(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源と、商用電源からの電力により動作して交流の電力を発生するインバータと、該インバータが発生する交流の電力によって駆動される電動機とを備えた交流エレベータにおいて、
充電／放電が可能なバッテリーと、該バッテリーに充電と放電を行なわしめるための充電／放電回路と、該充電回路を閉路するための充電制御素子と、前記放電回路を閉路するための放電制御素子と、前記充電制御素子と前記放電制御素子のオン／オフで前記充電／放電回路の動作を制御することにより、商用電源の全波整流電圧より高い一定の電圧に相当する値の電圧指令を目標値として前記インバータへの入力電力を制御する制御回路とを備え、該制御回路は前記充電制御素子と前記放電制御素子を交互にオン／オフすることで、前記電動機からの回生電力によって前記バッテリーを充電すると共に、該バッテリーの発生電力を前記インバータに供給した後、該バッテリーの充電状態又はエレベータの運転状態に応じて、前記充電回路と前記放電回路との優劣を決める手段を備えたことを特徴とする交流エレベータの電源装置。
【請求項２】
前記制御回路は、所定の電圧指令を目標値として該インバータへの入力電圧を負帰還制御する制御回路であることを特徴とする請求項１ に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項３】
前記バッテリーは、所定のユニット数をエレベータの容量に応じて選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項４】
エレベータが複数台設置され、各エレベータ制御用に各々インバータを備え、該インバータ相互が並列に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項５】
前記電源装置には、バッテリーへの充電或いは放電を指示する働きを持つリミッターを有する電流指令回路を備え、所定の条件下で該リミッターのリミッター値を可変にすることを特徴とする請求項１に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項６】
バッテリーの充電状態が定格容量の８０%以上に達すると、該バッテリーへの充電側リミッター値をゼロに設定することを特徴とする請求項５に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項７】
バッテリーの充電状態が定格容量の３０％以下になると、該バッテリーの放電側のリミッター値をゼロに設定することを特徴とする請求項５に記載の交流エレベータの電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流エレベータの電源装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パワーエレクトロニクス素子及びそれを制御する技術の進歩により、インバータを用いて誘導電動機に可変電圧・可変周波数の交流電力を供給して速度制御を行い、エレベータかごを運転させるものが採用されている。
【０００３】
即ち、図２に示すように、商用電源１からコンバータ２及びインバータ３を通じて誘導電動機ＩＭに電流が供給されるが、この電流は理想的な速度指令４とパルス発生器ＰＧからの実際のエレベータかご５の速度との突き合わせによる速度調節器６を介して可変周波数電流指令演算部７からの指令により、正弦波ＰＷＭ制御装置８を介してインバータ３が操作されて、エレベータかご５が適当に速度制御されるものである。ここで、９は釣合い重りである。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
ところで、誘導電動機ＩＭにより運転されるエレベータの場合は、エレベータかご５に定員いっぱい乗客が乗っている時や、誰も乗っておらず乗場呼びに応じて空かごとして運転される時など、その都度負荷が大幅に変動するが、特に下げ荷運転の場合には電力を回生しなければならず、通常抵抗Ｒによって熱として消費しているのが一般的で、電力の無駄づかいが多かった。又、当然負荷の大きな場合でも不都合なことが生じないように、予め電源容量に余裕を見て設計するのが普通である。
したがって、電源回線なども太い電線を使用したりしなければならなかった。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、回生電力を無駄にしない効率の良い電源装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、商用電源と、商用電源からの電力により動作して交流の電力を発生するインバータと、該インバータが発生する交流の電力によって駆動される電動機とを備えた交流エレベータにおいて、
充電／放電が可能なバッテリーと、該バッテリーに充電と放電を行なわしめるための充電／放電回路と、該充電回路を閉路するための充電制御素子と、前記放電回路を閉路するための放電制御素子と、前記充電制御素子と前記放電制御素子のオン／オフで前記充電／放電回路の動作を制御することにより、商用電源の全波整流電圧より高い一定の電圧に相当する値の電圧指令を目標値として前記インバータへの入力電力を制御する制御回路とを備え、該制御回路は前記充電制御素子と前記放電制御素子を交互にオン／オフすることで、前記電動機からの回生電力によって前記バッテリーを充電すると共に、該バッテリーの発生電力を前記インバータに供給した後、該バッテリーの充電状態又はエレベータの運転状態に応じて、前記充電回路と前記放電回路との優劣を決める手段を備えるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、電力を無駄にしない電源装置を備えるものである。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施例を示す電源装置の回路図、図３は図１に示す回路の制御ブロック線図である。
【０００９】
図中、図２と同一符号のものは同一のものを示すが、１０は本発明に係る電源回路で、Tr1とTr2はトランジスタ、Ｄ１，Ｄ２はダイオード、Ｅは例えばニッケル水素電池のようなバッテリーで、このバッテリーＥは例えば８セルを１ユニットとしてエレベータの容量に応じて所定のユニット数を選択する。ＱはバッテリーＥの充電量を検出する容量計、Ｌは昇圧用のコイル、ＲＴは電流検出器、１１は停電時などの非常時にバッテリーＥから、マイコン等の制御電源として利用する非常電源、１２は万一この電源回路１０が故障した場合に切り離すための非常接点である。
【００１０】
この電源回路１０は図３に示すように、インバータ３の入力電圧Vabの定電圧制御を行うもので、一定の電圧指令に対し、インバータ３の入力電圧Vabを負帰還させて突き合わせ制御を行う。
この偏差信号ｅが伝達関数Ｇ１及びリミッター回路２０を介して電流指令を作り出し、電流検出器ＲＴからの電流帰還と突き合わせ、伝達関数Ｇ２を通じて比較器２１に入力させる。
【００１１】
この比較器２１では、例えば三角波発生器２２からの三角波αと伝達関数Ｇ２からの出力信号を比較することにより、トランジスタTr1,Tr2の制御信号Ｃを作り出している。トランジスタTr2の前段には否定素子２３を接続しているので、トランジスタTr1とTr2が同時にＯＮすることはない。
【００１２】
今仮に、商用電源１が２００Ｖとすると、コンバータ２を経た電圧は通常２８０V程度になるが、ここで、図３の電圧指令を３５０V程度に設定すれば、電源回路１０の制御系はインバータ３の入力電圧Vabを３５０Ｖに維持しようと電圧制御される。
【００１３】
即ち、入力電圧Vabが３５０Ｖの場合は、偏差信号eはゼロであり、リミッター回路２０を通じた電流指令ｉもゼロとなり、比較器２１の出力は図４に示す波形となる。
【００１４】
つまり、トランジスタTr1とTr2を同じ時間交互にＯN状態に導く制御信号Ｃを比較器２１は出力するので、バッテリーＥは充電と放電を同じ時間づつ交互に繰り返して、インバータ３の入力電圧Vabを３５０Ｖに維持しようとする。
【００１５】
そして、万一入力電圧Vabが３５０Ｖよりも低くなれば、比較器２１の出力は図５（ａ）に示す状態になり、トランジスタTr1をＯN状態にする時間が短く、トランジスタTr2をＯN状態にする時間が長くなり、結局バッテリーＥからの放電を優先させることになる。
【００１６】
一方、入力電圧Vabが３５０Ｖよりも高くなれば、今度は比較器２１の出力は図５（ｂ）に示す状態になり、トランジスタTr2をＯN状態にする時間が短く、トランジスタTr1をＯＮ状態にする時間が長くなり、結局バッテリーＥへの充電を優先させて、指令電圧を維持しようと電圧制御される。
【００１７】
因みに、バッテリーＥを放電させる場合の通常のルートはバッテリーE、電流検出器ＲＴ、コイルＬ、トランジスタTr2、バッテリーＥであり、一方バッテリーＥを充電させる場合の通常のルートは端子ａ、接点１２、トランジスタTr1、コイルＬ、電流検出器ＲＴ、バッテリーＥ、端子ｂである。そして、各トランジスタTr1,Tr2のＯＦＦ時にはダイオードＤ２或いはＤ１を通じてコイルＬによるバッテリーＥの充電・放電電流が瞬間的に流れる。
【００１８】
ここで、容量計Ｑによって検出されるバッテリーＥの充電状態が例えば定格容量の３０%以下の場合には、リミッター回路２０の放電側のリミッター値をゼロにして、制御系としては充電のみを行わせ、またバッテリーＥの充電状態が例えば定格容量の８０%以上の場合には、リミッター回路２０の充電側のリミッター値をゼロにして、放電のみを行わせるようにすれば、過充電や完全放電を防ぐことでバッテリーの寿命を延ばすことが可能である。
【００１９】
エレベータ停止時に商用電源からバッテリーに充電を行うことで、容量計Ｑによって検出される充電状態を例えば定格容量の６０％程度になるようにすれば、バッテリーの充電状態を最良な状態に維持させることができる。（万一６０％を超える状態であれば、非常電源１１のようにバッテリーから交流電源を作り、制御電源として使用すれば良い。）
因みに、最良な状態とは、次のエレベータの運転が回生運転・駆動運転の何れであってもバッテリーの充電・放電が自由に行える状態を意味する。
【００２０】
特に、別のエレベータ制御用のインバータ３′を並列に接続すれば、各々のエレベータの力行・回生運転をうまく打ち消すことができ、さらに省エネ効果を発揮できる。
【００２１】
そして、万一インバータ３の入力電圧Vabが高くなりすぎた場合は、トランジスタTr3をＯＮさせて、抵抗Ｒで回生電力を消費させるようにする。
【００２２】
このリミッター回路２０のリミッター値の操作は、前述のバッテリーＥの充電状態だけでなく、エレベータの運転状態に応じて変化させる事も可能である。
平日や休日、或いは時間帯によってバッテリーＥの充電量における適量を変化させても良い。即ち、例えばオフィスビルの出勤時などの力行運転の連続が予想される場合には、バッテリーＥの充電量を多目にして、補助電源としての利用を優先し、逆に昼食時のような回生運転の連続が予想される場合は、バッテリーＥの充電量を低目に抑えて回生動作を優先させる。そして、通常時は力行・回生がほぼ交互に行われるので、バッテリーＥの充電量を定格容量の６０%程度に設定する。
【００２３】
又、力行・回生が続いた場合でも放電側のリミッターの制限値をバッテリーＥの充電量があまり変化しないような、例えば電動機定格電力の３０%程度の電力を供給できるような値に維持しておくことで、エレベータ定格積載時の運転でも商用電源から供給すべき電力を残りの７０％で済ませ、その結果電源設備容量をかなり削減することも可能である。
さらに、エレベータかごの停止中は、充電モードのみ行わせるようにするなど種々考えられる。
【００２４】
このような回路において、エレベータが運転中に万一停電が起こっても、電動機ＩＭのブレーキが落ちないようにしておけば、停電時にエレベータが停止することなく速やかに目的の階床に停止させることができる。特に、瞬時停電対策が自然に行われることになる。
【００２５】
尚、この実施例では、電動機によりつるべ式にエレベータを駆動させるシステムについて述べているが、例えば釣合い重りにバッテリーを積載してこの釣合い重り側のシーブ（図示しない）を直接駆動するシステムを採用することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、本発明に係る電源装置を新たに追加するだけで、エレベータのような負荷が大幅に変動するような場合であっても、エレベータの通常の運転を通じて適宜回生電力を吸収するとともに、駆動電力を補うこともできるので、予め大きな電源設備を備える必要も無い。電源設備を低く抑えるができる。又、回生電力の吸収による省エネが可能となる。
さらに、電源装置に使用されるバッテリーの充電・放電動作が適宜行なわれるため、たとえ何時停電になつても困る事はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す電源装置の回路図である。
【図２】従来の交流エレベータの制御装置の一例を示す概略図である。
【図３】図１に示す回路の制御ブロック線図である。
【図４】図３の各部の信号を示す図である。
【図５】図３の各部の信号を示す図である。
【符号の説明】
１  商用電源
３  インバータ
１０  電源装置
Ｅ  バッテリー
Ｑ  容量計
Tr1,Tr2  トランジスタ
２０  リミッター回路
１    比較器
２    三角波発生器
【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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