(57)【要約】【課題】蓄電池を用いたバックアップ運転が行われる際に、過大漏洩電流による各種機器の損傷を防止すること。【解決手段】エレベータ制御装置１０は、主電源の停電が発生すると、直ちにそれまでオフ状態になっていた投入スイッチ１５をオン状態に切り換えて蓄電池１４によるバックアップ運転を開始する。そして、これと同時に、遮断スイッチ制御手段１０２は、それまでオン状態になっていた経路遮断スイッチ１０１をオフ状態に切り換える。したがって、コモンモード電流抽出回路１３が抽出したコモンモード漏洩電流が流れることはなく、バックアップ運転が行われる際の過大漏洩電流による各種機器の損傷を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源から入力した交流電力を直流電力に変換するコンバータ、及びこのコンバータから入力した直流電力を可変電圧可変周波数制御された交流電力に変換して巻上機駆動用電動機に出力するインバータを含んで成る電力変換装置と、
前記インバータの出力側からコモンモード漏洩電流を抽出するコモンモード電流抽出回路と、
前記主電源から入力した交流電力を直流電力に変換し、これをエレベータ制御装置に供給する制御電源装置と、
前記主電源と前記コンバータとを結ぶ電源ラインに各一端側が接続されると共に、各他端側が共通接続された状態で前記コモンモード電流抽出回路の出力側に接続され、前記コモンモード電流抽出回路から抽出されたコモンモード漏洩電流を前記コンバータの入力側に返流するための複数の相間コンデンサと、
前記複数の相間コンデンサの共通接続点に一端側が接続されると共に他端側が接地されており、前記制御電源装置の接地線からのコモンモード漏洩電流を前記複数の相間コンデンサを介して前記制御電源装置に返流するための接地コンデンサと、
前記主電源の停電発生時に、直流電力を前記インバータに供給する蓄電池と、
を備えたエレベータ制御システムであって、
前記コモンモード電流抽出回路の出力端子と、前記複数の相間コンデンサ及び前記接地コンデンサの共通接続点とを結ぶ経路の途中に設けられ、通常運転時はオン状態となっている経路遮断スイッチと、
前記主電源の停電発生時に、前記経路遮断スイッチをオフ状態に切り換える遮断スイッチ制御手段と、
を備えたことを特徴とするエレベータ制御システム。
【請求項２】
前記経路遮断スイッチが、前記コモンモード電流抽出回路の出力端子と、前記複数の相間コンデンサ及び前記接地コンデンサの共通接続点とを結ぶ経路の途中に代えて、前記接地コンデンサの他端側とグラウンドとの間に設けられた、
ことを特徴とする請求項１記載のエレベータ制御システム。
【請求項３】
前記経路遮断スイッチが、前記コモンモード電流抽出回路の出力端子と、前記複数の相間コンデンサ及び前記接地コンデンサの共通接続点とを結ぶ経路の途中に代えて、前記インバータの出力端子と前記コモンモード電流抽出回路の入力端子とを結ぶ経路途中に設けられた、
ことを特徴とする請求項１記載のエレベータ制御システム。
【請求項４】
前記主電源の出力側の不平衡電流を検出する不平衡電流検出手段と、
前記不平衡電流検出手段の検出結果に基づき、前記コモンモード電流抽出回路が抽出するコモンモード漏洩電流が所定値以上になったか否かを判別し、所定値以上になったと判別した場合に異常発報を行う漏洩電流監視手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載のエレベータ制御システム。
【請求項５】
前記漏洩電流監視手段は前記異常発報を行うと共に、前記経路遮断スイッチ制御手段に対して経路遮断指令を出力するものである、
ことを特徴とする請求項４記載のエレベータ制御システム。
【請求項６】
前記インバータを制御するインバータ制御回路から入力した変調率情報に基づき、前記コモンモード電流抽出回路が抽出するコモンモード漏洩電流が所定値以上になったか否かを判別し、所定値以上になったと判別した場合に前記経路遮断スイッチ制御手段に対して経路遮断指令を出力する漏洩電流監視手段を、
備えたことを特徴とする請求項１記載のエレベータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置のスイッチング動作に起因して発生する漏洩電流を抑制する機能を持ったエレベータ制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常のエレベータ制御システムにおける巻上機駆動用の交流電動機は、コンバータ及びインバータにより構成される電力変換装置からの交流電力により運転される。ところが、コンバータ及びインバータの各半導体素子のスイッチング動作に起因して発生する高周波電流（所謂コモンモード電流）が交流電動機の接地線を介して漏出し、これが電源側に戻って各種機器に悪影響を及ぼすことがある。これは、交流電動機の巻線・フレーム間に浮遊キャパシタンスが存在し、この浮遊キャパシタンスを介して漏洩電流が接地側に漏出するためである。
【０００３】
この対策として、特許文献１に係るシステムでは、インバータと交流電動機との間にコモンモード電流抽出回路を接続し、インバータから出力されるコモンモード電流を抽出してコンバータ側に返流することにより、電源側に戻る漏洩電流を抑制するようにしている。
【０００４】
図６は、上記のコモンモード電流抽出回路が付加された従来システムの構成図であり、特許文献１に係るシステムと略同様の構成を有するものである。
【０００５】
図６において、主電源としての電源側変圧器１は、図示が省略されている電源系統からの入力に基づき３相交流電力を出力するようになっている。この電源側変圧器１からの３相交流電力は、コモンモードチョークコイル２，３が設けられている電源ラインを介して電力変換装置４に出力されるようになっている。電力変換装置４は、コンバータ５、インバータ６、並びにこれらコンバータ５及びインバータ６間を結ぶ直流リンク部に設けられた平滑コンデンサ７を有している。そして、インバータ６からの３相交流電力が巻上機駆動用電動機８に出力されるようになっている。
【０００６】
コモンモードチョークコイル２，３が設けられた電源ラインの各相には制御電源装置９が接続されており、この制御電源装置９にエレベータ制御装置１０が接続されている。この制御電源装置９は、整流回路及びＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を有している。
【０００７】
コモンモードチョークコイル２，３が設けられた電源ラインの各相には、また、３個の相間コンデンサ１１の一端側が接続されている。これらのコンデンサの他端側は共通接続されている。そして、このように共通接続された３個の相間コンデンサ１１の共通接続点には、接地コンデンサ１２の一端側が接続されている。この接地コンデンサ１２の他端側は接地されている。
【０００８】
インバータ６の出力側の各相には、コモンモード電流抽出回路１３の入力側が接続されている。このコモンモード電流抽出回路１３の出力側は、３個の相間コンデンサ１１及び接地コンデンサ１２間の共通接続点に接続されている。
【０００９】
コンバータ５及びインバータ６間を結ぶ直流リンク部のＰライン及びＮライン間には、投入スイッチ１５（常時はオフ状態）を介して蓄電池１４が接続されている。この蓄電池１４は、電源系統に停電事故が発生した場合にエレベータ制御装置１０が投入スイッチ１５をオン状態にして、インバータ６に直流電力を供給することによりバックアップ運転（管制運転）を可能にするためのものである。
【００１０】
そして、電源側変圧器１、巻上機駆動用電動機８、制御電源装置９、及び蓄電池１４の各フレーム部材又はケース部材等には、浮遊キャパシタンスを介して流れる漏洩電流を逃がすための接地線Ｌ1〜Ｌ4が接続されている。
【００１１】
図７は、図６におけるコモンモード電流抽出回路１３の回路構成図である。この図に示すように、コモンモード電流抽出回路１３は、インバータ６の出力側の各相にそれぞれ接続された３個のコンデンサ１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ、及び３個の単相リアクトル１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃにより構成されている。
【００１２】
これらの単相リアクトル１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃは、鉄心を介して電磁結合された２つの巻線により形成されているが、コモンモード漏洩電流が２つの巻線を流れると各巻線を流れる電流による磁束が相殺されるので、コモンモード漏洩電流に対してはローインダクタンスとなる。したがって、図７の構成を有するコモンモード電流抽出回路１３により、インバータ６から出力されるコモンモード漏洩電流を抽出することができる。
【００１３】
次に、図６の動作につき説明する。コンバータ５は、電源側変圧器１からの３相交流電力を、コモンモードチョークコイル２，３を介して入力すると、これをIGBT等の半導体素子のスイッチング動作により直流電力に変換する。この直流電力は、平滑コンデンサ７により平滑化されてインバータ６に送られる。インバータ６は、この平滑化された直流電力を入力すると、IGBT等の半導体素子のスイッチング動作により、入力した直流電力を可変電圧可変周波数制御された交流電力に変換し、これを巻上機駆動用電動機８に出力する。また、エレベータ制御装置１０は、制御電源装置９からの電源入力により、巻上機駆動用電動機８の速度制御やエレベータドアの開閉制御などの各種制御を行う。
【００１４】
ここで、もしインバータ６の出力側にコモンモード電流抽出回路１３が接続されていないとすると、巻上機駆動用電動機８からの漏洩電流ＩＬ1が接地線Ｌ2、接地部分、及び接地線Ｌ1を伝って電源側変圧器１に送られてしまい、電源側の各種機器に悪影響を及ぼす虞がある。しかし、図６の構成ではコモンモード電流抽出回路１３が設けられているので、インバータ６からのコモンモード漏洩電流はコモンモード電流抽出回路１３により抽出され、抽出された漏洩電流ＩＬ10は、相間コンデンサ１１、及びコモンモードチョークコイル３を経由してコンバータ５に返流されるので、電源側の各種機器に悪影響を及ぼすことはない。
【００１５】
また、もし接地コンデンサ１２が設けられていないとすると、制御電源装置９内のＤＣ／ＤＣコンバータからの漏洩電流ＩＬ2が、接地線Ｌ3、接地部分、及び接地線Ｌ1を伝って電源側変圧器１に送られてしまい、やはり電源側の各種機器に悪影響を及ぼす虞がある。しかし、図６の構成では接地コンデンサ１２が設けられているので、制御電源装置９内のＤＣ／ＤＣコンバータからの漏洩電流ＩＬ20は、接地線Ｌ3、接地部分、接地コンデンサ１２、及び相間コンデンサ１１を経由して制御電源装置９に返流されるので、やはり電源側の各種機器に悪影響を及ぼすことはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−２０４４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述したように、図６の従来システムでは、インバータ６及び制御電源装置９からのコモンモード漏洩電流が電源側に送られてしまうことがないので、電源側の各種機器に悪影響を及ぼすことが回避される。しかし、停電事故が発生し、蓄電池１４によるバックアップ運転を行う場合に別の問題が発生する。
【００１８】
すなわち、図６の構成では、通常運転時における制御電源装置９からのコモンモード漏洩電流が電源側変圧器１に送られることなく制御電源装置９に返流されるようにするための接地コンデンサ１２が設けられている。ところが、図８に示すように、投入スイッチ１５がオンになり、蓄電池１４によるバックアップ運転に切り換わった場合には、コモンモード電流抽出回路１３により抽出された漏洩電流ＩＬ11が、この接地コンデンサ１２を経由して、接地部分から蓄電池１４に戻り、更にインバータ６を経由して再びコモンモード電流抽出回路１３に至るループ回路を流れることになる。このループ回路のインピーダンスは低いために、そのループ電流は非常に大きくなり、したがってループ回路途中に設けられている各種機器が損傷される虞がある。
【００１９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、蓄電池を用いたバックアップ運転が行われる際に、過大漏洩電流による各種機器の損傷を防止することが可能なエレベータ制御システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明は、主電源から入力した交流電力を直流電力に変換するコンバータ、及びこのコンバータから入力した直流電力を可変電圧可変周波数制御された交流電力に変換して巻上機駆動用電動機に出力するインバータを含んで成る電力変換装置と、前記インバータの出力側からコモンモード漏洩電流を抽出するコモンモード電流抽出回路と、前記主電源から入力した交流電力を直流電力に変換し、これをエレベータ制御装置に供給する制御電源装置と、前記主電源と前記コンバータとを結ぶ電源ラインに各一端側が接続されると共に、各他端側が共通接続された状態で前記コモンモード電流抽出回路の出力側に接続され、前記コモンモード電流抽出回路から抽出されたコモンモード漏洩電流を前記コンバータの入力側に返流するための複数の相間コンデンサと、前記複数の相間コンデンサの共通接続点に一端側が接続されると共に他端側が接地されており、前記制御電源装置の接地線からのコモンモード漏洩電流を前記複数の相間コンデンサを介して前記制御電源装置に返流するための接地コンデンサと、前記主電源の停電発生時に、直流電力を前記インバータに供給する蓄電池と、を備えたエレベータ制御システムであって、前記コモンモード電流抽出回路の出力端子と、前記複数の相間コンデンサ及び前記接地コンデンサの共通接続点とを結ぶ経路の途中に設けられ、通常運転時はオン状態となっている経路遮断スイッチと、前記主電源の停電発生時に、前記経路遮断スイッチをオフ状態に切り換える遮断スイッチ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記経路遮断スイッチが、前記コモンモード電流抽出回路の出力端子と、前記複数の相間コンデンサ及び前記接地コンデンサの共通接続点とを結ぶ経路の途中に代えて、前記接地コンデンサの他端側とグラウンドとの間に設けられた、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記経路遮断スイッチが、前記コモンモード電流抽出回路の出力端子と、前記複数の相間コンデンサ及び前記接地コンデンサの共通接続点とを結ぶ経路の途中に代えて、前記インバータの出力端子と前記コモンモード電流抽出回路の入力端子とを結ぶ経路途中に設けられた、ことを特徴とする。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記主電源の出力側の不平衡電流を検出する不平衡電流検出手段と、前記不平衡電流検出手段の検出結果に基づき、前記コモンモード電流抽出回路が抽出するコモンモード漏洩電流が所定値以上になったか否かを判別し、所定値以上になったと判別した場合に異常発報を行う漏洩電流監視手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記漏洩電流監視手段は前記異常発報を行うと共に、前記経路遮断スイッチ制御手段に対して経路遮断指令を出力するものである、ことを特徴とする。
【００２５】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記インバータを制御するインバータ制御回路から入力した変調率情報に基づき、前記コモンモード電流抽出回路が抽出するコモンモード漏洩電流が所定値以上になったか否かを判別し、所定値以上になったと判別した場合に前記経路遮断スイッチ制御手段に対して経路遮断指令を出力する漏洩電流監視手段を、備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、蓄電池を用いたバックアップ運転が行われる際に、過大漏洩電流による各種機器の損傷を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態の構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態の構成図。
【図４】本発明の第４の実施形態の構成図。
【図５】本発明の第５の実施形態の構成図。
【図６】従来システムの構成図。
【図７】図６におけるコモンモード電流抽出回路１３の回路構成図。
【図８】従来システムの課題についての説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施形態の構成図である。図１が図６と異なる点は、コモンモード電流抽出回路１３の出力端子と、３個の相間コンデンサ１１及び接地コンデンサ１２の共通接続点とを結ぶ経路の途中に、通常運転時はオン状態となっている経路遮断スイッチ１０１が設けられている点と、主電源の停電発生時にこの経路遮断スイッチ１０１をオフ状態に切り換える遮断スイッチ制御手段１０２がエレベータ制御装置１０内に設けられている点である。
【００２９】
次に、図１の動作につき説明する。主電源の停電が発生すると、図示を省略している停電検出回路が停電検出信号をエレベータ制御装置１０に送出する。エレベータ制御装置１０は、この停電検出信号を受け取ると、直ちにそれまでオフ状態になっていた投入スイッチ１５をオン状態に切り換えて蓄電池１４によるバックアップ運転を開始する。
【００３０】
そして、これと同時に、遮断スイッチ制御手段１０２は、それまでオン状態になっていた経路遮断スイッチ１０１をオフ状態に切り換える。したがって、図８において示したようなコモンモード電流抽出回路１３からの漏洩電流ＩＬ11が流れることはなく、バックアップ運転が行われる際の過大漏洩電流による各種機器の損傷を防止することができる。
【００３１】
ここで、経路遮断スイッチ１０１をオフ状態にして漏洩電流の経路を遮断してしまうと、インバータ６から出力される漏洩電流は逃げ場を失い、再び図６に示した漏洩電流ＩＬ1となって電源側に戻ってしまうようにも思える。しかし、図６又は図１では図示を省略しているが、実際には電源側変圧器１と電力変換装置４との間の電源ラインには、停電検出と同時にオフとなる遮断器が設けられているので、経路遮断スイッチ１０１をオフにしてもこのような漏洩電流が電源側に送られることはない。また、たとえ上記の電源ラインに遮断器が設けられていなくとも、バックアップ運転が行われる時間は短時間なので実際には電源ライン等に設けられている各種機器が損傷されることは殆どない。
【００３２】
図２は、本発明の第２の実施形態の構成図である。図１の第１の実施形態では、経路遮断スイッチ１０１を、コモンモード電流抽出回路１３の出力端子と、３個の相間コンデンサ１１及び接地コンデンサ１２の共通接続点とを結ぶ経路の途中に設けた構成としていたが、本実施形態では、経路遮断スイッチ１０１Ａを、接地コンデンサ１２の他端側と接地部との間に設けた構成としてある。
【００３３】
このような第２の実施形態の構成によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
図３は、本発明の第３の実施形態の構成図である。図１の第１の実施形態では、経路遮断スイッチ１０１を、コモンモード電流抽出回路１３の出力端子と、３個の相間コンデンサ１１及び接地コンデンサ１２の共通接続点とを結ぶ経路の途中に設けた構成としていたが、本実施形態では、経路遮断スイッチ１０１Ｂを、インバータ６の３相出力端子とコモンモード電流抽出回路１３の３相入力端子とを結ぶ経路途中の各相に設けた構成としてある。
【００３５】
このような第３の実施形態の構成によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
図４は、本発明の第４の実施形態の構成図である。図４が図１と異なる点は、電源側変圧器１とコモンモードチョークコイル２との間に不平衡電流検出手段１０３が取り付けられている点と、この不平衡電流検出手段１０３の検出結果に基づきコモンモード漏洩電流の異常の有無について監視を行う漏洩電流監視手段１０４がエレベータ制御装置１０内に設けられている点である。
【００３７】
漏洩電流が流れる経路のインピーダンスは、例えば、接地線Ｌ1〜Ｌ4やその他の配線材の布設状況、巻上機駆動用電動機８やその他の各種機器の異常故障や製造時の品質バラツキ等によって大きく変動することがある。そして、このようなインピーダンスの変動は、主電源である電源側変圧器１の出力の電流不平衡となって表れる。不平衡電流検出手段１０３は、この電流不平衡現象を検出するものである。
【００３８】
そして、漏洩電流監視手段１０４は、電流不平衡の程度が一定レベル以上である場合は、コモンモード電流抽出回路１３が抽出するコモンモード漏洩電流が所定値以上になったと判別し（不平衡電流検出手段１０３の検出値と漏洩電流との対応関係は予め測定して求めておくものとする）、異常発報を行う。この異常発報は、エレベータ管理室又はエレベータ保守会社等に送信され、場合によってはエレベータ運転の停止やその後のメンテナンス等が実施されることになる。
【００３９】
本実施形態の漏洩電流監視手段１０４は、この異常発報を行う他に、遮断スイッチ制御手段１０２に対して経路遮断指令を出力する。遮断スイッチ制御手段１０２は、この経路遮断指令を受けると経路遮断スイッチ１０１をオン状態からオフ状態に切り換える。
【００４０】
これまで説明してきた第１乃至第３の実施形態は、停電発生時の蓄電池１４によるバックアップ運転の際の過大漏洩電流による各種機器の損傷を防止することを目的としたものであったが、本実施形態によれば、通常運転中に何らかの異常により漏洩電流が一定レベル以上増大した場合にも、過大漏洩電流による各種機器の損傷を未然に防止することが可能となる。
【００４１】
図５は、本発明の第５の実施形態の構成図である。図５が図１と異なる点は、インバータ６に対する制御を行うインバータ制御回路１０５からの変調率情報に基づき、コモンモード漏洩電流の異常の有無について監視を行う漏洩電流監視手段１０４Ａがエレベータ制御装置１０内に設けられている点である。なお、インバータ制御回路１０５は、図１乃至図４、図６、及び図８においては図示が省略されていたものである。
【００４２】
インバータ制御回路１０５は、例えば、ＰＷＭ変調制御によりインバータ６の出力を可変電圧可変周波数制御するが、場合によっては３相変調制御から所謂２相変調制御に切り換えることがある。このような２相変調制御が行われるとコモンモード漏洩電流は増大するのが通常である。
【００４３】
そこで、本実施形態の漏洩電流監視手段１０４Ａは、インバータ制御回路１０５から入力した変調率が予め設定してある閾値を超えた場合には、コモンモード電流抽出回路１３が抽出したコモンモード漏洩電流が所定値以上になったと判別して遮断スイッチ制御手段１０２に対して経路遮断指令を出力する。遮断スイッチ制御手段１０２は、この経路遮断指令を受けると経路遮断スイッチ１０１をオン状態からオフ状態に切り換える。
【００４４】
なお、２相変調制御とは、３相のうちの１相のスイッチング素子をスイッチングしない期間（オンのままの期間、又はオフのままの期間）が電動機の１回転中に発生するようにし、その期間中は他の２相のスイッチング素子でスイッチングを行う制御のことである。この２相変調制御では、変調率を１以上にすることもでき、３相変調制御よりも高い電圧利用率を得ることができる。
【００４５】
また、第４の実施形態の場合と異なり、漏洩電流監視手段１０４Ａは、異常故障等により経路遮断指令を出力するわけではないので、異常発報は行わない。
【符号の説明】
【００４６】
１：電源側変圧器
２，３：コモンモードチョークコイル
４：電力変換装置
５：コンバータ
６：インバータ
７：平滑コンデンサ
８：巻上機駆動用電動機
９：制御電源装置
１０：エレベータ制御装置
１１：相間コンデンサ
１２：接地コンデンサ
１３：コモンモード電流抽出回路
１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ：コンデンサ
１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ：単相リアクトル
１４：蓄電池
１５：投入スイッチ
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ：経路遮断スイッチ
１０２：遮断スイッチ制御手段
１０３：不平衡電流検出手段
１０４，１０４Ａ：漏洩電流監視手段
１０５：インバータ制御回路
Ｌ1〜Ｌ4：接地線
ＩＬ1，ＩＬ2，ＩＬ10，ＩＬ20，ＩＬ11：漏洩電流
【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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【図８】
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