(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電動機を介してエレベータかごを駆動するために必要な電圧指令を算出するモータ制御装置と、
トルクの制限値と許容キャリア周波数の制限値を含む、トルク指令値に対する許容キャリア周波数の関係を内蔵し、入力されたトルク指令値に基づいてキャリア周波数が前記内蔵した関係における前記許容キャリア周波数の制限値を超えないよう変更し出力するキャリア周波数切替え回路と、
前記電圧指令と、前記キャリア周波数切替え回路から出力される前記キャリア周波数に基づいてＰＷＭ制御を行い、前記交流電動機に交流電力を供給する電力変換器と、
を備えたエレベータの制御装置。
【請求項２】
前記エレベータかごの積載荷重を検出する荷重センサと、前記交流電動機の加速トルクを予測演算する上位コントローラと、をさらに備え、
前記上位コントローラは、前記エレベータかごの駆動前に、前記積載荷重の検出値と前記加速トルクを用い、前記キャリア周波数の変更タイミングを予測し、
前記キャリア周波数切替え回路と前記上位コントローラの少なくとも一方は、前記エレベータかごの駆動中に、前記変更タイミングに基づいて、前記キャリア周波数を変更し出力することを特徴とする請求項１に記載のエレベータの制御装置。
【請求項３】
交流電動機を介してエレベータかごを駆動するために必要な電圧指令を算出するモータ制御装置と、
エレベータかごの積載荷重を検出する荷重センサと、
交流電動機の加速トルクを予測演算する上位コントローラと、
トルク又は電流値の制限値と許容キャリア周波数の制限値を含む、トルク指令値又は前記交流電動機に流れる電流値に対する許容キャリア周波数の関係を内蔵し、入力されたトルク指令値又は前記電流値に基づいてキャリア周波数が前記内蔵した関係における前記許容キャリア周波数の制限値を超えないよう変更し出力するキャリア周波数切替え回路と、
前記電圧指令と、前記キャリア周波数切替え回路から出力される前記キャリア周波数に基づいてＰＷＭ制御を行い、前記交流電動機に交流電力を供給する電力変換器と、
を備え、
前記上位コントローラは、前記エレベータかごの駆動前に、前記積載荷重の検出値と前記加速トルクを用い、前記キャリア周波数の変更タイミングを予測し、
前記キャリア周波数切替え回路と前記上位コントローラの少なくとも一方は、前記エレベータかごの駆動中に、前記変更タイミングに基づいて、前記キャリア周波数を変更し出力する
ことを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項４】
前記上位コントローラは、前記エレベータかごの駆動中に、前記予測した変更タイミングと前記キャリア周波数の実際の変更タイミングを比較することを特徴とする請求項２又は３記載のエレベータの制御装置。
【請求項５】
前記上位コントローラは、前記比較により、前記予測した変更タイミングで前記キャリア周波数を実際に変更できなかった回数、及び、前記２つの変更タイミングのズレ時間の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項４記載のエレベータの制御装置。
【請求項６】
前記キャリア周波数が変更された回数をモニタ可能とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエレベータの制御装置。
【請求項７】
前記キャリア周波数切替え回路は、前記内蔵した関係を用いて、前記入力されたトルク指令値が前記トルクの制限値を越える場合は当該トルク制限値を出力し、
その時点で内部的に設定されているトルク制限値と、前記キャリア周波数切替え回路から出力されたトルク制限値のいずれか小さい値の方で、前記入力されたトルク指令を制限するように構成されたトルクリミッタをさらに備えている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエレベータの制御装置。
【請求項８】
交流電動機を介してエレベータかごを駆動するために必要な電圧指令を算出するステップと、
トルクの制限値と許容キャリア周波数の制限値を含む、トルク指令値に対する許容キャリア周波数の関係に従い、入力されたトルク指令値に基づいてキャリア周波数が前記関係における前記許容キャリア周波数の制限値を超えないよう変更し出力するステップと、
前記電圧指令と、前記出力した前記キャリア周波数に基づいてＰＷＭ制御を行い、前記交流電動機により交流電力を供給するステップと、
を備えるエレベータの制御方法。
【請求項９】
交流電動機を介してエレベータかごを駆動するために必要な電圧指令を算出するステップと、
エレベータかごの積載荷重を検出するステップと、
交流電動機の加速トルクを予測演算するステップと、
トルク又は電流値の制限値と許容キャリア周波数の制限値を含む、トルク指令値又は前記交流電動機に流れる電流値に対する許容キャリア周波数との関係に従い、入力されたトルク指令値又は前記電流値に基づいてキャリア周波数が前記関係における前記許容キャリア周波数の制限値を超えないよう変更し出力するステップと、
前記電圧指令と、前記出力した前記キャリア周波数に基づいてＰＷＭ制御を行い、前記交流電動機に交流電力を供給するステップと、
前記エレベータかごの駆動前に、前記積載荷重の検出値と前記加速トルクを用い、前記キャリア周波数の変更タイミングを予測するステップと、
を備え、
前記キャリア周波数を出力するステップと前記加速トルクを予測演算するステップの少なくとも一方では、前記エレベータかごの駆動中に、前記変更タイミングに基づいて、前記キャリア周波数を変更し出力する
ことを特徴とするエレベータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータの制御装置及びその制御方法に係り、特にＰＷＭ制御を行なうインバータ装置によって交流電動機の駆動するエレベータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエレベータの制御装置は、インバータを使用して交流電動機を駆動する方式が採用され、インバータは、パワートランジスタやＩＧＢＴ等のスイッチング素子を用いＰＷＭ制御されている。また、通常のエレベータ運転（以下、通常運転と称す）で必要とされるモータトルクを発生する電動機やそのトルクを発生するのに必要な電流で設計されるインバータの容量では、エレベータの竣工時や性能確認時に行なわれる試験（以下、過荷重での試験運転と称す）では容量不足となる。これら試験に耐えるものを準備しようとするとインバータ装置のコストやサイズが増大する。
【０００３】
このため、過荷重での試験運転のように、エレベータの通常運転より大きなトルクや電流を必要とする場合は、特定の運転信号をインバータ装置に入力し、ＰＷＭ制御でのキャリア周波数を通常運転時より下げて、スイッチング素子で発生する損失を抑えている（例えば、特許文献１参照）。また、インバータ装置の運転速度によりキャリア周波数を可変しているものもある（例えば、特許文献２参照）。さらに、モータ巻線を切替え、かつキャリア周波数を下げているものもある（例えば、特許文献３参照）。
なお、キャリア周波数を下げるとスイッチング素子で発生する損失を抑えられるので、大きなトルク、電流が出力可能であることは周知ではあるが、エレベータは、住居用、オフィス用に使用されることが多く、低騒音になるようにキャリア周波数は上げて使用されるのが通常である。
このように、従来のエレベータの制御装置では、特定の運転状態であることをインバータ装置へ信号入力したり、与えられた指令速度を用いたりして、キャリア周波数を下げるということが行なわれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２２５０８３号公報
【特許文献２】特開平６−９１６５号公報
【特許文献３】特開２００５−１６２３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のエレベータの制御装置では、入力される信号や指令速度、特定の試験運転中であるという条件で、キャリア周波数を下げることを行なうので、不必要なときにもキャリア周波数を下げてしまい、低騒音にしたいという要求とのバランスが上手く取れていなかったり、巻線切換可能な電動機や切換用回路を必要としたりといった問題があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、運転状況を判断してキャリア周波数を自動で下げることで、スイッチング素子における発生損失を下げ、エレベータの制御装置を長寿命で、しかもなるべく低騒音で使用可能なエレベータの制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、交流電動機を介してエレベータかごを駆動するために必要な電圧指令を算出するモータ制御装置と、トルクの制限値と許容キャリア周波数の制限値を含む、トルク指令値に対する許容キャリア周波数の関係を内蔵し、入力されたトルク指令値に基づいてキャリア周波数が前記内蔵した関係における前記許容キャリア周波数の制限値を超えないよう変更し出力するキャリア周波数切替え回路と、前記電圧指令と、前記キャリア周波数切替え回路から出力される前記キャリア周波数に基づいてＰＷＭ制御を行い、前記交流電動機に交流電力を供給する電力変換器と、を備えたものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エレベータかごの積載荷重を検出する荷重センサと、前記交流電動機の加速トルクを予測演算する上位コントローラと、をさらに備え、前記上位コントローラは、前記エレベータかごの駆動前に、前記積載荷重の検出値と前記加速トルクを用い、前記キャリア周波数の変更タイミングを予測し、前記キャリア周波数切替え回路と前記上位コントローラの少なくとも一方は、前記エレベータかごの駆動中に、前記変更タイミングに基づいて、前記キャリア周波数を変更し出力するものである。
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項３に記載の発明は、交流電動機を介してエレベータかごを駆動するために必要な電圧指令を算出するモータ制御装置と、エレベータかごの積載荷重を検出する荷重センサと、交流電動機の加速トルクを予測演算する上位コントローラと、トルク又は電流値の制限値と許容キャリア周波数の制限値を含む、トルク指令値又は前記交流電動機に流れる電流値に対する許容キャリア周波数の関係を内蔵し、入力されたトルク指令値又は前記電流値に基づいてキャリア周波数が前記内蔵した関係における前記許容キャリア周波数の制限値を超えないよう変更し出力するキャリア周波数切替え回路と、前記電圧指令と、前記キャリア周波数切替え回路から出力される前記キャリア周波数に基づいてＰＷＭ制御を行い、前記交流電動機に交流電力を供給する電力変換器と、を備え、前記上位コントローラは、前記エレベータかごの駆動前に、前記積載荷重の検出値と前記加速トルクを用い、前記キャリア周波数の変更タイミングを予測し、前記キャリア周波数切替え回路と前記上位コントローラの少なくとも一方は、前記エレベータかごの駆動中に、前記変更タイミングに基づいて、前記キャリア周波数を変更し出力するものである。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記上位コントローラは、前記エレベータかごの駆動中に、前記予測した変更タイミングと前記キャリア周波数の実際の変更タイミングを比較するものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記上位コントローラは、前記比較により、前記予測した変更タイミングで前記キャリア周波数を実際に変更できなかった回数、及び、前記２つの変更タイミングのズレ時間の少なくとも一方を検出するものである。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発明において、前記キャリア周波数が変更された回数をモニタ可能とするものである。
【０００９】
さらに、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発明において、前記キャリア周波数切替え回路は、前記内蔵した関係を用いて、前記入力されたトルク指令値が前記トルクの制限値を越える場合は当該トルク制限値を出力し、その時点で内部的に設定されているトルク制限値と、前記キャリア周波数切替え回路から出力されたトルク制限値のいずれか小さい値の方で、前記入力されたトルク指令を制限するように構成されたトルクリミッタをさらに備えているものである。
【００１０】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項８に記載の発明は、交流電動機を介してエレベータかごを駆動するために必要な電圧指令を算出するステップと、トルクの制限値と許容キャリア周波数の制限値を含む、トルク指令値に対する許容キャリア周波数の関係に従い、入力されたトルク指令値に基づいてキャリア周波数が前記関係における前記許容キャリア周波数の制限値を超えないよう変更し出力するステップと、前記電圧指令と、前記出力した前記キャリア周波数に基づいてＰＷＭ制御を行い、前記交流電動機により交流電力を供給するステップと、を備えるものである。
【００１１】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項９に記載の発明は、交流電動機を介してエレベータかごを駆動するために必要な電圧指令を算出するステップと、エレベータかごの積載荷重を検出するステップと、交流電動機の加速トルクを予測演算するステップと、トルク又は電流値の制限値と許容キャリア周波数の制限値を含む、トルク指令値又は前記交流電動機に流れる電流値に対する許容キャリア周波数との関係に従い、入力されたトルク指令値又は前記電流値に基づいてキャリア周波数が前記関係における前記許容キャリア周波数の制限値を超えないよう変更し出力するステップと、前記電圧指令と、前記出力した前記キャリア周波数に基づいてＰＷＭ制御を行い、前記交流電動機に交流電力を供給するステップと、前記エレベータかごの駆動前に、前記積載荷重の検出値と前記加速トルクを用い、前記キャリア周波数の変更タイミングを予測するステップと、を備え、前記キャリア周波数を出力するステップと前記加速トルクを予測演算するステップの少なくとも一方では、前記エレベータかごの駆動中に、前記変更タイミングに基づいて、前記キャリア周波数を変更し出力するものである。
【発明の効果】
【００１２】
交流電動機を駆動するトルク指令や交流電動機に流れる電流が制限レベルに達して過負荷状態になると、自動的にキャリア周波数が下がるので、スイッチング素子へのダメージを防止できるので、エレベータの制御装置を長寿命にできるとともに、過負荷状態になった頻度や経年変化がわかるので、定期検査などのメンテナンスを確実に行なえる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる、エレベータの制御装置の構成を示すブロック図
【図２】図１に示すエレベータの制御装置でのベクトル制御器６の詳細ブロック図
【図３】（Ａ）トルクと許容キャリア周波数との関係図、（Ｂ）出力電流と許容キャリア周波数との関係図
【図４】本発明の第２実施形態にかかる、エレベータの制御装置の構成を示すブロック図
【図５】エレベータ駆動時のトルク指令の変化の様子を説明するタイムチャート
【図６】本発明の第３実施形態にかかる、エレベータの制御装置の構成を示すブロック図
【図７】本発明の第４実施形態にかかる、エレベータの制御装置の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の第１実施形態にかかる、エレベータの制御装置の構成を示すブロック図である。
図において、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相からなる交流電源１、電力変換器２、交流電動機３、ベース駆動回路４、上位コントローラ５、ベクトル制御器６、キャリア周波数切替え回路８、電流検出器１１、エンコーダ１２、トラクションシーブ２１、エレベータかご２２、カウンタウェイト２３、荷重センサ２４を備えている。
【００１６】
電力変換器２は、交流電源１を整流して直流電圧に変換し、ベース駆動回路４からのベース信号に基づき、直流電圧をＰＷＭ制御し、電力変換器２が内蔵するスイッチング素子をベースドライブし、交流電動機３に印加して駆動する。
ベース駆動回路４は、ベクトル制御器６からの後述の電圧指令（Ｖ）を出力するのに必要なベース信号を、キャリア周波数切替え回路８からの搬送波、例えば三角波キャリア信号の周波数（Fc信号）に応じて演算し、電力変換器２に出力する。
トラクションシーブ２１は、交流電動機３と連結され、エレベータかご２２及びカウンタウェイト２３を吊るしている。なお、エレベータかご２２には荷重センサ２４を備え、エレベータかご２２の荷重を検出し、検出量をＬｏａｄ信号として上位コントローラ５へ送出する。
上位コントローラ５は、入力される行き先階情報から目標位置を得て、エンコーダ１２からの位置信号（θ）、予め設定された加減速レート、トラクションシーブ２１の直径などの情報を用いて速度指令ωr*に変換して出力するとともに、荷重センサ２４からのＬｏａｄ信号に基づき、起動トルク補償（Ｔload）を出力する。
【００１７】
キャリア周波数切替え回路８は、入力されるトルク指令Ｔrefを元にキャリア信号の周波数Fc指令とトルクリミット値Ｔlimを決定する。キャリア信号の周波数Fc指令はベース駆動回路４へ、トルクリミット値Ｔlimはベクトル制御器６へ送出される。この決定処理については後述する。
電流検出器１１は、交流電動機３に流れる３相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）を電流信号（I）として検出する。
エンコーダ１２は、交流電動機３と接続されていて交流電動機３の位置信号（θ）を検出する。
【００１８】
ベクトル制御器６は、図２に示されるように、上位コントローラ５からの速度指令(ωr*)、キャリア周波数切替え回路８からのトルクリミット（Ｔlim）、電流検出器１０からの電流信号（I）、エンコーダ１２からの位置信号（θ）を入力とし、後述するベクトル制御を行い、電圧指令（Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*）を電圧指令（Ｖ）として出力する。
図２に示されるように、ベクトル制御器６は、速度制御器３１、速度演算器３２、トルクリミッタ３３、電流指令演算器３４、電流制御器(ｑ軸)３５、電流制御器(ｄ軸)３６、座標変換器３７、座標変換器３８、減算器３９〜４１、加算器４２を備えている。
【００１９】
速度制御器３１は、減算器３９で算出された速度指令（ωr*）と後述の速度検出信号（ωr）の差（速度偏差Δωr）がゼロとなるように制御する。加算器４２は、速度制御器３１の出力と、起動トルク補償（Ｔload）とを加算してトルク指令Ｔrefとし、トルクリミッタ３３とキャリア周波数切替え回路８とに出力する。
速度演算器３２は、エンコーダ１２の出力信号の単位時間あたりの変化量を速度検出信号（ωr）として算出する。
トルクリミッタ３３は、事前に設定されたトルクリミット値とキャリア周波数切替え回路８からのトルクリミット値Ｔlimのうちの小さい方でトルク指令Ｔrefをリミットし、リミットされた値をトルク指令Ｔrefとして、電流指令演算器３４へ出力する。
電流指令演算器３４は、入力されるトルク指令Ｔrefを用いて電流指令（Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆ）を算出する。
【００２０】
電流制御器(ｑ軸)３５は、減算器４０で算出された電流指令（Ｉｑｒｅｆ）と後述の電流（ｉｑ）の差（電流偏差ΔＩｑ）がゼロとなるように制御して、電圧指令（Ｖｑｒｅｆ）を算出する。
同様にして電流制御器(ｄ軸)３６は、減算器４１で電流偏差ΔＩｄを算出し、電流偏差（ΔＩｑ）がゼロとなるように制御して電圧指令（Ｖｄｒｅｆ）を算出する。
座標変換器３７は、３相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）を回転座標系の２相電流（ｉｄ、ｉｑ）に変換し、座標変換器３８は、電圧指令（Ｖｄｒｅｆ、Ｖｑｒｅｆ）を、３相電圧指令（Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*）に座標変換し、電圧指令（Ｖ）として出力する。
このように動作して、図１に示すエレベータの制御装置は、交流電動機３を介してエレベータかご２２を目標位置に制御して位置決めする。
【００２１】
次に、キャリア周波数切替え回路８について説明する。図３（Ａ）は、本発明におけるトルクと許容キャリア周波数を示す関係図である。
図において、キャリア周波数Fc1、Fc2とトルクリミットＴlim1、Ｔlim2は、電力変換器２を構成するスイッチング素子の保護のために決められるもので、ユーザはこれらの値は設定変更できないようになっている。なお、この関係は、通常スイッチング素子の損失の大きさで決まり、この2点で決められる範囲の原点側で使用されれば、スイッチング素子へ与えるダメージは許容内にできるものである。
【００２２】
なお、キャリア周波数Fc1、Fc2の値をそれぞれ、ユーザが決定できるキャリア周波数Fの最大値、最小値に決めれば過負荷でない状況でもこの範囲で運転される。これには限定されないが、例えば、Fc1を15kHz、Ｔlim1は150%×インバータ定格トルク、Fc2を2kHz、Ｔlim2は190%×インバータ定格トルクの値が設定される。インバータ定格トルクは、インバータ装置の定格電流相当値が交流電動機３に流れているときの電動機発生トルクを定格トルク（100%）とし、インバータ装置の定格電流と交流電動機３のモータ定数などを用いて決められる。
【００２３】
図１に示されるエレベータの制御装置においては、運転開始前は、キャリア周波数、トルクリミット値はユーザにより設定された値Ｆ、Ｔｌｉｍが設定されている。
運転中は、速度制御器３１で演算されるトルク指令Ｔｒｅｆがキャリア周波数切替え回路８に入力され、キャリア周波数切替え回路８は、そのとき設定されているキャリア周波数Ｆと入力されているトルク指令Ｔｒｅｆの組み合わせで規定される点（Ｔｒｅｆ、Ｆ）が、図３（Ａ）の範囲内にあれば、Ｆｃ信号、Ｔｌｉｍは、ともに前回値と同じ値をそれぞれベース駆動回路４、トルクリミッタ３３へ送出する。もし、範囲外にあれば、Ｆｃ信号、Ｔｌｉｍともにそのとき許容される最大値、つまり図３（Ａ）に示すグラフ上の値を、それぞれベース駆動回路４、トルクリミッタ３３へ送出する。
こうして、キャリア周波数切替え回路８は、入力されるトルク指令Ｔｒｅｆとキャリア信号の周波数Ｆｃの関係が、図３（Ａ）に示される範囲内になるようにしている。
なお、キャリア信号の周波数Ｆｃの設定分解能がない場合は、上記範囲の内側に量子化した値を用いればよい。
【００２４】
このようにして、キャリア周波数切替え回路８は、トルク指令Ｔrefに応じたキャリア信号の周波数Fc指令とトルクリミット値Ｔlimを出力するので、トルク指令Ｔrefが大きくなるとキャリア信号の周波数Fcを自動的に下げることができる。
また、上記説明では、キャリア信号の周波数Fcが下がると、電力変換器２を構成するスイッチング素子の保護レベルが上がるので、その分トルクリミット値を上げるように説明したが、キャリア信号の周波数Fcは可変させるがトルクリミット値は変更せず、スイッチング素子の保護に余裕をもたせるようにしてもよい。
【００２５】
本発明の第１実施例にかかるエレベータの制御装置はこのような構成で制御されるで、以下のような作用効果を奏する。
交流電動機を駆動するトルク指令が制限レベルに達して過負荷状態になると、自動的にキャリア周波数が下がるので、スイッチング素子にダメージを与えることなく運転を継続することができる。
【実施例２】
【００２６】
図４は、本発明の第２の実施形態を説明するエレベータの制御装置の構成を示すブロック図である。
図４に示す構成が、図１と異なるところは、第１の実施形態では、交流電動機３を駆動するのにベクトル制御器６を用いていたのに対し、第２の実施形態では、Ｖ／ｆ制御器７を用いる構成とし、キャリア周波数切替え回路８を８’に変更しているところである。
上記以外のその他の構成は、第１実施形態（図１）と同様であるので、第１実施形態と同様の箇所については説明を省略し、同符号を用いている。
【００２７】
Ｖ／ｆ制御器７は、出力電圧を周波数にほぼ比例して上昇させる制御，即ち電圧／周波数が一定（Ｖ／ｆ＝一定）となるように制御する。Ｖ／ｆ制御器７の出力として求まる電圧指令（Ｖ）は、ほぼ周波数指令に比例したＶｑｒｅｆと、ゼロであるＶｄｒｅｆを、座標変換して得られる値である。これらを得る演算式は周知であるので、ここではその説明は省略する。
【００２８】
次に、キャリア周波数切替え回路８’の具体的動作を説明する。図３（Ｂ）は、本発明におけるインバータ出力電流と許容キャリア周波数を示す関係図である。なお、インバータ出力電流と交流電動機３に流れる電流は同一である。
図において、キャリア信号の周波数Fc1、Fc2とインバータ出力電流のリミット値Ｉlim1、Ｉlim2は、電力変換器２を構成するスイッチング素子の保護のために決められるもので、ユーザはこれらの値は設定変更できないようになっている。なお、この関係は、通常スイッチング素子の損失の大きさで決まり、この2点で決められる範囲の原点側で使用されれば、スイッチング素子へ与えるダメージは許容内にできるものである。これには限定されないが、例えば、Fc1を15kHz、Ｉlim1は150%×インバータ定格電流、Fc2を2kHz、Ｉlim2は190%×インバータ定格電流の値が設定される。
【００２９】
図４に示されるエレベータの制御装置においては、運転開始前は、キャリア周波数はユーザにより設定された値Ｆが設定されている。
運転中は、電流検出器１１で検出される電流信号（Ｉ）がキャリア周波数切替え回路８’に入力され、キャリア周波数切替え回路８’は、電流信号（Ｉ）の大きさをＩoutとして演算し、そのとき設定されているキャリア周波数Ｆと電流の大きさＩoutの組み合わせで規定される点（Ｉout、Ｆ）が、図３（Ｂ）の範囲内にあれば、Ｆｃ信号を前回値と同じ値をベース駆動回路４へ送出する。もし、範囲外にあれば、Ｆｃ信号はそのとき許容される最大値、つまり図３（Ｂ）に示すグラフ上の値をベース駆動回路４へ送出する。
こうして、キャリア周波数切替え回路８’は、電流の大きさＩoutとキャリア信号の周波数Ｆｃの関係が、図４に示される許容関数で決まる範囲以内になるようにしている。
なお、キャリア信号の周波数Ｆｃの設定分解能がない場合は、上記範囲の内側に量子化した値を用いればよい。
【００３０】
このようにして、キャリア周波数切替え回路８’は、インバータ出力電流の大きさＩoutに応じたキャリア信号の周波数Fc指令を出力するので、インバータ出力電流Ｉoutが大きくなるとキャリア信号の周波数Fcを自動的に下げることができる。
また、上記説明では、キャリア信号の周波数Fcが下がると、電力変換器２を構成するスイッチング素子の保護レベルが上がるとし、その分電流リミット値を上げるように説明したが、キャリア信号の周波数Fcは可変させるが電流リミット値は変更せず、スイッチング素子の保護に余裕をもたせるようにしてもよい。
さらに、図示していないが、Ｖ／ｆ制御ではインバータ出力電流Ｉoutを抑制するストール防止機能を有する場合があるが、このような場合には実施例１のベクトル制御でＴlimを可変した際と同様に、キャリア周波数切替え回路８’で決定されるＩlimの値を参照してストール防止機能におけるストールレベルを変更するようにしてもよい。
【００３１】
本発明の第２実施例にかかるエレベータの制御装置はこのように構成で制御されるので、電動機制御がＶ／ｆ制御で行なわれる場合にも、過負荷状態になると、自動的にキャリア周波数が下がるので、スイッチング素子にダメージを与えることなく運転を継続することができる。
【実施例３】
【００３２】
図６は、本発明の第３の実施形態を説明するエレベータの制御装置の構成を示すブロック図である。図６に示す構成が、第１の実施形態（図１）と異なるところは、上位コントローラを５から５’へ、キャリア周波数切替え回路を８から９へ変更しているところであり、その他の構成は、第１実施形態（図１）と同様であるので、その説明を省略し、同符号を用いている。
【００３３】
なお、第３の実施形態は、一般にエレベータでは、加減速レートは試運転時に一旦決められると後は変更せずに一定であること、運転途中では荷重は変化しないこと、さらには、トルクが最大になるのは加減速時であることから、運転開始時の積載荷重が分かれば運転中のどのタイミングで、トルク指令Ｔrefがトルクリミットに達するかを把握できるとの考えに基づいている。
【００３４】
まず、図５を用いてエレベータ駆動時のトルク指令の変化の様子を説明する。図５はエレベータ上昇時のトルク指令の変化を各信号とともにタイムチャートで示したものである。図において、（ａ）行き先階指令、（ｂ）運転指令、（ｃ）ブレーキ指令、（ｄ）速度指令ωｒ*、（ｅ）加速度指令、（ｆ）トルク指令、（ｇ）Ｆｃ信号を示している。
【００３５】
次に、このタイムチャートを説明する。
上位コントローラ５’にエレベータかご２２内にある行き先階指令が入力されると、その目標位置に見合う指令が決定される。その後、図示されていないが、エレベータの扉が閉まり、エレベータの運転指令（ｂ）がＯＮとなる。その際、荷重センサ２４からのＬｏａｄ信号を基に起動トルク補償（Ｔload）が演算されベクトル制御器６へ出力される。なお、（ｆ）トルク指令を示す(1)の部分が、起動トルク補償（Ｔload）に相当する値である。
【００３６】
次に、トルク指令が起動トルク補償（Ｔload）に達すると、速度制御が開始され、（ｃ）のブレーキを緩める指令が出力され、（ｄ）の速度指令ωｒ*が設定されたＳ字を含む加速レートに従い、ゼロから徐々に大きくなる。これに伴い、（ｆ）のトルク指令は上昇後、加速レートが緩やかになるに従いトルク指令は小さくなる。このとき、エレベータかご２２における荷重や加速レートの設定によっては、トルク指令はトルクリミットにかかる区間(5)の部分が生じる。
【００３７】
速度指令ωｒ*が一定になると、トルク指令はエレベータかご２２における荷重による値のみとなり、減速になるに従ってトルク指令はゼロへ向かい、状況によってトルク指令は負となり、さらにトルクリミットにかかる区間を生じる。この部分は図示していない。
エレベータかご２２が目標位置に到達し、速度指令ωｒ*がゼロになると、ブレーキを締める指令が出力され、速度制御は終了する。このようにして、エレベータ駆動時の各信号は変化する。
【００３８】
なお、上記では上位コントローラ５’から出力される速度指令ωｒ*は、設定されたＳ字を含む加速レートに従って変化すると説明したが、（ｅ）加速度指令をまず決定し、この値を積分するようにして、速度指令ωｒ*を演算するようにしてもよい。
【００３９】
図５のタイムチャートを見ても明らかなように、行き先階が決定すると、Ｓ字を含む加速レートは、予め決定されているので加速度指令は予め決定される。さらに、運転中のトルク指令Ｔrefは、加速度指令に荷重センサ２４からのＬｏａｄ信号を基に起動トルク補償（Ｔload）が、加速度指令に加算されたものであり、加速時と減速時のトルク指令の大きさは、起動トルク補償（Ｔload）（(1)の部分）だけ上方向にシフトしたものとなっている（図中、(2)と(3)の大きさは同一）。
したがって、行き先階と起動開始時のＬｏａｄ信号が決定すれば、どのタイミングでトルク指令Ｔｒｅｆがトルクリミットにかかるかは、判別可能である。
なお、トルク指令がトルクリミットＴlim1にかかるタイミングでは、キャリア周波数をFc1から下げてトルクリミットを大きくすることができるので、実際の運転ではトルクリミットにかからない運転となる。
【００４０】
そこで、行き先階で決まる加速度指令に起動開始時のＬｏａｄ信号を加算した値が、トルクリミットより大きくなるタイミングを、例えば速度指令ωｒ*がゼロから上昇する点、あるいは減速を開始する点を基準とし、(4)で図示した時間を記憶すれば、どの時点でトルク指令がトルクリミットにかかるか把握できる。なお、（ｇ）のFc信号の変化の傾きの部分についても、最大トルクに達する時間とその値、そのときの許容キャリア周波数が事前に把握できるので、これらの値を用いて決定すればよい。
このようにして、上位コントローラ５’は、事前に速度指令ωｒ*の変化タイミングからの時間関数でキャリア信号の周波数を決定することができるので、事前に過負荷状態になるタイミングを知り、それを避ける運転が可能となる。
【００４１】
また、エレベータ駆動中においては、上位コントローラ５’は、上記のようにして決定したキャリア信号の周波数（Fc信号）をキャリア周波数切替え回路９に送出し、キャリア周波数切替え回路９は、そのFc信号の値と図３（Ａ）の関係図を用いてトルクリミットＴlimを算出し、ベクトル制御器６へ出力する。
【００４２】
なお、上記ではトルク指令は、行き先階で決まる加速度指令に起動開始時のＬｏａｄ信号を加算した値で決定すると説明したが、予めエレベータの機械効率を測定し、これを加速度指令に加算して参照すれば、更に精度よく実施できる。
また、このエレベータ駆動前の動作は、荷重センサ２４の出力が変化するたびに行なわれる必要があるので、エレベータの扉を閉める動作に入ってから行なうと都合がよい。
さらには、上位コントローラ５’は、キャリア周波数切替え回路９がキャリア信号の周波数Fcを許容範囲内で可変させても、トルク指令がトルクリミットにかかることも事前に知ることができる。このような場合には、エレベータが駆動されないように、例えば、エレベータかご２２に付けられたブザーを鳴らすなどしてインターロックを取るようにすれば、安全なエレベータ用インバータ装置を提供することができる。
【００４３】
本発明の第３実施例にかかるインバータ装置はこのように構成で制御されるので、以下のような作用効果を奏する。
インバータ装置におけるトルク指令が制限レベルに達することを事前に予測し、しかも制限レベルに達する前に自動的にキャリア周波数を下げることができる。
【００４４】
上記のいずれの実施形態においても、スイッチング素子のスイッチング損失を減少させ、スイッチング素子の寿命を短くすることなくすとともに、トルクリミット値又は出力電流リミット値を大きくすることができるので、過負荷状態に陥っても大きな電流容量が確保できる。
【実施例４】
【００４５】
図７は、本発明の第４の実施形態を説明するエレベータの制御装置の構成を示すブロック図である。図７に示す構成が、第２の実施形態（図４）と異なるところは、上位コントローラを第２の実施形態である５から５’’へ、キャリア周波数切替え回路を８’から１０へ変更しているところであり、その他の構成は、第２実施形態（図４）と同様であるので、その説明を省略し、同符号を用いている。
【００４６】
なお、第４の実施形態は、上位コントローラ５’’はトルク指令をベースにして過負荷状況を把握し、キャリア周波数切替え回路１０はインバータ出力電流の大きさをベースにして過負荷状況を把握して、この過負荷検出の回数やタイミングの差をモニタすることで、定期検査などのメンテナンス時にエレベータ装置の異常を確実に検出可能とするものである。
【００４７】
上位コントローラ５’’は、第３の実施形態における上位コントローラ５’と同様の動作により、エレベータ駆動中にキャリア信号の周波数をFc’信号を演算しておく。
キャリア周波数切替え回路１０は、第２の実施形態と同様の動作により、キャリア信号の周波数（Fc信号）を演算し、ベース駆動回路４の他に上位コントローラ５’’にも送出するようにする。
上位コントローラ５’’は、キャリア周波数切替え回路１０からのFc信号と、自身で事前に演算したFc’信号を比較することで、過負荷とした回数やタイミングの差異を把握できる。
上位コントローラ５’’は、過負荷とした回数の差をカウントし、そのカウント値を表示あるいは他の機器で送出するようにすれば、エレベータ装置の異常を示すデータとして使用できる。また、タイミングの差異を表示あるいは送出してもよい。
【００４８】
また、エレベータの荷重状況が変化しないと想定される用途では、キャリア周波数切替え回路１０からのFc’信号のみをカウントし、表示したり送出したりしてもよい。
さらには、図１及び図４において、キャリア周波数切替え回路８あるいは８’で決定されるFc信号を上位コントローラ５へ送出するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００４９】
本発明の第４実施例にかかるインバータ装置はこのように構成で制御されるので、以下のような作用効果を奏する。
エレベータの制御装置の経年変化を知ることができるので、定期検査といったメンテナンス時に確実に異常状態を把握することができる。
【００５０】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、適宜変形可能である。
例えば、インバータ装置のベクトル制御の例では、エンコーダを用いた構成にしたが、速度や位置情報は、磁束オブザーバなどを用いて演算で得る構成にして実施してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  交流電源
２  電力変換器
３  交流電動機
４  ベース駆動回路
５、５’、５’’  上位コントローラ
６  ベクトル制御器
７  Ｖ／ｆ制御器
８、８’、９、１０  キャリア周波数切替え回路
１１  電流検出器
１２  エンコーダ
２１  トラクションシーブ
２２  エレベータかご
２３  カウンタウェイト
２４  荷重センサ
３１  速度制御器
３２  速度演算器
３３  トルクリミッタ
３４  電流指令演算器
３５  電流制御器(ｑ軸)
３６  電流制御器(ｄ軸)
３７、３８  座標変換器
３９、４０、４１  減算器
４２  加算器
【図１】
0005446627.tif 000002
【図２】
0005446627.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005446627.tif 000007
【図７】
0005446627.tif 000008