機械室で予め送電電圧を昇圧し制御ケーブルに流れる電流を抑制する高電圧送電であり、負荷が変動すると制御ケーブルに流れる電流も変動するため制御ケーブルでの電圧降下が変動する。このため、負荷機器への入力電圧は負荷の状態に依存し変動する。したがって負荷変動が大きい負荷機器では該負荷機器への入力電圧の変動が大きくなり該機器が許容する入力電圧範囲を超えることがあった。１つの送電に接続する負荷機器を少なくして機器への入力電圧の変動を抑制できるが、送電に必要な芯線数が多くなり、制御ケーブルの重量増およびコスト高につながるものであった。
また、三相交流から単相交流を取り出し単相の負荷機器を接続する場合、それぞれ異なる種類の単相機器は個別に負荷変動を起こし、各相の独立した負荷変動のため三相交流が乱れる。このため、接続された三相の負荷機器が正常動作しなくなることがあった。【０００６】
上記特許文献２記載の電源装置を負荷機器の電源作成に用いると、負荷機器への入力電圧の変動を防止できる。しかしながら、大容量のインバータが必要になるため、電源装置が大きくなりコスト高になる問題があった。【０００７】
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あり、負荷機器への入力電圧の電圧変動を抑制できると共に、制御ケーブルの芯線数を低減できる電力送電装置を、小型で安価な装置構成にて提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による電力送電装置は、複数の芯線を有する制御ケーブルを備え、機器設置部に設けられた複数の負荷機器に交流電源から上記制御ケーブルを介して電力を送電する。そして、上記交流電源からの電力を受電して整流するコンバータ、および該コンバータの直流出力側に接続された単相インバータを有し、出力側が上記制御ケーブルに直列接続されて、出力電圧を該制御ケーブルの相電圧に重畳する直列補償回路と、上記直列補償回路を制御する制御回路とを備え、上記制御回路は、上記制御ケーブルによる電圧降下を補償する補償電圧を出力するように上記直列補償回路を制御するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明による電力送電装置は、上記負荷機器への送電は上記制御ケーブルを介して行い、上記制御回路は、上記制御ケーブルによる電圧降下を補償する補償電圧を出力するように上記直列補償回路を制御するため、負荷機器への入力電圧の電圧変動を抑制できると共に、制御ケーブルの芯線数を低減できる。また、上記直列補償回路は比較的小容量に構成でき、電力送電装置を小型で安価な装置構成にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による電力送電装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１による単相インバータの構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による直列補償回路内のフィルタ装置の構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による単相インバータの制御を示す制御ブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２による単相インバータの動作を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態３による電力送電装置の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態４による電力送電装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電力送電装置を図に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による電力送電装置、より具体的には、エレベータ機械室にて系統より受電した交流電源である三相交流電源１０から機器設置部であるかごに設置された各種の負荷機器１５（１５ａ〜１５ｄ）へ電力送電を行う電力送電装置１の構成を示す図である。
図１に示すように、電力送電装置１は、三相交流電源１０からかごへ送電する制御ケーブルとしての主送電制御ケーブル１１（１１ａ〜１１ｃ）および第２の制御ケーブルとしての副送電制御ケーブル１２（１２ａ〜１２ｃ）と、かごに設けられて、主送電制御ケーブル１１および副送電制御ケーブル１２からの電力を受電して所望の電圧を出力する補償部１３と、降圧トランス１４とを備えて、負荷機器１５である単相負荷１５ａ〜１５ｃおよび三相負荷１５ｄに電力供給する。
【００１２】
補償部１３は、副送電制御ケーブル１２から送電される直列補償回路３０と、主送電制御ケーブル１１の各相に直列接続されて直列補償回路３０をバイパスするバイパススイッチ３１（３１ａ〜３１ｃ）と、直列補償回路３０を制御する制御回路２５と、直流電圧センサ２６と、電圧検出部である線間電圧センサ２７とを備える。直列補償回路３０は、副送電制御ケーブル１２からの電力を受電して整流するコンバータとしてのダイオード整流器２０と、コンデンサ２１と、各相の単相インバータ２２（２２ａ〜２２ｃ）と、フィルタ回路２３（２３ａ〜２３ｃ）と、一次側がフィルタ回路２３に接続され、二次側が各相の主送電制御ケーブル１１ａ〜１１ｃに直列接続された直列トランス２４（２４ａ〜２４ｃ）とを備える。
【００１３】
主送電制御ケーブル１１および副送電制御ケーブル１２は、可撓性を保つために比較的細い芯線を使用し、これらを複数束ねたものである。かごに搭載される負荷機器１５は、例えば照明器具、エアコン、ドア開閉装置、行先制御装置などである。さらに超高層ビルではその昇降行程が大きくなり上層階と下層階では気圧の変化があるため気圧制御が搭載される。
【００１４】
負荷機器１５の主な電力は各相毎に主送電制御ケーブル１１により送電される。直列補償回路３０内の直列トランス２４の二次巻線とバイパススイッチ３１とが並列に接続され、これらが主送電制御ケーブル１１に直列接続される。バイパススイッチ３１は通常時に開放され、直列補償回路３０は、主送電制御ケーブル１１による電圧降下を補償する各相の補償電圧を出力し、直列トランス２４の二次巻線を介して主送電制御ケーブル１１の相電圧に重畳する。補償部１３は、補償電圧を重畳後の主送電制御ケーブル１１の電圧を出力する。さらに補償部１３の出力は、直列補償回路３０が直列接続される接続点よりも負荷機器１５側に接続された降圧トランス１４により、負荷機器１５が必要とする電圧に降圧されて出力される。なお、直列補償回路３０の制御及び動作の詳細は後述する。
【００１５】
バイパススイッチ３１は、直列補償回路３０に故障が発生して補償電圧を出力できなくなった場合に閉じて直列トランス２４（二次巻線）をバイパスすることで直列補償回路３０をバイパスする。バイパススイッチ３１を閉じている時は、主送電制御ケーブル１１により送電された電力が、そのまま降圧トランス１４で降圧され負荷機器１５に供給され、即ち、負荷機器１５への送電は主送電制御ケーブル１１のみで行う。
なお、バイパススイッチ３１は、直列補償回路３０の故障に限らず、三相交流電源１０、負荷機器１５ａ〜１５ｄまたは制御ケーブル１１、１２のいずれかに故障が発生した場合に閉じることにより、直列補償回路３０の回路部分が故障しないように保護することもできる。
【００１６】
一方、副送電制御ケーブル１２は、三相交流電源１０から直列補償回路３０に送電し、送電された交流電力はダイオード整流器２０によって三相全波整流され、コンデンサ２１によって平滑されてリップルが除去された直流となる。この場合、リップル除去にコンデンサ２１を使用したが、コイルを正極側に直列に挿入するなどでも三相全波整流によるリップル除去を行うことができる。また三相交流電源に重畳されている高周波成分を除去する機能を持たせてもよい。
なお、副送電制御ケーブル１２は、この場合三相交流に対応する３本としたが相数と異なるものでも良い。
【００１７】
各相の単相インバータ２２は、図２に示すように、それぞれダイオードＤ１〜Ｄ４を逆並列接続した４個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を備え、２個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２（Ｑ３、Ｑ４）を直列接続した２組のブリッジ回路を並列接続したフルブリッジインバータである。各単相インバータ２２は、制御回路２５により駆動制御されてＰＷＭ変調された電圧を出力する。
【００１８】
フィルタ回路２３は、図３に示すように、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１およびリアクトルＬ１で構成され、単相インバータ２２から出力された電圧の高周波成分を除去する。負荷機器１５の状況によって主送電制御ケーブル１１を流れる電流波形は変化し正弦波にならない場合があり、主送電制御ケーブル１１による電圧降下分の電圧波形も正弦波でない場合がある。このため、フィルタ回路２３では、完全な正弦波を得るように設計するのではなく、系統周波数の例えば３次以上の高調波をカットオフ周波数に設定する。フィルタ回路２３からの出力電圧は、直列トランス２４を介して主送電制御ケーブル１１の相電圧に重畳される。なお、直列トランス２４の巻線比ｋ（一次巻数／二次巻数）は、ｋ≧１である。
【００１９】
次に、制御回路２５による直列補償回路内の単相インバータ２２の制御について説明する。
図１に示すように、直流電圧センサ２６はコンデンサ２１の直流電圧を検出し、線間電圧センサ２７は補償部１３において主送電制御ケーブル１１の線間電圧を検出する。この線間電圧センサ２７は、直列トランス２４の二次巻線が主送電制御ケーブル１１に直列接続される接続点よりも三相交流電源側で線間電圧を検出する。これらの電圧センサ２６、２７からの検出電圧は、制御回路２５に入力され、制御回路２５はこれらの検出電圧に基づいて単相インバータ２２を駆動制御する。
【００２０】
図４は、制御回路２５による単相インバータ２２の制御を示す制御ブロック図である。
図４に示すように、制御回路２５は、内部の基準正弦波発生部４１で三相交流電源１０の電圧を基準とした基準正弦波電圧を発生させる。この基準正弦波電圧と線間電圧センサ２７による検出電圧とを比較して差電圧を求めた後、相電圧変換部４２により相電圧に変換する。この相電圧は、各相の主送電制御ケーブル１１による電圧降下分に相当し、変調率演算部４３に入力される。
変調率演算部４３には、直流電圧センサ２６により検出されたコンデンサ２１の直流電圧（以下、直流母線電圧と称す）も入力され、変調率演算部４３は、相電圧変換部４２からの相電圧に、直列トランス２４の巻線比ｋを乗算した後、上記直流母線電圧で除算することによって変調率を算出する。ＰＷＭパルス発生部４４は、上記変調率を入力し、三角波からなる搬送波との比較によりＰＷＭパルスであるゲート信号を発生する。制御回路２５はこのゲート信号を各単相インバータ２２へ出力する。
【００２１】
なお、図４は１相分のみを図示し、他の相でも同様の構成であるが、基準正弦波発生部４１で発生する基準正弦波電圧の位相は各相で１２０°ずつずれている。
また、主送電制御ケーブル１１による電圧降下分の相電圧は、線間電圧センサ２７にて線間電圧による電圧降下分を検出して変換することで導出したため、容易に相電圧を得ることができる。
【００２２】
各単相インバータ２２は、制御回路２５からのゲート信号により、各相の主送電制御ケーブル１１による電圧降下分の相電圧に直列トランス２４の巻線比ｋを乗算した電圧を出力電圧指令として駆動制御される。
具体的には単相インバータ２２内の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が、制御回路２５からのＰＷＭパルスであるゲート信号によりオンオフ制御される。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４は同じゲート信号（ＰＷＭパルス）で駆動され、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３はスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４のゲート信号と逆パルスの同じゲート信号（ＰＷＭパルス）で駆動される。これにより単相インバータ２２はＰＷＭ変調された電圧を出力する。
【００２３】
そして上述したように、単相インバータ２２からの出力電圧はフィルタ回路２３にて高周波成分が除去され、直列トランス２４を介して出力される電圧が主送電制御ケーブル１１の相電圧に重畳される。この直列トランス２４の二次側の出力電圧が、直列補償回路３０が出力する補償電圧となり、直列補償回路３０は、主送電制御ケーブル１１による電圧降下分の相電圧を補償電圧として出力するように動作する。
【００２４】
以上のように、直列補償回路３０は、主送電制御ケーブル１１による電圧降下分の相電圧を補償電圧として出力し、補償電圧が主送電制御ケーブル１１の相電圧に重畳されるため、電力送電装置１は、負荷機器１５での電圧変動を抑制し各負荷機器１５への入力電圧をほぼ一定に保つことができる。また主送電制御ケーブル１１による電圧降下分の相電圧を相毎に導出し、直列補償回路３０は相毎に補償電圧を重畳するため、電力送電装置１は、各負荷機器１５ａ〜１５ｄの個別の負荷変動にも対応でき、各負荷機器１５への入力電圧の電圧変動を確実に抑制できる。
三相交流から単相交流を取り出し単相の負荷機器１５ａ〜１５ｃを接続すると、それぞれ異なる種類の単相機器は個別に負荷変動を起こすが、各負荷機器１５ａ〜１５ｃへの入力電圧はほぼ一定にでき、接続された三相の負荷機器１５ｄにも電圧変動が抑制された良好な三相交流電圧が入力される。
また、エレベータ機械室で受電した三相交流電源１０の電圧が規定よりも低い場合においても負荷機器１５での電圧を一定に保つことができる。
さらにバイパススイッチ３１を設けることにより、系統異常時に直列補償回路３０を保護することができる。また直列補償回路３０が故障した場合でも負荷機器１５に電力を送電することが可能である。
【００２５】
また、主送電制御ケーブル１１での電圧降下をもたらすインピーダンスは芯線数に反比例し、芯線数が多くなるほどインピーダンス、特に抵抗成分は減少する。この実施の形態では、主送電制御ケーブル１１での電圧降下を許容して主送電制御ケーブル１１の芯線数を低減し、降下した主送電制御ケーブル１１の電圧は直列補償回路３０が出力する補償電圧を重畳することで復帰させる。このため、負荷機器１５への入力電圧の電圧変動を抑制できると共に、主送電制御ケーブル１１の芯線数を低減できる。
ビルの高層化でエレベータの昇降行程が大きくなると主送電制御ケーブル１１が長くなるが、芯線数が低減できるため主送電制御ケーブル１１の重量増大を抑制できる。
【００２６】
さらに、直列補償回路３０は、主送電制御ケーブル１１による電圧降下分の相電圧のみを出力し、そのための電力が副送電制御ケーブル１２により直列補償回路３０に送電される。このため、直列補償回路３０内の単相インバータ２２は容量の小さなものでよく、装置構成を小型で安価なものにできる。
【００２７】
また、直列補償回路３０を有する補償部１３がエレベータのかごに設けられているため、かごに搭載される負荷機器１５へ送電する主送電制御ケーブル１１による電圧降下をかごの位置で補償することになり確実に補償できる。また、エレベータ機械室で予め送電電圧を昇圧し制御ケーブルに流れる電流を抑制する必要が無く、主送電制御ケーブル１１に高耐圧のケーブルを使用する必要が無い。
なお、主送電制御ケーブル１１、副送電制御ケーブル１２とも、昇圧トランスを設けて予め送電電圧を昇圧して送電しても良い。
【００２８】
また、直列トランス２４の巻線比ｋをｋ≧１とすることにより１次側電圧を高くするため、直列トランス２４の一次側に流れる電流を低減できて単相インバータ２２に流れる電流を低減できる。
【００２９】
また、直列補償回路３０は、主送電制御ケーブル１１による電圧降下分の相電圧のみを出力し、そのための電力が副送電制御ケーブル１２により直列補償回路３０に送電される。このため副送電制御ケーブル１２が扱う電力は主送電制御ケーブル１１に比べて小さく、負荷機器１５における負荷変動による影響も小さい。この実施の形態では、三相交流電源１０から直列補償回路３０に送電される電力は、主送電制御ケーブル１１を経ることなく、副送電制御ケーブル１２にて送電される。このため、直列補償回路３０の入力電圧は、負荷機器１５からの影響が小さく電圧変動が抑制され、直列補償回路３０内の単相インバータ２２の直流電圧も確保できる。これにより、単相インバータ２２は信頼性良く所望の電圧を出力でき、直列補償回路３０は安定して補償電圧を出力する。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、直列補償回路３０が直列トランス２４を備えて、直列トランス２４を介して補償電圧を主送電制御ケーブル１１の相電圧に重畳したが、直列トランス２４を介さずにフィルタ回路２３の出力電圧を直接、主送電制御ケーブル１１の相電圧に重畳しても良い。その場合は、直列トランス２４の巻線比ｋが１の場合と同様に制御回路２５が単相インバータ２２を制御する。
【００３１】
また、上記実施の形態では、三相交流による送電について説明したが、単相による送電であってもよい。この場合、電力が単相交流電源からかごに設置された負荷機器（単相負荷）１５へ送電され、単相インバータ２２、直列トランス２４およびバイパススイッチ３１は各１台でよい。また、単相インバータ２２はハーフブリッジインバータであっても良い。その場合、直流側にコンデンサ２１の代わりに２直列のコンデンサを備え、単相インバータ２２は正負の２レベル電圧の出力となる。
【００３２】
実施の形態２．
上記実施の形態１では単相インバータ２２内の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４がＰＷＭパルスであるゲート信号によりオンオフ制御されるものを示したが、この実施の形態では、異なる制御について説明する。なお、単相インバータ２２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の制御が異なるのみで、図４で示した単相インバータ２２全体の出力制御およびその他の部分は上記実施の形態１と同様である。
【００３３】
図５は、単相インバータ２２の動作を説明する図で、図５（ａ）はコンデンサ２１と単相インバータ２２との回路図、図５（ｂ）〜図５（ｆ）は各部の波形図である。
単相インバータ２２は、上述したように２個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２（Ｑ３、Ｑ４）を直列接続した２組のブリッジ回路を並列接続したフルブリッジインバータである。  制御回路２５は、一方のブリッジ回路Ｑ１−Ｑ２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をＰＷＭパルスであるゲート信号にて制御する（図５（ｂ）、図５（ｆ））。そして、制御回路２５は、他方のブリッジ回路Ｑ３−Ｑ４のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を出力電圧の極性に応じた極性パルスであるゲート信号にて制御する（図５（ｃ）、図５（ｅ））。また、ブリッジ回路内の２直列のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２（Ｑ３、Ｑ４）は互いに逆パルスのゲート信号で駆動される。
【００３４】
単相インバータ２２では、コンデンサ２１の直流電圧を入力として、コンデンサ２１の電圧をＶＤＣとした場合、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４が同時オンして＋ＶＤＣ、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３が同時オンして−ＶＤＣ、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３の同時オンあるいはスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４の同時オンで０の３レベルの電圧値を各単相インバータ２２の交流端子間に印加する。これらのスイッチングの組み合わせにて単相インバータ２２はＰＷＭ変調された電圧Ｖｏを出力する（図５（ｄ））。
【００３５】
この実施の形態では、制御回路２５は単相インバータ２２を構成する２組のブリッジ回路の内、１組のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を極性パルスであるゲート信号にて制御するため、そのブリッジ回路では、スイッチング回数が１周期に２回に減少する。これによりスイッチング損失が低減し電力送電装置１による高効率な電力送電が可能になる。
【００３６】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による電力送電装置１ａの構成を示す図である。
上記実施の形態１では、副送電制御ケーブル１２により直列補償回路３０に送電したが、この実施の形態３による電力送電装置１ａでは、副送電制御ケーブル１２がなく、直列補償回路３０は主送電制御ケーブル１１から送電される。その他の構成は上記実施の形態１と同様である。
この場合、エレベータ機械室の三相交流電源１０からかごに電力送電する制御ケーブルを主送電制御ケーブル１１のみにできるので電力送電が簡素化される。さらに全体の制御ケーブルの芯線数の低減が可能になる。
【００３７】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を実施の形態１と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
図７は、この発明の実施の形態４による電力送電装置１ｂの構成を示す図である。
上記実施の形態１では、主送電制御ケーブル１１の電圧降下の検出に線間電圧センサ２７を用いたが、この実施の形態４では電流センサ２７ａを用いる。
【００３８】
図７に示すように、電流検出部である電流センサ２７ａは、主送電制御ケーブル１１の各相に設置されており、主送電制御ケーブル１１の各相に流れる電流を検出する。
この検出電流は制御回路２５ａに入力され、制御回路２５ａは、予め設定され、例えば制御回路２５ａ内に記憶されている主送電制御ケーブル１１のインピーダンスと、検出電流とから主送電制御ケーブル１１の各相の降下電圧を演算する。
その他の動作は上記実施の形態１と同様である。
【００３９】
なお、図７および上記の説明では、電流センサ２７ａを各主送電制御ケーブル１１に設置する例を挙げて説明したが、いずれか２つの相の主送電制御ケーブル１１に電流センサ２７ａを設置して、残りの相の電流は制御回路２５ａにより求めてもよい。
さらに電流センサ２７ａは、電圧センサ２７のように主送電制御ケーブル１１への接続位置が限定されないので、三相交流電源１０から降圧トランス１４の間のどの位置に設置してもよい。降圧トランス１４と負荷機器１５側の間に電流センサ２７ａを設置する場合は、降圧トランス１４の二次側の電流を降圧トランス１４の巻線比で除算して主送電制御ケーブル１１の電流とすることができる。
【００４０】
このように電流センサ２７ａは、主送電制御ケーブル１１の三相交流電源１０から負荷機器１５の間のどの位置に設置されてもよいので、設計の自由度が向上するという効果が得られる。
また、この実施の形態は実施の形態２、実施の形態３にも適用できる。
【００４１】
なお、上記実施の形態１〜４は、エレベータの機械室からかごへの電力送電について示したが、複数の芯線を有し比較的長い制御ケーブルを用いて複数の負荷機器へ交流電源から電力送電する電力送電装置に適用でき、同様の効果が得られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年5月15日(2013.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の芯線を有する制御ケーブルを備え、機器設置部に設けられた複数の負荷機器に交流電源から上記制御ケーブルを介して電力を送電する電力送電装置において、
上記交流電源からの電力を受電して整流するコンバータ、および該コンバータの直流出力側に接続された単相インバータを有し、出力側が上記制御ケーブルに直列接続されて、出力電圧を該制御ケーブルの相電圧に重畳する直列補償回路と、
上記直列補償回路を制御する制御回路とを備え、
上記直列補償回路は、一次側が上記単相インバータの交流側に接続され、二次側が上記制御ケーブルに直列接続された直列トランスを備え、
上記制御回路は、上記制御ケーブルによる電圧降下を補償する補償電圧を上記直列トランスの二次側に出力するように上記直列補償回路を制御する電力送電装置。
【請求項２】
上記制御回路は、上記制御ケーブルによる上記電圧降下分の電圧を検出し、その電圧を上記補償電圧として出力するように上記直列補償回路を制御する請求項１に記載の電力送電装置。
【請求項３】
上記制御ケーブルの電圧を、上記直列補償回路が直列接続される接続点よりも上記交流電源側で検出する電圧検出部を備え、上記制御回路は上記電圧検出部による検出電圧に基づいて、上記電圧降下分の電圧を検出する請求項２に記載の電力送電装置。
【請求項４】
上記制御ケーブルに流れる電流を検出する電流検出部を備え、上記制御回路は上記電流検出部による検出電流と、予め設定された上記制御ケーブルのインピーダンスとに基づいて、上記電圧降下分の電圧を検出する請求項２に記載の電力送電装置。
【請求項５】
複数の芯線を有し、上記交流電源からの電力を上記直列補償回路に送電する第２の制御ケーブルを備え、上記コンバータは、上記第２の制御ケーブルを介して上記交流電源からの電力を受電する請求項１に記載の電力送電装置。
【請求項６】
上記直列トランスの巻線比ｋ（一次巻数／二次巻数）は、ｋ≧１である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力送電装置。
【請求項７】
上記制御回路は、上記直列補償回路が出力する上記補償電圧が上記電圧降下分の電圧となるように、上記直列補償回路内の上記単相インバータを直流入力電圧に基づいて駆動制御する請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の電力送電装置。
【請求項８】
上記単相インバータは、２直列のスイッチング素子から成るブリッジ回路を２組、直流母線間に並列接続したフルブリッジインバータであり、上記制御回路は一方のブリッジ回路をＰＷＭパルスであるゲート信号で制御し、他方のブリッジ回路を出力極性に応じた極性信号であるゲート信号で制御する請求項７に記載の電力送電装置。
【請求項９】
上記制御ケーブルの、上記直列補償回路が直列接続される接続点よりも上記負荷機器側に降圧トランスを接続する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力送電装置。
【請求項１０】
上記交流電源は三相交流電源であり、上記制御ケーブルおよび上記単相インバータを各相毎に備え、上記直列補償回路の各相出力が上記各相の制御ケーブルに直列接続される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力送電装置。
【請求項１１】
上記機器設置部はエレベータのかごであり、エレベータ機械室内の上記交流電源から上記かごに設けられた上記複数の負荷機器に送電する請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電力送電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明による電力送電装置は、複数の芯線を有する制御ケーブルを備え、機器設置部に設けられた複数の負荷機器に交流電源から上記制御ケーブルを介して電力を送電する。また上記交流電源からの電力を受電して整流するコンバータ、および該コンバータの直流出力側に接続された単相インバータを有し、出力側が上記制御ケーブルに直列接続されて、出力電圧を該制御ケーブルの相電圧に重畳する直列補償回路と、上記直列補償回路を制御する制御回路とを備える。そして上記直列補償回路は、一次側が上記単相インバータの交流側に接続され、二次側が上記制御ケーブルに直列接続された直列トランスを備え、上記制御回路は、上記制御ケーブルによる電圧降下を補償する補償電圧を上記直列トランスの二次側に出力するように上記直列補償回路を制御するものである。
【国際調査報告】
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