(57)【要約】  零速から低速域を含む全速度領域で安定なベクトル制御が位置センサレス駆動制御で実現可能なエレベータ制御装置を得る。エレベータのかご室の速度制御をトルクフィードフォワード制御で行うと共にかご室の静止保持に必要なトルクに基づいて駆動指令を生成してかご室を昇降する永久磁石同期モータをベクトル制御する駆動指令出力手段を備えた。速度指令を決定する速度指令決定手段、速度指令を理想速度指令に変換するモデル規範制御器、かご室を昇降させる永久磁石同期モータの磁極の速度推定値を推定する磁極速度推定器、モデル規範制御器の理想速度指令が所定速度以下の間は理想速度指令を、所定速度を超えたら速度推定値を出力する推定速度切替器、推定速度切替器が理想速度指令出力中はトルクフィードフォワード制御、速度推定値出力中は速度フィードバック制御を行う駆動指令出力手段を含む。
2011096119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータのかご室の速度制御をトルクフィードフォワード制御にて行うと共に、前記かご室の静止保持に必要なトルクに基づいて駆動指令を生成して、前記かご室を昇降する永久磁石同期モータをベクトル制御する駆動指令出力手段を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項２】
静止保持トルクを出力する荷重検出器と、
速度指令を決定する速度指令決定手段と、
前記速度指令を理想トルク指令に変換するモデル規範制御器と、
前記理想トルク指令と前記静止保持トルクとの和に基づく前記駆動指令を出力する駆動指令出力手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御装置
【請求項３】
速度指令を決定する速度指令決定手段と、
前記速度指令を理想速度指令に変換するモデル規範制御器と、
かご室を昇降させる永久磁石同期モータの磁極の速度推定値を推定する磁極速度推定器と、
前記モデル規範制御器の理想速度指令が予め設定した所定速度以下の間は前記理想速度指令を出力し、前記所定速度を超えたら前記磁極速度推定器の速度推定値へ切替えて出力する推定速度切替器と、
前記推定速度切替器が前記理想速度指令を出力している間はトルクフィードフォワード制御を行い、前記速度推定値を出力している間は速度フィードバック制御を行なう駆動指令出力手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御装置。
【請求項４】
速度指令を決定する速度指令決定手段と、
前記速度指令を理想速度指令に変換するモデル規範制御器と、
かご室を昇降させる永久磁石同期モータの磁極の速度推定値を推定する磁極速度推定器と、
前記磁極速度推定器の速度推定値が収束するまでは前記理想速度指令を出力し、前記速度推定値が収束した後は前記速度推定値へ切替えて出力する推定速度切替器と、
前記推定速度切替器が前記理想速度指令を出力している間はトルクフィードフォワード制御を行い、前記速度推定値を出力している間は速度フィードバック制御を行なう駆動指令出力手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御装置。
【請求項５】
駆動指令出力手段がかご室を昇降させる永久磁石同期モータをベクトル制御するためのｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令と磁極角度推定値を駆動指令として出力し、
前記ｄ軸電圧指令を求めるための、静止保持トルクに従ったｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令作成器をさらに備えたことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のエレベータ制御装置。
【請求項６】
駆動指令出力手段がかご室を昇降させる永久磁石同期モータをベクトル制御するためのｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令と磁極角度推定値を駆動指令として出力し、
前記ｄ軸電圧指令を求めるための、走行時の最大の静止保持トルクに基づくｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令作成器をさらに備えたことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のエレベータ制御装置。
【請求項７】
駆動指令出力手段がかご室を昇降させる永久磁石同期モータをベクトル制御するｄ軸電流指令に基づくｄ軸電圧指令とｑ軸電流指令に基づくｑ軸電圧指令と磁極角度推定値を駆動指令として出力し、
前記ｄ軸電圧指令を求めるための、ｑ軸電流指令とｄ軸電流指令の比が一定となるｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令作成器をさらに備えたことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のエレベータ制御装置。
【請求項８】
駆動指令出力手段が、静止保持可能なｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を出力するまでエレベータのブレーキを開放させないブレーキ制御部を含むことを特徴とする請求項５から７までのいずれか１項に記載のエレベータ制御装置。
【請求項９】
ｄ軸電流指令作成器は、推定速度を用いた速度フィードバック制御時には、指令値を切り替え磁極位置安定化のための正のｄ軸電流を流さないことを特徴とする請求項５から７までのいずれか１項に記載のエレベータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エレベータ制御装置、特に永久磁石同期モータを用いたエレベータ巻上機の磁極位置検出器を使用しない位置センサレス制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力変換器による可変電圧及び可変周波数の電圧を元に制御される永久磁石同期モータをベクトル制御するためには電機子電流の大きさだけではなく、磁極位置に応じた位相で電機子電流を流す必要があるため、常時永久磁石同期モータの磁極位置を把握する必要がある。【０００３】
通常、永久磁石同期モータには磁極位置の把握のために磁極位置検出器が取り付けられているが、近年、例えばエンコーダ等の磁極位置検出器を持たない位置センサレス駆動技術が盛んに研究されている。【０００４】
永久磁石同期モータでの磁極位置推定には回転子の回転によって生じる誘起電圧の磁極位置依存性を用いるものと、突極性を持ったモータのインンダクタンスの磁極位置依存性を利用して高周波電圧を印加して電流応答によって磁極位置を推定するものがある。誘起電圧を用いる方式では突極性の無いモータでも磁極位置推定が可能であるが、零速および低速では磁極位置の推定ができない、または困難であるといった欠点が有る。以下で用いる低速とは、使用するモータ内での定格速度に対する相対的な速度であり、特に誘起電圧方式で発生する誘起電圧が小さくＳ／Ｎ比の低下により速度の推定が不可能ではないが、推定誤差が大きく、制御できない速度域をさす。突極性を用いたものは始動性に優れるが突極性をもったモータでないと磁極位置が推定できないといった欠点がある。【０００５】
エレベータ巻上機では突極性をもたないモータにおいて、ブレーキを開放し、磁極位置をインダクタンスの位置依存性を用いて誘起電圧より推定し、推定後はエンコーダを用いて磁極位置の変化を検出するものがある(例えば下記特許文献１参照)。また、突極性のある永久磁石同期モータを用いてそのインダクタンスの突極性を利用して磁極位置を推定し、位置センサであるエンコーダなしでモータ制御を行なうものがある(例えば下記特許文献２参照)。又、誘起電圧を用いる方式では起動時や停止時に同期引き込みによるトルク制御によって制御を行なうといった方式が検討されている(例えば下記特許文献３参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−７８８７８号公報
【特許文献２】特表２００４−５１４３９２号公報
【特許文献３】特開２００８−２４５４１１号公報
【特許文献４】特開２００４−０３２９０７号公報
【特許文献５】特開２００１−１９００９９号公報
【特許文献６】特許第３７３５８３６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】金原義彦  著、「ＰＭ電動機の位置センサレス制御」、電機学会誌    Ｄ論、Vol.１２３、No.５、２００３年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような従来の誘起電圧を用いた永久磁石同期モータの位置センサレス駆動では、零速および低速では誘起電圧が小さくＳ／Ｎ比が低下するため、速度推定が不可能ではないが、推定誤差が大きく制御不可能であることにより、速度指令とは逆方向に逆転して走行してしまう危険性があった。【０００９】
突極性を持つ永久磁石同期モータでは、そのインダクタンスの位置依存性から電圧を印加した時の電流応答が磁極の位置で異なる。この磁極位置は、モータ動作に寄与しないモータの駆動周波数よりも高周波の電圧(インバータキャリアの三角波の１／２の周波数の整数倍)を印加し、その電流応答を見ることで推定できる。高周波電圧印加による磁極位置推定は速度依存性を持たないため、この手法により、零速及び低速でも磁極位置が推定可能となる。【００１０】
しかし突極性の無い円筒型の永久磁石同期モータではこの手法が使えない。そこで(例えば上記特許文献３に記載があるように)、円筒型の永久磁石同期モータでは起動時や停止時の同期引き込みによって静止保持及び低速制御を行なっている。しかしながら(上記特許文献３では)、停止時に負荷を加えると、ランプ状に増加するモータ電流を流すため、トルク電流が安定な大きさにいたるまでは時間がかかり、一時的に逆転して走行する可能性があった。【００１１】
この発明は、突極性の無い円筒型の永久磁石同期モータにおいても、零速から低速域を含む全速度領域で安定なベクトル制御を位置センサレス駆動制御で実現したエレベータ制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、エレベータのかご室の速度制御をトルクフィードフォワード制御にて行うと共に、前記かご室の静止保持に必要なトルクに基づいて駆動指令を生成して、前記かご室を昇降する永久磁石同期モータをベクトル制御する駆動指令出力手段を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置にある。
例えば、速度指令を決定する速度指令決定手段と、前記速度指令を理想速度指令に変換するモデル規範制御器と、かご室を昇降させる永久磁石同期モータの磁極の速度推定値を推定する磁極速度推定器と、前記モデル規範制御器の理想速度指令が予め設定した所定速度以下の間は前記理想速度指令を出力し、前記所定速度を超えたら前記磁極速度推定器の速度推定値へ切替えて出力する推定速度切替器と、前記推定速度切替器が前記理想速度指令を出力している間はトルクフィードフォワード制御を行い、前記速度推定値を出力している間は速度フィードバック制御を行なう駆動指令出力手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
この発明では、突極性の無い円筒型の永久磁石同期モータにおいても、零速から低速域を含む全速度領域で安定なベクトル制御が位置センサレス駆動制御で実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明によるエレベータ制御装置を備えたエレベータシステムの構成の概略を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるエレベータ制御装置を含む図１のエレベータシステムの制御系の構成を示す図である。
【図３】この発明によるエレベータ制御装置のモデル規範制御器の内部構造の一例を示す図である。
【図４】この発明によるエレベータ制御装置の磁極位置推定器の内部構造の一例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるエレベータ制御装置を含む図１のエレベータシステムの制御系の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
この発明は、突極性の無い円筒型の永久磁石同期モータにおいても、零速から低速域を含む全速度領域で安定なベクトル制御を位置センサレス駆動制御で実現するものである。
これにより、負荷を加えた状態でも静止保持及び低速での制御を安定に行なうことが可能になる。以下では、永久磁石同期モータで一般に使用されているように、回転座標系として回転子の永久磁石がつくる磁束の方向(永久磁石の中心軸の方向)をｄ軸とし、それと電気的、磁気的に直交する軸をｑ軸に設定して説明する。また以下で用いる正のｄ軸電流とは強め界磁を行う電流方向、負のｄ軸電流とは弱め界磁を行う電流方向と定義する。
【００１６】
この発明に係るエレベータ制御装置では、誘起電圧方式では発生する誘起電圧が小さくＳ／Ｎ比の低下により速度の推定ができない零速及び低速での制御をトルクフィードフォワード制御にて行い、前記速度よりも速い速度では誘起電圧による磁極位置・速度推定値に基づきフィードバック制御を行うとともに、トルクフィードフォワード制御で必要な加速トルクはモデル規範制御器によって求め、静止保持に必要なトルクは荷重検出装置によって求める構成としたものである。
【００１７】
以下、この発明によるエレベータ制御装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１８】
実施の形態１．
図１はこの発明によるエレベータ制御装置を備えたエレベータシステムの構成の概略を示す図である。エレベータのかご室１とカウンターウェイト２は互いに主ロープ３によってつながっており、綱車４につるべ式に吊られている。綱車４は主ロープ３によりエレベータを駆動する永久磁石同期モータ５にも連結しており、かご室１は永久磁石同期モータ５の動力で昇降する。又、永久磁石同期モータ５にはブレーキ６が取り付けられており、ブレーキ６によって綱車４を制動する。ブレーキ６はかご室１を直接制動するかごブレーキでもよく、ロープを制動するロープブレーキでもよい(詳細図示省略)。制御盤７には永久磁石同期モータ５を駆動させる電力変換器や、この電力変換器への制御信号(三相電圧指令)を生成するこの発明によるエレベータ制御装置の主要部が格納されている。
【００１９】
図２はこの発明の実施の形態１によるエレベータ制御装置を含む図１のエレベータシステムの制御系の構成を示す図である。図２に示すように、エレベータ制御装置の出力する電圧指令(制御信号)に従い制御盤７内(外側の場合もある)に設けられた例えばインバータで構成される電力変換器８が可変電圧及び可変周波数(ＶＶＶＦ)の電圧を出力し、この可変電圧可変周波数電圧により永久磁石同期モータ５は駆動制御される。電力変換器８と永久磁石同期モータ５の間には各相毎に電流センサ９ａ〜９ｃが設けられており、永久磁石同期モータ５の各相(ｕ相、ｖ相、ｗ相)に流れる相電流を検出する。一般的には平衡三相電流が用いられるため三相の内の二相のみ(例えばｕ相とｖ相)に電流センサが取り付けられていることもある。
【００２０】
エレベータ制御装置は例えば、モデル規範制御器１０、速度制御器１１、電流制御器１２、推定速度切替器１３、磁極位置推定器１４、座標変換器１５ａ，１５ｂ、荷重検出器１６、磁極速度推定器１７、速度指令決定手段１９を含む。これらは例えばこれらの機能を構築した１つのコンピュータでも構成しうる。
【００２１】
速度指令決定手段１９は、現在のかご室１がいる階床と、かご室１内でのかご呼び指令、さらに各階床の乗場での乗場呼び指令(これらを図２の符号Ｃで示す)の入力状況に従って速度指令値を決定し、エレベータ制御装置はこの速度指令値に従って電力変換器８への三相電圧(電圧指令)を算出する。
【００２２】
エレベータ制御装置の制御により、エレベータはベクトル制御されている。座標変換器１５ａ，１５ｂは磁極位置推定器１４の出力である磁極角度をベクトル変換するものである。座標変換器１５ａは電流センサ９ａ〜９ｃで検出された相電流値を磁極位置推定器１４の出力する磁極角度を元に回転座標である互いに直交するｄｑ座標に変換するものである。また、座標変換器１５ｂは電流制御器１２からのｄｑ座標の電圧指令を磁極位置推定器１４の磁極角度を元に三相電圧の電圧指令にベクトル変換するものである。
【００２３】
図３に規範モデルが完全剛体であるとした場合のモデル規範制御器１０の内部構造の一例を示す。モデル規範制御器１０は、速度指令決定手段１９の出力である速度指令ωrefを入力として、理想速度指令ωideal及び理想トルク指令τidealを出力するものである。図３において、減算器１０ｃは、速度指令ωrefと理想速度演算器１０ｂからの理想速度指令ωidealとの減算を行う。理想トルク演算器１０ａはエレベータを剛体モデルとみなした内蔵する規範モデルに基づいて、減算器１０ｃの出力に従い速度指令ωrefを実現するために下記式(１)の上側の式により理想トルクを演算し理想トルク指令τidealを出力する。理想速度演算器１０ｂは、理想トルク演算器１０ａの出力に従い、下記式(１)の下側の式により理想速度を演算し理想速度指令ωidealを出力する。
【００２４】
モデル規範制御器１０は、エレベータが理想的に規範モデルとして振舞うものとして、速度指令と規範モデルよりエレベータの加速に必要なトルクさらに速度を演算し、理想トルク指令、理想速度指令を出力する。
【００２５】
このとき速度指令ωrefと理想トルク指令τidealと理想速度指令ωidealの関係を式(１)で表す。
【００２６】
τideal＝ＪｍＫ(ωref−ωideal)
(１)
ωideal＝τideal／(Ｊｍ・ｓ)
【００２７】
但し、Ｋを応答速度とし、Ｊｍをエレベータの剛体モデル(イナーシャ)とする。なお実際には規範モデルは完全剛体モデルとは限らず、バネ・マス・ダンパーモデルや有限要素モデルの場合もありうる。
【００２８】
推定速度切替器１３は、モデル規範制御器１０の出力の理想速度指令ωidealと磁極速度推定器１７による速度推定値ωestを入力としてそのどちらかを推定速度として出力する。推定速度切替器１３の出力の切替えは、モデル規範制御器１０の出力の理想速度指令ωidealが予め設定した所定速度以下ではモデル規範制御器１０の理想速度指令ωidealを出力し、速度指令の値が上記所定速度を超えたら、出力を上記理想速度指令から磁極速度推定器１７による速度推定値ωestへと切替える。また理想速度指令ωidealが上記所定速度以下になったときは出力を磁極速度推定器１７の速度推定値ωestからモデル規範制御器１０の理想速度指令ωidealへと切替える。
【００２９】
または、推定速度切替器１３の出力の切替えは、磁極速度推定器１７の速度推定値ωestが収束(収束とは、推定値が発散せずに推定が完了する状態)するまでは理想速度指令ωidealを出力し、磁極速度推定器１７の速度推定値ωestが収束した後は出力を、モデル規範制御器１０の理想速度指令から磁極速度推定器１７による速度推定値ωestへと切替える。
【００３０】
速度制御器１１は、モデル規範制御器１０の理想速度指令ωidealと、推定速度切替器１３の出力である理想速度指令ωidealまたは速度推定値ωestを入力し、これらの差分を求めこれに従った電流指令を出力する。
【００３１】
荷重検出器１６は、例えばかご室１または昇降路内に取り付けられた秤装置(図示省略)で、かご室１の重さＷcarと乗客の重さＷpeopleの和を検出し、または、かご室１と乗客の重さの和(Ｗcar＋Ｗpeople)とカウンターウェイト２の重さＷweightの差(永久磁石同期モータ５での回転モーメント)を検出し(なおカウンターウェイト２の重さＷweightは予めメモリ(図示省略)に格納されたものでもよい)、かご室１が落下せずに静止保持するのに必要なトルク(以後静止保持トルクと呼ぶ)τholdを演算し出力するものである。またはτholdを電流換算したものを出力する。なおこの演算は荷重検出器１６内で行ってもよいし、電流制御器１２内で行ってもよい。静止保持トルクτholdは綱車４の半径をＲsとして(２)式で表される。
【００３２】
τhold＝(Ｗcar＋Ｗpeople−Ｗweight)Ｒs        (２)
【００３３】
電流制御器１２は電圧指令を出力するものである。トルク電流であるｑ軸電流はモデル規範制御器１０の出力である理想トルク指令τidealと速度制御器１１の出力である電流指令をトルク換算したものの和を、かご室１の加速に必要なトルク(以後加速トルクと呼ぶ)τaccとして、τaccを電流換算したものと、荷重検出器１６の出力である静止保持トルクτholdを電流換算したものの和をｑ軸の電流指令値とする。電流制御器１２の出力するｑ軸の電圧指令Ｖqは、座標変換器１５ａの出力であるｑ軸の電流値Ｉqとｑ軸の電流指令値との差分がゼロとなるよう出力される。ここでｑ軸電流指令値は、(τacc＋τhold)の電流換算値である。そして、電流制御器１２の出力するｄ軸の電圧指令Ｖdは、予め設定された所定のｄ軸電流指令値と座標変換器１５ａの出力であるｄ軸の電流値Ｉdとの差分がゼロとなるよう出力される。なお、電圧指令と電流指令はモータモデルを用いて変換される。
【００３４】
電流制御器１２の出力である電圧指令Ｖd，Ｖqは、座標変換器１５ｂによってベクトル変換され、電圧指令Ｖu，Ｖv，Ｖwとなる。電圧指令Ｖu，Ｖv，Ｖwはエレベータ制御装置の出力となり、電力変換器８に入力される。
【００３５】
磁極速度推定器１７は、例えば、上記非特許文献１に示された磁束オブザーバーである。電流制御器１２の出力する電圧指令と、電流センサ９ａ〜９ｃで得られた相電流を座標変換器１５ａでｄｑ軸に座標変換した電流値を用いて磁極の位置(角度)及び磁極の速度を推定するものが一例として挙げられる。
【００３６】
図４に磁極位置推定器１４の内部構造の一例を示す。磁極位置推定器１４は、静止時磁極位置推定器１４ａと積分器１４ｂと加算器１４ｃを有し、推定速度切替器１３の出力である推定速度を入力として、磁極角度を推定するものである。磁極角度とは永久磁石同期モータ５の回転子である永久磁石のＮ極の静止直行二軸であるαβ座標系におけるα軸(通常ｕ相に一致させる)とのなす角度をさすものである。磁極位置推定器１４の出力である磁極角度は、静止時磁極位置推定器１４ａの出力である静止時の磁極位置であるθ0を初期値としこれに、推定速度切替器１３の出力(推定速度)を積分器１４ｂで積分したものを加算器１４ｃで加算したものである。
【００３７】
上記の静止時磁極位置推定器１４ａは、例えば上記特許文献４に示されており、磁気飽和を起こす大きさの電流を静止座標系における回転電流として流し、その電圧応答に従って静止時の磁極位置を推定するものがある。
【００３８】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるエレベータ制御装置を含む図１のエレベータシステムの制御系の構成を示す図である。図５では図１の構成にｄ軸電流指令作成器１８が加えられ、ｄ軸電流指令作成器１８の出力であるｄ軸電流指令値をｄ軸の電流指令とする。座標変換器１５ａの出力であるｄ軸の電流値Ｉdとｄ軸電流指令値の差分を入力として、電流制御器１２はｄ軸の電圧指令Ｖdを出力する。すなわち電流制御器１２が予め設定された所定のｄ軸電流指令値の代わりにｄ軸電流指令作成器１８のｄ軸電流指令値を使用する。ｄ軸電流指令作成器１８は荷重検出器１６の静止保持トルク(τhold)に従ってｄ軸電流指令値を求める。
【００３９】
次にｄ軸電流制御を行なう理由を説明する。フィードフォワード制御はパラメータに誤差や外乱が無ければ指令通りの動作をする。しかし、フィードフォワード制御は現在の速度・位置が分からないという欠点がある。そのため推定角度に誤差が有ると、座標変換の際にｑ軸電流のトルク有効成分が減少し、かごの静止保持に必要なトルクを発揮できず速度指令に対して逆転して走行してしまい、さらに推定角度がずれ発揮トルクが零になると最終的には自由落下してしまう。これを防ぐためにｄ軸に正の電流を流してフィードフォワード制御を行うことを考える。
【００４０】
上記特許文献５，６に示された、正のｄ軸電流を流すと、磁極ずれがあった場合にｄ軸電流がトルク成分を持つ。そのトルク成分の方向は磁極ずれを妨げる方向である。又、ｄ軸電流によるトルク成分の大きさはｄ軸電流の大きさと磁極ずれ角の正弦に比例する。即ち、正のｄ軸電流を流すと、角度のずれが正しい磁極位置の±９０度以内で大きいときは、より大きな補正トルクが掛かり、小さいときには小さな補正トルクが掛かることになる。このようにｄ軸電流を流すことで、磁極位置のわからないフィードフォワード制御中に磁極ずれを起こした場合においても速度制御が可能となる。
【００４１】
電流制御器１２はブレーキ６を制御するブレーキ制御部(図示省略)を含み、ブレーキ制御部は、ｄ軸電流指令作成器１８によって決定されたｄ軸電流指令値に基づくｄ軸の電圧指令Ｖdを出力した後、荷重検出器１６によって得られた静止保持に必要な静止保持トルクτholdに基づくｑ軸の電圧指令Ｖqを出力した後に、ブレーキ６に開放指令を出力してエレベータを始動可能にする。
【００４２】
ｄ軸電流指令作成器１８は、エレベータの許容最大負荷が掛かっても、かごが落下しない大きさのｄ軸電流指令値を作成することを特徴とする。一例として、ｄ軸電流指令作成器(１８)は、走行時の荷重検出器１６の静止保持トルク(τhold)の最大トルクに基づいてｄ軸電流指令値を出力する。あるいは、一例としてｄ軸電流指令作成器１８の出力であるｄ軸電流指令値は、想定する最大負荷におけるｑ軸電流の大きさと同様のｄ軸の電流の大きさのｄ軸電流指令値を出力する。
【００４３】
または一例としてｄ軸電流指令作成器１８は、ｑ軸の実電流の大きさと、作成するｄ軸電流の大きさと所定の関係になるようにｄ軸電流指令を作成する。例えば、ｄ軸電流指令作成器１８の出力するｄ軸電流指令値Ｉd_refと速度制御器１１が出力する電流指令であるｑ軸電流指令値Ｉq_refが、下記(３)式で表す関係を持つようにｄ軸電流指令作成器１８はｄ軸電流指令を出力する。
【００４４】
tan-1(Ｉq_ref／Ｉd_ref)＝Ｃ(一定)        (３)
【００４５】
これによりモータの磁極を一定角度ずれた状態を保つことで、許容できる磁極ずれの電気角度を一定に保つことができる。
【００４６】
または一例としてｄ軸電流指令作成器１８は、荷重検出器１６により得られた静止保持トルク(τhold)と、前述の加速トルク(τacc)との和を電流変換したもの、即ち、ｑ軸電流指令よりも常に大きな値をｄ軸電流指令として出力する。
【００４７】
エレベータ制御装置において、推定速度切替器１３の出力がモデル規範制御器１０の理想速度指令(ωideal)を出力している間はトルクフィードフォワード制御を行い、磁極速度推定器１７の速度推定値ωestを出力している間は速度フィードバック制御を行なう。
【００４８】
トルクフィードフォワード制御では、ｄ軸電流指令作成器１８が、荷重検出器１６の静止保持トルク(τhold)と規範制御器１０の理想トルク指令(τideal)の和を電流に変換したものをｄ軸電流指令値Ｉd_refとして電流制御器１２に入力し、電圧指令を出力する。このとき速度制御器１１の入力は常にゼロとなるため速度制御器１１の出力電流指令もゼロとなる。
【００４９】
一方、磁極速度推定器１７の速度推定値ωestを用いた速度フィードバック制御では、ｄ軸電流指令作成器１８が、速度制御器１１のｑ軸電流指令値Ｉq(Ｉq_ref)と、荷重検出器１６の静止保持トルク(τhold)及びモデル規範制御器１０の理想トルク指令(τideal)の和を電流に変換したものとの和をｄ軸電流指令値Ｉd_refとして電流制御器１２に入力し、電圧指令を出力する。
【００５０】
なお、ｄ軸電流指令作成器１８は、処理に必要な各出力をそれぞれの機器から直接入力してもよいし、あるいは図５に示すように、これらの出力が入力される例えば電流制御器１２からまとめて供給を受けるようにしてもよい。
【００５１】
実施の形態３．
またこの発明の実施の形態３によるエレベータ制御装置では、図５のエレベータ制御装置において、ｄ軸電流指令作成器１８がトルクフィードフォワード制御時と推定速度を用いた速度フィードバック制御時には作成するｄ軸電流指令値を切り替えることを特徴とする。
【００５２】
推定速度を用いた速度フィードバック制御をするときには磁極位置が推定されているため、磁極位置安定化のためにｄ軸電流を流す必要はない。そこで、ｄ軸電流指令作成器１８は制御の切り替わりにおいて指令値を切り替える。すなわち、制御がトルクフィードフォワード制御のときは実施の形態２に示したようにｄ軸電流指令作成器１８は磁極位置安定化のために正のｄ軸電流指令を作成し、速度フィードバック制御に切り替わった後は、ｄ軸電流指令をゼロにする、または所定の指令値に切り替える。所定の指令値とは一定の定数、または弱め界磁を行い電圧指令値が所定の値を超えないようにｄ軸電流指令を決定する。
【００５３】
このようにｄ軸電流指令を切り替えることで、エレベータ制御装置の消費電力を低下させ、弱め界磁を行って誘起電圧を低下させ電源電圧の制限下での回転数を向上させることができる。
【００５４】
なお例えば、速度制御器１１、電流制御器(ブレーキ制御部１２ａ)１２、磁極位置推定器１４，座標変換器１５ａ，１５ｂが駆動指令出力手段を構成する。
【００５５】
また、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。
【符号の説明】
【００５６】
１  かご室、２  カウンターウェイト、３  主ロープ、４  綱車、５  永久磁石同期モータ、６  ブレーキ、７  制御盤、８  電力変換器、９ａ〜９ｃ  電流センサ、１０  モデル規範制御器、１０ａ  理想トルク演算器、１０ｂ  理想速度演算器、１０ｃ  減算器、１１  速度制御器、１２  電流制御器、１３  推定速度切替器、１４  磁極位置推定器、１４ａ  静止時磁極位置推定器、１４ｂ  積分器、１４ｃ  加算器、１５ａ，１５ｂ  座標変換器、１６  荷重検出器、１７  磁極速度推定器、１８  ｄ軸電流指令作成器、１９  速度指令決定手段。
【図１】
2011096119.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年3月1日(2012.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この発明は、エレベータのかご室の速度制御をトルクフィードフォワード制御にて行うと共に、前記かご室の静止保持に必要なトルクに基づいて駆動指令を生成して、前記かご室を昇降する永久磁石同期モータをベクトル制御する駆動指令出力手段を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置にある。
例えば、エレベータのかご室を昇降させる永久磁石同期モータの磁極の速度推定値を推定する磁極速度推定器と、静止保持トルクを出力する荷重検出器と、速度指令を決定する速度指令決定手段と、前記速度指令を理想トルク指令および理想速度指令に変換するモデル規範制御器と、前記モデル規範制御器の理想速度指令が予め設定した所定速度以下の間は前記理想速度指令を出力し、前記所定速度を超えたら前記磁極速度推定器の速度推定値へ切替えて出力する推定速度切替器と、静止時の磁極位置を推定する静止時磁極位置推定手段と、前記磁極速度推定器の出力を元に磁極位置を推定する磁極位置推定器と、前記永久磁石同期モータを、前記磁極位置推定器から推定される磁極位置を元にベクトル制御し、前記理想トルク指令と前記静止保持トルクとの和に基づく駆動指令によりトルクフィードフォワード制御を行い、前記推定速度切替器が前記理想速度指令を出力している間は前記トルクフィードフォワード制御を行い、前記速度推定値を出力している間は速度フィードバック制御を行なう駆動指令出力手段と、を備える。
または上記推定速度切替器の代わりに、前記磁極速度推定器の速度推定値が収束するまでは前記理想速度指令を出力し、前記速度推定値が収束した後は前記速度推定値へ切替えて出力する推定速度切替器を備える。
【手続補正２】
【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】
エレベータのかご室を昇降させる永久磁石同期モータの磁極の速度推定値を推定する磁極速度推定器と、
静止保持トルクを出力する荷重検出器と、
速度指令を決定する速度指令決定手段と、
前記速度指令を理想トルク指令および理想速度指令に変換するモデル規範制御器と、
前記モデル規範制御器の理想速度指令が予め設定した所定速度以下の間は前記理想速度指令を出力し、前記所定速度を超えたら前記磁極速度推定器の速度推定値へ切替えて出力する推定速度切替器と、
静止時の磁極位置を推定する静止時磁極位置推定手段と、
前記磁極速度推定器の出力を元に磁極位置を推定する磁極位置推定器と、
前記永久磁石同期モータを、前記磁極位置推定器によって推定される磁極位置を元にベクトル制御し、前記理想トルク指令と前記静止保持トルクとの和に基づく駆動指令によりトルクフィードフォワード制御を行い、前記推定速度切替器が前記理想速度指令を出力している間は前記トルクフィードフォワード制御を行い、前記速度推定値を出力している間は速度フィードバック制御を行なう駆動指令出力手段と、
を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項２】
エレベータのかご室を昇降させる永久磁石同期モータの磁極の速度推定値を推定する磁極速度推定器と、
静止保持トルクを出力する荷重検出器と、
速度指令を決定する速度指令決定手段と、
前記速度指令を理想トルク指令および理想速度指令に変換するモデル規範制御器と、
前記磁極速度推定器の速度推定値が収束するまでは前記理想速度指令を出力し、前記速度推定値が収束した後は前記速度推定値へ切替えて出力する推定速度切替器と、
静止時の磁極位置を推定する静止時磁極位置推定手段と、
前記磁極速度推定器の出力を元に磁極位置を推定する磁極位置推定器と、
前記永久磁石同期モータを、前記磁極位置推定器によって推定される磁極位置を元にベクトル制御し、前記理想トルク指令と前記静止保持トルクとの和に基づく駆動指令によりトルクフィードフォワード制御を行い、前記推定速度切替器が前記理想速度指令を出力している間は前記トルクフィードフォワード制御を行い、前記速度推定値を出力している間は速度フィードバック制御を行なう駆動指令出力手段と、
を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項３】
駆動指令出力手段がかご室を昇降させる永久磁石同期モータをベクトル制御するためのｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令と磁極角度推定値を駆動指令として出力し、
前記ｄ軸電圧指令を求めるための、静止保持トルクに従ったｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令作成器をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のエレベータ制御装置。
【請求項４】
駆動指令出力手段がかご室を昇降させる永久磁石同期モータをベクトル制御するためのｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令と磁極角度推定値を駆動指令として出力し、
前記ｄ軸電圧指令を求めるための、走行時の最大の静止保持トルクに基づくｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令作成器をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のエレベータ制御装置。
【請求項５】
駆動指令出力手段がかご室を昇降させる永久磁石同期モータをベクトル制御するｄ軸電流指令に基づくｄ軸電圧指令とｑ軸電流指令に基づくｑ軸電圧指令と磁極角度推定値を駆動指令として出力し、
前記ｄ軸電圧指令を求めるための、ｑ軸電流指令とｄ軸電流指令の比が一定となるｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令作成器をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のエレベータ制御装置。
【請求項６】
駆動指令出力手段が、静止保持可能なｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を出力するまでエレベータのブレーキを開放させないブレーキ制御部を含むことを特徴とする請求項３から５までのいずれか１項に記載のエレベータ制御装置。
【請求項７】
ｄ軸電流指令作成器は、推定速度を用いた速度フィードバック制御時には、指令値を切り替え磁極位置安定化のための正のｄ軸電流を流さないことを特徴とする請求項３から５までのいずれか１項に記載のエレベータ制御装置。
【国際調査報告】
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2011096119.tif 000009
2011096119.tif 000010
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