(57)【要約】【課題】  回路規模を大きくすることなく、電動機の容量に応じて検出電流のダイナミックレンジを拡大できるエレベータ制御装置およびそれを用いたエレベータシステムを提供する。【解決手段】  エレベータを駆動する電動機１０６に流れる電流を検出する電流検出器１０８と、電流検出器１０８によって検出された電動機電流の値に応じた信号を出力する電流検出回路１１１と、電流検出回路１１１が出力する信号に基づいて、電動機１０６を駆動するインバータ装置１０７を制御する制御回路部１１４〜１２０と、電流検出回路１１１のゲインを、ゲイン切替信号に応じて任意に変更するゲイン調整回路１１２と、電動機１０６の容量に基づいてゲイン切替信号を作成するゲイン切替信号作成回路１１３と、を備える。【選択図】図１
2015024867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータを駆動する電動機に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器が出力する電気信号に基づいて、前記電流検出器によって検出された前記電流の値に応じた信号を出力する電流検出回路と、
前記電流検出回路が出力する前記信号に基づいて、前記電動機を駆動するインバータ装置を制御する制御回路部と、
を備えるエレベータ制御装置において、
前記電流検出回路のゲインを、ゲイン切替信号に応じて任意に変更するゲイン変更手段と、
前記電動機の容量に基づいて、前記ゲイン切替信号を作成する信号作成手段と、
を備えることを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエレベータ制御装置において、
さらに、かご内の積載荷重を検出する荷重検出器を備え、
前記信号作成手段は、前記電動機の前記容量と、前記荷重検出器によって検出される前記積載荷重とに基づいて、前記ゲイン切替信号を作成することを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のエレベータ制御装置において、
前記信号作成手段は、前記エレベータが停止中に、前記ゲイン切替信号を作成することを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項４】
電動機と、電動機を駆動するインバータ装置と、前記電動機によって回転されるシーブと、シーブに巻き掛けられるロープと、前記シーブが回転すると駆動される前記ロープによって昇降駆動される乗りかごと、前記インバータ装置を制御する制御装置と、を備えるエレベータシステムにおいて、
前記制御装置は、
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器が出力する電気信号に基づいて、前記電流検出器によって検出された前記電流の値に応じた信号を出力する電流検出回路と、
前記電流検出回路が出力する前記信号に基づいて、前記インバータ装置を制御する制御回路部と、
前記電流検出回路のゲインを、ゲイン切替信号に応じて任意に変更するゲイン変更手段と、
前記電動機の容量に基づいて前記ゲイン切替信号を作成する信号作成手段と、
を備えることを特徴とするエレベータシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のエレベータシステムにおいて、
前記制御装置は、さらに、かご内の積載荷重を検出する荷重検出器を備え、
前記信号作成手段は、前記電動機の前記容量と、前記荷重検出器によって検出される前記積載荷重とに基づいて、前記ゲイン切替信号を作成することを特徴とするエレベータシステム。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のエレベータシステムにおいて、
前記信号作成手段は、前記エレベータが停止中に、前記ゲイン切替信号を作成することを特徴とするエレベータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータの電動機を制御するエレベータ制御装置並びにそれを用いるエレベータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータ用の電動機を回転駆動するインバータ装置は、電動機に流れる電流に基づいて制御される。電動機に流れる電流を検出する手段としては、ホールカレントトランス（以下ＨＣＴと記す）が知られている。ＨＣＴは、電流によって生じる磁束を検出するホール素子と、ホール素子が出力する電圧信号を増幅して電流値に応じたアナログ信号を出力する電流検出回路を備えている。電流検出回路が出力するアナログ信号はインバータ装置の制御信号を作成する制御回路部に入力される。制御信号はマイクロコンピュータよる信号処理によって作成されるため、ＨＣＴが出力するアナログ信号は、制御回路部の入力段においてＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換される。
【０００３】
エレベータにおいては、設計の容易性やコストメリットのために、数種類の容量の電動機に対して同じ仕様のＨＣＴを使用することが好ましい。このため、ダイナミックレンジの広いＨＣＴが要求される。しかし、ＨＣＴにおける電流検出回路のゲインは、ホール素子やＡ／Ｄ変換器の仕様に応じて、一意に設定されるため、容量の大きな電動機に合わせてＨＣＴのゲインを設定すると、容量の小さな電動機においては電流検出の分解能が低下する。
【０００４】
電流検出の分解能を向上するための一般的な手段として、Ａ：分解能の高いＡ／Ｄ変換器を使用すること、Ｂ：ＨＣＴのターン数を変更すること、Ｃ：モータ容量ごとに適したゲインを専用設計すること、が挙げられる。手段Ａについては、コスト増を招く。手段Ｂについては、人的作業を伴うため、モータ容量ごとにターン数を変えると、歩留まり低下や信頼性低下が懸念される。手段Ｃについては、コストと工数の増加を招く。
【０００５】
さらに、エレベータの場合、一般的に最大速度と最大積載量とから電動機容量が選定されるため、エレベータが低速や低積載量にて運転される場合は、電流検出の分解能が低下する。
【０００６】
上記のような問題点に対応する従来技術として、特許文献１に記載される技術がある。本技術においては、電流検出器で検出された電流検出信号を増幅して、ゲインの異なる信号を複数作成する。これら複数の信号から、電流検出器の精度を考慮して、一つの信号を選択する。これにより、電流検出のダイナミックレンジが拡大される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１７２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載される従来技術においては、電流検出器で検出された電流検出信号を増幅して、ゲインの異なる信号を複数作成するため、増幅器やゲイン調整用抵抗器の使用数が増加する。このため、制御装置の大きさやコストが増大する。
【０００９】
そこで、本発明は、回路規模を大きくすることなく、電流検出のダイナミックレンジを拡大できるエレベータ制御装置およびそれを用いたエレベータシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明によるエレベータ制御装置は、エレベータを駆動する電動機に流れる電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器が出力する電気信号に基づいて、前記電流検出器によって検出された前記電流の値に応じた信号を出力する電流検出回路と、前記電流検出回路が出力する前記信号に基づいて、前記電動機を駆動するインバータ装置を制御する制御回路部と、を備え、さらに、前記電流検出回路のゲインを、ゲイン切替信号に応じて任意に変更するゲイン変更手段と、前記電動機の容量に基づいて前記ゲイン切替信号を作成する信号作成手段と、を備える。
【００１１】
また、本発明によるエレベータシステムは、電動機と、電動機を駆動するインバータ装置と、前記電動機によって回転されるシーブと、シーブに巻き掛けられるロープと、前記シーブが回転すると駆動される前記ロープによって昇降駆動される乗りかごと、前記インバータ装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置が、上記本発明によるエレベータ制御装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電動機容量に基づいて作成されるゲイン切替信号により電流検出回路のゲインを変更するので、回路規模を大きくすることなく、電流検出のダイナミックレンジを拡大することができる。これにより、電動機の速度やトルクを高精度に制御できるので、エレベータの乗り心地が向上する。
【００１３】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態であるエレベータシステムの全体構成を示す。
【図２】ゲイン調整回路の具体的構成例を示す。
【図３】ゲイン調整回路の他の具体的構成例を示す。
【図４】エレベータ制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態として、エレベータ制御装置を含むエレベータシステムの全体構成を示す。
【００１７】
本図において、１０１は商用電源、１０２は商用電源１０１を整流するコンバータ装置、１０３はコンバータ装置１０２で整流した電圧を平滑する平滑コンデンサ、１０４は建物の階床間をサービスするエレベータの乗りかご、１０５は釣り合い錘、１０６は乗りかご１０４を上下に移動する電動機、１０７は電動機１０６を駆動制御するインバータ装置、１０８は電動機１０６に流れる電流を検出する電流検出器、１０９は乗りかご１０４の積載荷重を検出する荷重検出器、１１０は電動機１０６の回転数や乗りかご１０４の位置を検出するエンコーダである。また、１１１〜１１３を付記した回路部は、電動機に流れる電流の検出値を出力する電流検出装置３００を構成し、１１４〜１２０を付記した回路部及び演算部は、インバータ装置１０７に対する制御指令を作成する制御回路部を構成する。
【００１８】
本実施形態におけるエレベータ制御装置は、これら電流検出部および制御回路部を含むものである。なお、電流検出器１０８としては、前述したホール素子や一般的なカレントトランス（ＣＴ）などを適用することができる。
【００１９】
商用電源１０１の三相交流電圧を、コンバータ装置１０２で整流し、平滑コンデンサ１０３によって脈動する電圧を平滑することにより一定の直流電圧を得る。この直流電圧を、インバータ装置１０７は、エレベータ制御装置が作成する制御指令に従って交流電圧に変換して、電動機１０６へ出力する。インバータ装置１０７から与えられた交流電圧によって電動機１０６が回転すると、電動機１０６に機械的に接続されるシーブ４００が回転する。シーブ４００が回転すると、シーブ４００に巻き掛けられるロープ４０１が駆動され、ロープ４０１に取り付けられる乗りかご１０４が昇降路内を昇降する。
【００２０】
なお、本実施形態において、コンバータ装置１０２はダイオード整流装置からなる。また、インバータ装置１０７は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体スイッチング素子をオン・オフ制御することにより、直流電圧を交流電圧に変換する。
【００２１】
次に、電動機１０６のフィードバック制御を行う制御回路部について説明する。
【００２２】
運転制御演算部１１７は、運転制御指令部１１６が作成する速度指令値とエンコーダ１１０によって検出される電動機１０６の速度検出値とに基づいて、速度検出値を速度指令値に近づけるように、回転座標系における電流指令値を作成する。電流制御演算部１１８は、ＡＤ変換器１１４によってデジタル信号に変換された検出電流値から三相二相座標変換部１１５によって演算される回転座標系における電流検出値と、運転制御演算部１１７から入力する電流指令値とに基づいて、回転座標系において電流検出値が電流指令値に近づくように、回転座標系における電圧指令を作成する。電流制御演算部１１８によって作成される回転座標系における電圧指令は、二相三相座標変換部１１９によって、三相交流電圧指令に変換される。ＰＷＭ発生器１２０は、三相交流電圧指令を三角波と比較することにより、インバータ装置１０７の半導体スイッチング素子をオン・オフ制御するためのパルス幅変調（Pulse Width Modulation；以下ＰＷＭと略記する）信号を出力する。
【００２３】
なお、上記のように、本実施形態における制御回路部においては、いわゆるベクトル制御が採用されている。また、本実施形態における制御回路部は、マイクロコンピュータなどの演算処理装置によって構成される。
【００２４】
次に、電流検出装置３００について説明する。
【００２５】
電動機１０６に流れる電流の大きさに応じて電流検出器１０８が出力する電気信号に対し、電流検出回路１１１は、増幅などの信号処理を施して、検出電流の値に対応する大きさの電圧信号を出力する。ゲイン調整回路１１２は、ゲイン切替信号作成回路１１３によって作成されるゲイン切替信号に応じたゲインで、電流検出回路１１１から入力した電圧信号の振幅を調整した電圧信号を出力する。
【００２６】
ここで、ゲイン切替信号作成回路１１３は、図示しない記憶装置に予め記憶された電動機１０６の容量の値に応じて、あるいはこの値と荷重検出器１０９によって検出される乗りかご１０４の積載荷重の値に応じて電動機１０６に流れる最大電流に対して、ゲイン調整回路１１２が出力する電圧信号が、Ａ／Ｄ変換器１１４の入力電圧範囲内で最大の値をとるようなゲインとなるように、ゲイン切替信号を作成する。これにより、電流分解能が向上する。
【００２７】
ゲイン調整回路１１２から出力される電圧信号すなわち電動機１０６に流れる電流検出値を示すアナログ信号は、上述したように、ＡＤ変換器１１４によりデジタル信号に変換されて、エレベータ制御装置内の制御回路部において電流制御に用いられる。
【００２８】
図２は、ゲイン調整回路１１２の具体的構成例を示す。２０１および２０２はゲインを調整するための抵抗器を示し、２０３はゲイン切替信号を示し、２０４は演算増幅器を示す。
【００２９】
ゲインは、固定抵抗器２０１の抵抗値Ｒ１と可変抵抗器２０２の抵抗値Ｒ２との比（Ｒ２／Ｒ１）で設定される。ここで、図１の電流検出器１０８および電流検出回路１１１に相当するＨＣＴを使用し、その仕様（入力電流／出力電圧）すなわち感度が１００Ａ／４Ｖであるとする。Ｒ２／Ｒ１＝１とすれば演算増幅器２０４のゲインは１に設定されるので、演算増幅器２０４は、ＨＣＴの出力する電圧と同じ大きさの電圧、すなわち１００Ａまでの電流に対し４Ｖまでの電圧を出力する。従って、ゲイン調整回路１１２を含む電流検出装置３００（図１）の感度はＨＣＴと同じになる。また、Ｒ２／Ｒ１＝２とすれば演算増幅器２０４のゲインは２に設定されるので、演算増幅器２０４は、ＨＣＴの出力する電圧の倍の大きさの電圧、すなわち１００Ａまでの電流に対し８Ｖまでの電圧を出力する。従って、電流検出装置３００の感度はＨＣＴの倍の感度となる。すなわち、図２に示すように、固定抵抗器２０１を用いてＲ１の値を固定し、可変抵抗器２０２を用いてＲ２の値を変えることにより、同じＨＣＴを用いても、電流検出感度を変えることができる。
【００３０】
本実施形態では、図２に示すように、可変抵抗器２０２を、デジタルポテンショメータのような、制御信号により抵抗値が変えられるものとし、ゲイン切替信号作成回路１１３（図１）が作成するゲイン切替信号２０３を制御信号として可変抵抗器２０２の抵抗値Ｒ２を変えることにより、ゲイン切替信号２０３に応じたゲインを設定する。
【００３１】
上述したように、ゲイン切替信号２０３はゲイン切替信号作成回路１１３によって作成される。この時、ゲイン切替信号作成回路１１３は、電動機１０６の仕様、すなわち電力容量，定格速度，積載容量（荷重負荷）などに関する情報を予め半導体メモリなどの記憶装置に記憶しておき、エレベータシステムの電源投入などのトリガが生じると、これらの情報から電動機に流れる最大電流を求める。さらに、ゲイン切替信号作成回路１１３は、最大電流に対する電流検出回路１１１の出力電圧に対し、演算増幅器２０４すなわちゲイン調整回路１１２の出力電圧が、Ａ／Ｄ変換器１１４の許容入力電圧の上限近くになるようなゲインが得られる抵抗値Ｒ２を求める。さらに、ゲイン切替信号作成回路１１３は、可変抵抗器２０２の抵抗値を、求められたＲ２に設定するための制御信号であるゲイン切替信号を作成して、ゲイン調整回路１１２における可変抵抗器２０２の制御端子に送信する。
【００３２】
本実施形態によれば、上述したように、エレベータ制御装置において予め記憶される電動機の容量を含む仕様あるいは性能に関する情報に基づいて、自動的に電流検出装置３００の感度をＡ／Ｄ変換器の入力電圧のフルスケールに合わせて変えることができる。これにより、複数種の電動機容量に対応するために、異なるゲインを有する複数の電流検出回路を備える必要が無く、簡単な回路の付加により電流の分解能を向上することができる。従って、回路規模を大きくすることなく、電流検出のダイナミックレンジを大きくすることができる。また、複数種の電流容量に対して、いずれも高精度の電流検出が可能になり、いずれの容量の電動機をも高精度に運転制御できる。また、電流検出の分解能が向上するので、エレベータの通常運転中において電動機電流の脈動を高精度で検出できる。これにより、電動機の速度やトルクを高精度に制御できるので、エレベータの乗り心地が向上する。
【００３３】
また、本実施形態によれば、複数種の電動機容量に対して、電流検出器や電流検出回路を複数備えたり、逐一交換あるいは変更したり、これらのために人的作業を要したりすることがない。従って、電流検出装置を含むエレベータ制御装置の信頼性が向上する。
【００３４】
図３は、ゲイン調整回路の他の具体的構成例である。本構成例においては、可変抵抗器を複数の固定抵抗器２０２Ａ〜Ｃおよび複数の半導体スイッチ２０５Ａ〜Ｂによって構成する。本構成例においては、３個の固定抵抗器２０２Ａ〜Ｃが互いに直列に接続される。固定抵抗器２０２Ａおよび２０２Ｂには、それぞれ半導体スイッチ２０５Ａおよび２０５Ｂが並列に接続される。ゲイン切替信号作成回路１１３は、マイクロコンピュータなどの演算処理装置であり、半導体スイッチ２０５Ａおよび２０５Ｂの制御信号として、ゲイン切替信号を出力する。
【００３５】
半導体スイッチ２０５Ａおよび２０５Ｂは、ゲイン切替信号に応じて、オン・オフされ、オンすると並列接続される固定抵抗器を短絡する。このため、例えば、固定抵抗器２０２Ａ〜Ｃの抵抗値が各々Ｒ１とすれば、可変抵抗器の抵抗値Ｒ２はＲ１，２Ｒ１，３Ｒ１のいずれかとなる。従って、演算増幅器２０４のゲイン（＝Ｒ２／Ｒ１）を１，２，３のいずれかに設定できる。従って、本構成例によっても、ゲイン切替信号に応じて、電流検出装置の感度を変更することができる。他の動作およびそれによってもたらされる作用及び効果は、図２に示したゲイン調整回路と同様である。
【００３６】
本実施形態においては、予め記憶される電動機の仕様あるいは性能に関する情報に基づくほか、これに加えエレベータサービス時における乗りかご内の積載量に基づいて、電流検出装置の感度を変えることができる。この点を含み、本実施形態におけるエレベータ制御装置が実行する処理について、以下に説明する。
【００３７】
図４は、本実施形態におけるエレベータ制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【００３８】
エレベータ制御装置は、エレベータの電源が投入されると（ステップＳ１００）、イニシャル処理時（ステップＳ２００）に、予め記憶装置に格納されていた電動機の仕様あるいは性能に関する情報を抽出し、演算処理装置に転送する（ステップＳ３００）。次に、任意の階床からの乗場呼びの有無を判断する（ステップＳ４００）。乗場呼びが無いと判断した場合は（ステップＳ４００，ＮＯ）、ステップＳ４００の処理を繰り返し実行する。乗客が乗場呼びボタンを押して乗場呼びを登録したと判断すると（ステップＳ４００，ＹＥＳ）、乗客が待つ階床に乗りかごを配車する。
【００３９】
乗りかごが到着し、乗客が乗りかごに乗り込むと（ステップＳ５００）、乗りかご内の積載荷重が変化するため、荷重検出器１０９（図１）により乗りかご内の積載荷重を検出し（ステップＳ６００）、検出値を記憶装置に転送して取り込む（ステップＳ７００）。ステップＳ７００においては、本ステップにて記憶装置に取り込まれた積載荷重の検出値と、予め記憶されていた電動機の仕様あるいは性能に関する情報とに基づいて、ゲイン切替信号作成回路１１３（図１）により、積載荷重の検出値に対して電動機に流れる電流の最大値を求め、この最大値に応じてゲイン切替信号を作成する。そして、作成されたゲイン切替信号に応じて、ゲイン調整回路１１２により可変抵抗器２０２の抵抗値を変更することによって電流検出装置の感度を変更する。例えば、最大積載量に対して検出された積載荷重が小さい場合、電流検出装置の感度を上げて、電流分解能を上げる。
【００４０】
なお、本実施形態においては、乗りかご内の積載荷重を検出してから、エレベータの運転を開始するまでの間、すなわちエレベータの乗りかごが停止中にゲインを調整するので、ゲイン切替がエレベータの運転状態に影響しない。
【００４１】
次に、かごドアおよび乗場ドアの戸閉が完了したか否かを判断する（Ｓ８００）。戸閉が完了していないと判断した場合は（ステップＳ８００，ＮＯ）、ステップＳ６００以降の処理を繰り返し実行する。戸閉が完了したと判断すると（ステップＳ８００，ＹＥＳ）、変更された電流検出感度にて電動機を駆動制御しエレベータの運転を開始する（ステップＳ９００）。エレベータ制御装置は、乗りかごが乗客の行先階すなわち目的階に着床したら（Ｓ１０００）、その後、ステップＳ４００以降の処理を繰り返し実行する。
【００４２】
上述したように、本実施形態によれば、容量の異なる電動機ごとに、仕様あるいは性能（電力容量，定格速度，積載容量（荷重負荷）など）を予めエレベータ制御装置の記憶装置に登録しておき、これに基づいて電動機ごとに最適な電流検出感度を設定できるので、電流検出器やＡ／Ｄ変換器の仕様を変更することなく、検出電流のダイナミックレンジを広げることができる。また、乗りかご内の積載状態を検出し、電動機電流が定格値に対して小さな場合、電流検出装置の感度を上げて、電流分解能を上げることができる。これにより、電動機を高精度に駆動制御できるので、良好な乗り心地が得られる。
【００４３】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。
【００４４】
例えば、図４のステップＳ３００において、電動機仕様に基づきゲイン切替信号を作成してゲインを調整した後、Ｓ７００において、積載荷重検出値に基づいて再度ゲインを調整しても良い。また、図１におけるコンバータ装置１０２は、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子を用いたものでも良い。
【符号の説明】
【００４５】
１０１…商用電源，１０２…コンバータ装置，１０３…平滑コンデンサ，
１０４…乗りかご，１０５…釣り合い錘，１０６…電動機，１０７…インバータ装置,
１０８…電流検出器，１０９…荷重検出器，１１０…エンコーダ，
１１１…電流検出回路，１１２…ゲイン調整回路，１１３…ゲイン切替信号作成回路，
１１４…Ａ／Ｄ変換器，１１５…三相二相座標変換部，１１６…運転制御指令部，
１１７…運転制御演算部，１１８…電流制御演算部，１１９…二相三相座標変換部，
１２０…ＰＷＭ発生器，２０１…固定抵抗器，２０２…可変抵抗器，
２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ…固定抵抗器，２０３…ゲイン切替信号，
２０４…演算増幅器，２０５Ａ，２０５Ｂ…半導体スイッチ，３００…電流検出装置，
４００…シーブ，４０１…ロープ
【図１】
2015024867.tif 000003
【図２】
2015024867.tif 000004
【図３】
2015024867.tif 000005
【図４】
2015024867.tif 000006