(57)【要約】【課題】安価なＶ結線トランス及び電圧検出装置を用いたエレベータ用電源においても、確実に欠相を検出することができるエレベータ用電源の欠相検出装置を提供する。【解決手段】エレベータ用電源の各相とエレベータ用モータとの間の各配線の電圧を検出する電圧検出装置と、相間コンデンサの容量を変化させるコンデンサ容量制御装置と、コンデンサ容量制御装置に、相間コンデンサの容量を、ノーマルモードノイズ抑制のために設定された値から、相間コンデンサとＶ結線トランスとで形成された分圧回路の共振周波数がエレベータ用電源の周波数から予め設定された分だけ離れるように設定された値に、一時的に変化させて、検出期間を設定し、検出期間に電圧検出装置が検出している電圧に基づいて、エレベータ用電源の欠相を検出するコントローラと、を備えた。【選択図】図１
2011088708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータ用電源の各相とエレベータ用モータとの間で前記エレベータ用電源側に相間コンデンサが接続されるとともに前記エレベータ用モータ側でＶ結線トランスが接続された各配線の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記相間コンデンサの容量を変化させるコンデンサ容量制御装置と、
前記コンデンサ容量制御装置に、前記相間コンデンサの容量を、ノーマルモードノイズ抑制のために設定された値から、前記相間コンデンサと前記Ｖ結線トランスとで形成された分圧回路の共振周波数が前記エレベータ用電源の周波数から予め設定された分だけ離れるように設定された値に、一時的に変化させて、検出期間を設定し、
前記検出期間に前記電圧検出装置が検出している電圧に基づいて、前記エレベータ用電源の欠相を検出するコントローラと、
を備えたことを特徴とするエレベータ用電源の欠相検出装置。
【請求項２】
エレベータ用電源の各相とエレベータ用モータとの間で前記エレベータ用電源側に相間コンデンサが接続されるとともに前記エレベータ用モータ側でＶ結線トランスが接続された各配線の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記相間コンデンサによる前記配線間の接続及び接続の切り離しを行う接続装置と、
前記接続装置に、前記相間コンデンサによる前記配線間の接続を一時的に切り離させて、検出期間を設定し、
前記検出期間に前記電圧検出装置が検出している電圧に基づいて、前記エレベータ用電源の欠相を検出するコントローラと、
を備えたことを特徴とするエレベータ用電源の欠相検出装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記エレベータ用電源に駆動されるエレベータが通常運転中に通常停止したときに、前記検出期間を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータ用電源の欠相検出装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記エレベータ用電源に駆動されるエレベータが異常で緊急停止したときに、前記検出期間を設定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエレベータ用電源の欠相検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エレベータ用電源の欠相検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のエレベータにおけるインバータは、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式で制御されるようになっている。このため、インバータの小型化、省エネ化、省スペース化が進んでいる。しかし、その反面、エレベータシステムからのノイズ発生量が増加する。従って、ノイズによるビル内部の機器への悪影響が懸念される。
【０００３】
そこで、ノイズ対策として、ビルの電源を取り込む入力にノイズフィルタが設定されている。このノイズフィルタは、主にコモンモードリアクトルとコンデンサとから構成される。コンデンサは、相間コンデンサと接地コンデンサに分類される。相間コンデンサは、ノーマルモードノイズを抑制するためのものである。接地コンデンサは、コモンモードノイズを抑制するためのものである。
【０００４】
また、エレベータにおいては、内部電源を生成するために、３相電源ラインにトランスを設置することがある。このトランスとして、コストや大きさの観点からＶ結線のものが利用されることが多い。
【０００５】
ここで、エレベータのインバータやコンバータは、入力されるビルの電源が正常である前提で設計されている。このため、例えば、作業員のミスにより、三相のうち、一相が接続されなかった場合、欠相状態となり、想定以上の電流が機器に流れ、機器の破損や寿命劣化の原因となる。そこで、エレベータでは、電源に対して欠相検出回路を設け、欠相を検出している。
【０００６】
この欠相検出方式としては、電流検出方式と電圧検出方式がある。電流検出方式は、一般に高価な電流検出器が必要となる。従って、通常は、電圧検出方式が採用される（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−４２４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ノイズフィルタとＶ結線トランスとを設置した３相電源ラインで欠相が発生した場合、ノイズフィルタの相間コンデンサの容量とＶ結線トランスの巻線のインダクタンスとの相関で、欠相している相と他の相との電圧が、通常欠相した場合に想定している電圧と異なる場合がある。この場合、電圧検出方式の欠相検出回路で検出される電源電圧は、どの相ともある程度の電圧及び位相を保持しているように見え、どの相が欠相となっているかを検出することができないという問題があった。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、安価なＶ結線トランス及び電圧検出装置を用いたエレベータ用電源においても、確実に欠相を検出することができるエレベータ用電源の欠相検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るエレベータ用電源の欠相検出装置は、エレベータ用電源の各相とエレベータ用モータとの間で前記エレベータ用電源側に相間コンデンサが接続されるとともに前記エレベータ用モータ側でＶ結線トランスが接続された各配線の電圧を検出する電圧検出装置と、前記相間コンデンサの容量を変化させるコンデンサ容量制御装置と、前記コンデンサ容量制御装置に、前記相間コンデンサの容量を、ノーマルモードノイズ抑制のために設定された値から、前記相間コンデンサと前記Ｖ結線トランスとで形成された分圧回路の共振周波数が前記エレベータ用電源の周波数から予め設定された分だけ離れるように設定された値に、一時的に変化させて、検出期間を設定し、前記検出期間に前記電圧検出装置が検出している電圧に基づいて、前記エレベータ用電源の欠相を検出するコントローラと、を備えたものである。
【００１１】
また、この発明に係るエレベータ用電源の欠相検出装置は、エレベータ用電源の各相とエレベータ用モータとの間で前記エレベータ用電源側に相間コンデンサが接続されるとともに前記エレベータ用モータ側でＶ結線トランスが接続された各配線の電圧を検出する電圧検出装置と、前記相間コンデンサによる前記配線間の接続及び接続の切り離しを行う接続装置と、前記接続装置に、前記相間コンデンサによる前記配線間の接続を一時的に切り離させて、検出期間を設定し、前記検出期間に前記電圧検出装置が検出している電圧に基づいて、前記エレベータ用電源の欠相を検出するコントローラと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、安価なＶ結線トランス及び電圧検出装置を用いたエレベータ用電源においても、確実に欠相を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電源の欠相検出装置の全体構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電源の欠相検出装置を用いて相間コンデンサの容量を変化させる方法を説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電源の欠相検出装置が利用されるエレベータのＶ結線トランスの接続状態を説明するための図である。
【図４】図３においてエレベータ用電源のＳ相が欠相した場合を説明するための図である。
【図５】図３においてエレベータ用電源のＲ相が欠相した場合を説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電源の欠相検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２におけるエレベータ用電源の欠相検出装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１５】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電源の欠相検出装置の全体構成図である。
１はエレベータ用電源である。このエレベータ用電源１は、ビル側に設けられる。このエレベータ用電源１は、商用の３相交流電源からなる。２はコンバータである。このコンバータ２は、エレベータ用電源１の各相と配線３を介して接続される。このコンバータ２は、エレベータ用電源１から直流電源を生成する機能を備える。４はインバータである。このインバータ４は、コンバータ２が生成した直流電源から交流電源を生成する機能を備える。
【００１６】
５はエレベータ用モータである。このエレベータ用モータ５は、エレベータの巻上機に設けられる。このエレベータ用モータ５は、インバータ４が生成した交流電源により回転し、エレベータを駆動する機能を備える。６はＶ結線トランスである。このＶ結線トランス６は、低コスト、省スペースの観点から選定されたものである。このＶ結線トランス６は、エレベータ用電源１から出力される電圧を変換し、エレベータ内の電源を生成する機能を備える。
【００１７】
７は相間コンデンサである。この相間コンデンサ７は、エレベータ用電源１側で、エレベータの制御盤内の各配線３間に接続される。具体的には、相間コンデンサ７は、複数の可変コンデンサを備える。これらの可変コンデンサは、容量を変化させることができるものである。そして、これらの可変コンデンサの一端は、各配線３に接続される。一方、これらの可変コンデンサの他端は、互いに接続される。
【００１８】
８は電圧検出型欠相検出回路である。この電圧検出型欠相検出回路８は、各配線３を介して、エレベータ用電源１の３相入力部に接続される。この電圧検出型欠相検出回路８は、各配線３の電圧を検出する電圧検出装置として機能する。そして、電圧検出型欠相検出回路８は、検出した各配線３の電圧に基づいて、エレベータ用電源１の欠相を検出する機能を備える。９は欠相検出コントローラである。この欠相検出コントローラ９は、相間コンデンサ７の容量を変化させるコンデンサ容量制御装置として機能する。
【００１９】
１０はエレベータコントローラである。このエレベータコントローラ１０は、欠相検出コントローラ９に、相間コンデンサ７の容量を一時的に変化させて、検出期間を設定する機能を備える。そして、エレベータコントローラ１０は、検出期間中に電圧検出型欠相検出回路８がエレベータ用電源１の欠相を検出した場合は、エレベータの運転を、電源異常に対応した運転に速やかに切り替える機能を備える。
【００２０】
次に、図２を用いて、相間コンデンサ７の容量を変化させる方法について説明する。
図２はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電源の欠相検出装置を用いて相間コンデンサの容量を変化させる方法を説明するための図である。
【００２１】
図２の左側には、相間コンデンサ７を構成する可変コンデンサの模式図が示される。図２の右側には、可変コンデンサの詳細図が示される。図２の右側に示すように、第１直列体１１と第２直列体１２とが並列に接続される。第１直列体１１は、第１コンデンサ１３と第１スイッチ１４とを備える。第１コンデンサ１３の容量は、ノーマルモードノイズ抑制のために設定された値に選定されている。
【００２２】
一方、第２直列体１２は、第２コンデンサ１５と第２スイッチ１６とを備える。第２コンデンサ１５の容量は、Ｖ結線トランス６のインダクタンスと相間コンデンサ７の容量から求まる共振周波数がエレベータ用電源１の周波数から予め設定された分だけ離れるように設定された値に選定されている。
【００２３】
かかる構成の可変コンデンサにおいては、通常は、第１スイッチ１４が閉状態で、第２スイッチ１６が開状態となっている。これにより、通常は、可変コンデンサは、第１コンデンサ１３に対応する容量となっている。これに対し、欠相検出コントローラ９から切替信号を受信すると、第１スイッチ１４が開状態となるとともに、第２スイッチ１６が閉状態となる。これにより、可変コンデンサは、第２コンデンサ１５の容量となる。
【００２４】
次に、図３〜図５を用いて、第２コンデンサ１５の容量の設定方法を説明する。
図３はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電源の欠相検出装置が利用されるエレベータのＶ結線トランスの接続状態を説明するための図である。図４は図３においてエレベータ用電源のＳ相が欠相した場合を説明するための図である。図５は図３においてエレベータ用電源のＲ相が欠相した場合を説明するための図である。
【００２５】
図３には、エレベータ用電源１、Ｖ結線トランス６、容量を固定した相間コンデンサ１７の等価回路が示される。図３において、相間コンデンサ１７を構成する各コンデンサの容量は、Ｃ（Ｆ）とする。また、Ｖ結線トランス６において、エレベータ用電源１のＲ相との接続点及びＳ相との接続点間のインダクタンスは、ＬＲＳ（Ｈ）とする。さらに、エレベータ用電源１のＳ相との接続点及びＴ相との接続点間のインダクタンスは、ＬＳＴ（Ｈ）とする。
【００２６】
図３の示すように、Ｖ結線トランス６が接続された場合、Ｓ相から見たＲ相及びＴ相までのインピーダンスは平衡している。一方、Ｒ相から見たＳ相及びＴ相までのインピーダンスや、Ｔ相から見たＳ相及びＲ相のインピーダンスは、平衡していない。そして、エレベータ用電源１の欠相が発生すると、接続されている相の電圧を、接続されている機器のインピーダンスによって分圧した電圧が、欠相した相から他の相に現れることになる。
【００２７】
例えば、エレベータ用電源１のＳ相が欠相した場合、図４の回路から分かるように、Ｖ結線トランス６の巻線には、エレベータ用電源１のＲ相との接続点からＳ相との接続点を介してＴ相の接続点まで、共通の電流が流れる。このため、Ｖ結線トランス６のインダクタンスＬＲＳ（Ｈ）、ＬＳＴ（Ｈ）は等しくなる。また、相間コンデンサ１７の各コンデンサの容量も等しい。このため、図４の回路は、平衡したように見える。
【００２８】
この場合、エレベータ用電源１のＲ相とＳ相との間の電圧や、エレベータ用電源１のＳ相とＴ相との間の電圧は、エレベータ用電源１のＲ相とＴ相との間の電圧の半分の電圧となる。また、エレベータ用電源１のＲ相とＳ相との間の電圧位相や、エレベータ用電源１のＳ相とＴ相との間の電圧位相は、エレベータ用電源１のＲ相とＴ相との間の電圧位相と１８０度ずれることになる。即ち、エレベータ用電源１のどの相ともある程度の電圧及び位相を保持しているように見えることはない。従って、相間コンデンサ１７の各コンデンサの容量がどのような大きさであっても、エレベータ用電源１の欠相の検出は容易である。
【００２９】
これに対し、エレベータ用電源１のＲ相が欠相した場合、図５の回路から分かるように、エレベータ用電源１のＲ相との接続点及びＳ相との接続点間のトランスには通電がない。一方、エレベータ用電源１のＳ相との接続点及びＴ相との接続点間のトランスには通電がある。このため、これらのトランスのインピーダンスは、互いに全く異なるものとなる。従って、エレベータ用電源１のＲ相から見たＳ相及びＴ相へのインピーダンスは平衡とならない。
【００３０】
一般に、インピーダンスには、周波数依存性がある。従って、Ｖ結線トランス６のインダクタンスと相間コンデンサ１７の容量で形成される分圧回路の分圧比は、エレベータ用電源１の周波数によって決まる。そして、分圧回路の共振周波数がエレベータ用電源１の周波数に近づくと、エレベータ用電源１のＲ相と他相との間のインピーダンスが上がる。これにより、Ｖ結線トランス６の二次側に流れる電流によって、エレベータ用電源１の各相の電圧が歪んだり、位相がずれたりする。この場合、エレベータ用電源１のどの相ともある程度の電圧及び位相を保持しているように見えることがある。
【００３１】
ここで、Ｖ結線トランス６のインダクタンスをＬ（Ｈ）と簡略化し、エレベータ用電源１の周波数をＦ（Ｈｚ）とした場合、エレベータ用電源１の周波数と分圧回路の共振周波数が等しくなる条件は、次の（１）式で表される。
【数１】
2011088708.tif 000003
【００３２】
この共振の影響を受けないようにするためには、分圧回路の共振周波数を、１／１０Ｆ以下にするか、１０Ｆ以上にする必要がある。そこで、本実施の形態では、エレベータ用電源１の欠相検出時の相間コンデンサ１７が、以下の（２）式又は（３）式を満たすように第２コンデンサ１５の容量が設定される。
【数２】
2011088708.tif 000004
【００３３】
次に、図６を用いて、エレベータ用電源１の欠相検出方法を説明する。
図６はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電源の欠相検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
エレベータが通常運転を行っているとき、第１スイッチ１４は閉状態であり、第２スイッチ１６は、開状態である。これにより、相間コンデンサ７は、ノーマルモードノイズを抑制する機能を果たしている。
【００３４】
そして、ステップＳ１では、エレベータが通常に停止しているか否かが判断される。エレベータが停止中の場合は、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、エレベータコントローラ１０が欠相検出コントローラ９に切替信号を送信する。これにより、欠相検出コントローラ９が、第１スイッチ１４を開状態にするとともに、第２スイッチ１６を閉状態にして、相間コンデンサ７の切り替えを行う。即ち、相間コンデンサ７は、エレベータ用電源１と共振しない値に切り替わって、検出期間が設定される。なお、エレベータの停止中には、ノーマルモードノイズがほとんど発生しない。このため、相間コンデンサ７の値が変化しても問題はない。
【００３５】
その後、ステップＳ３に進み、電圧検出型欠相検出回路８が、エレベータ用電源１の欠相を検出したか否かが判断される。エレベータ用電源１の欠相が検出されない場合は、ステップＳ１に戻る。これに対し、エレベータ用電源１の欠相が検出された場合は、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、エレベータコントローラ１０がエレベータの運転を電源異常対応モードへ移行させる。
【００３６】
また、ステップＳ１でエレベータが停止していない場合は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、エレベータの走行中に、なんらかの異常が発生したか否かが判断される。異常が発生していない場合は、ステップＳ１に戻る。これに対し、異常が発生した場合は、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、エレベータが緊急停止され、ステップＳ７に進む。
【００３７】
ステップＳ７では、エレベータコントローラ１０が欠相検出コントローラ９に切替信号を送信する。これにより、欠相検出コントローラ９が、第１スイッチ１４を開状態にするとともに、第２スイッチ１６を閉状態にして、相間コンデンサ７の切り替えを行う。これにより、相間コンデンサ７は、エレベータ用電源１と共振しない値に切り替わって、検出期間が設定される。
【００３８】
その後、ステップＳ８に進み、電圧検出型欠相検出回路８がエレベータ用電源１の欠相を検出したか否かが判断される。そして、エレベータ用電源１の欠相が検出されない場合は、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、エレベータコントローラ１０が、エレベータの運転を、エラー内容に応じた運転モードに移行させる。一方、ステップＳ８でエレベータ用電源１の欠相が検出された場合は、ステップＳ４に進み、エレベータコントローラ１０がエレベータの運転を電源異常対応モードへ移行させる。
【００３９】
以上で説明した実施の形態１によれば、エレベータコントローラ１０は、相間コンデンサ７の容量を、Ｖ結線トランス６と相間コンデンサ７とで形成された分圧回路の共振周波数がエレベータ用電源１の周波数から予め設定された分だけ離れるように設定された値に一時的に変化させて、検出期間を設定する。そして、エレベータコントローラ１０は、検出期間中に電圧検出型欠相検出回路８が検出している電圧に基づいて、エレベータ用電源１の欠相を検出する。このため、安価なＶ結線トランス６及び電圧検出装置を用いたエレベータ用電源１においても、周囲のインピーダンスの影響を受けることなく、確実に欠相を検出することができる。
【００４０】
また、エレベータコントローラ１０は、エレベータ用電源１に駆動されるエレベータが通常運転中に通常停止したときに、検出期間を設定する。このため、ノイズによるビル内部の機器へ悪影響がないタイミングで、エレベータ用電源１の欠相を検出することができる。
【００４１】
さらに、エレベータコントローラ１０は、エレベータ用電源１に駆動されるエレベータが異常で緊急停止したときに、検出期間を設定する。このため、エレベータの走行中にエレベータ用電源１の欠相が発生して、エレベータの停止前に異常が検出された場合でも、確実にエレベータ用電源１の欠相の確認を行うことができる。これにより、発生している異常に応じたエレベータの運転を確実に行うことができる。
【００４２】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２におけるエレベータ用電源の欠相検出装置の全体構成図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
実施の形態１では、欠相検出時に相間コンデンサ７の容量を変化させる構成であった。一方、実施の形態２は、欠相検出時に相間コンデンサ７による各配線３の接続を切り離す構成となっている。
【００４３】
具体的には、エレベータ用電源１の各相に対応して設けられた相間コンデンサ７間には、遮断用スイッチ１８が設けられる。即ち、遮断用スイッチ１８は、相間コンデンサ７による配線３間の接続及び接続の切り離しを行う接続装置として機能する。
【００４４】
かかる構成の欠相検出装置においては、エレベータコントローラ１０は、エレベータの停止中に、欠相検出コントローラ９を介して、遮断用スイッチ１８に相間コンデンサ７による配線３間の接続を一時的に切り離させて、検出期間を設定する。そして、電圧検出型欠相検出回路８は、検出期間中に各配線３の電圧に基づいて、エレベータ用電源１の欠相を検出する。なお、エレベータ停止中は、ノーマルモードノイズがほとんど発生しない。このため、相間コンデンサ７が切り離されていても問題はない。
【００４５】
以上で説明した実施の形態２によれば、Ｖ結線トランス６のインダクタンスを把握しなくても、エレベータ用電源１の欠相を確実に検出することができる。従って、インダクタンスの異なるＶ結線トランス６に置き換えても、エレベータ用電源１の欠相を容易に検出することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  エレベータ用電源、  ２  コンバータ、  ３  配線、  ４  インバータ、
５  エレベータ用モータ、  ６  Ｖ結線トランス、  ７  相間コンデンサ、
８  電圧検出型欠相検出回路、  ９  欠相検出コントローラ、
１０  エレベータコントローラ、  １１  第１直列体、  １２  第２直列体、
１３  第１コンデンサ、  １４  第１スイッチ、  １５  第２コンデンサ、
１６  第２スイッチ、  １７  相間コンデンサ、  １８  遮断用スイッチ
【図１】
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【図２】
2011088708.tif 000006
【図３】
2011088708.tif 000007
【図４】
2011088708.tif 000008
【図５】
2011088708.tif 000009
【図６】
2011088708.tif 000010
【図７】
2011088708.tif 000011