(57)【要約】【課題】  確実に磁極補正運転を完了させるエレベーターの制御装置を得ること。【解決手段】  永久磁石同期電動機１の回転子の回転に伴う絶対位置から、永久磁石同期電動機１の回転子の電気角位相を演算する位相演算手段６と、磁極補正運転指令に基づいて永久磁石同期電動機１の回転角速度の指令値と実際値との偏差に基づいて回転角速度の速度異常を検出する速度異常検出手段２０と、速度異常検出時には、磁極補正運転指令を中断してから、初期値を予め定めた所定値だけずらした初期位相値を発生する磁極初期値補正手段２１と、電気角位相と初期位相値とを加算して補正初期位相値を求める第１加算手段２２と、補正初期位相値と磁極位相補正値とを加算して磁極位相値を求める第２加算手段１９と、電流制御手段１２,１３の電圧指令値と磁極位相値とに基づいて三相電圧指令を発生する２／３相変換器９とを備えたものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石同期電動機の固定子巻線電流のd軸成分及びq軸成分の各指令値と各実際値との偏差に基づいて、前記各指令値が前記各実際値に追従するように電圧指令値を発生して制御する電流制御手段と、
前記永久磁石同期電動機の回転子の回転に伴う絶対位置から、前記永久磁石同期電動機の回転角速度の実際値を検出する角速度演算手段と、
前記電流制御手段からのd軸の電流偏差に基づく補償電圧信号に基づいて、前記永久磁石同期電動機の磁極位相補正値を求める磁極位相補正手段とを備え、前記永久磁石同期電動機により巻上機が駆動されるエレベーターの制御装置において、
前記永久磁石同期電動機の回転子の回転に伴う絶対位置から、前記永久磁石同期電動機の回転子の電気角位相を演算する位相演算手段と、
前記磁極補正運転指令に基づいて前記永久磁石同期電動機の回転角速度の指令値と実際値との偏差に基づいて前記回転角速度の速度異常を検出する速度異常検出手段と、
速度異常検出時には、前記磁極補正運転指令を中断してから、初期値を予め定めた所定位相値だけずらした初期位相値を発生する磁極初期値補正手段と、
前記電気角位相と前記初期位相値とを加算して補正初期位相値を求める第１加算手段と、
前記補正初期位相値と前記磁極位相補正値とを加算して磁極位相値を求める第２加算手段と、
前記電流制御手段の前記電圧指令値と前記磁極位相値とに基づいて三相電圧指令を発生する電圧発生手段と、
を備えたことを特徴とするエレベーターの制御装置。
【請求項２】
前記磁極初期値補正手段から複数の初期位相値を発生して前記永久磁石同期電動機を運転した後、前記速度異常検出手段が連続して前記速度異常を検出する検出手段と、
該検出手段の検出に基づいて前記磁極補正運転を終了する終了手段と、
前記終了との判断に基づいて警報を発生する警報手段と、
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ーの制御装置。
【請求項３】
前記磁極補正運転指令は所定の回数を繰り返し、該回数Ｎは、前記初期位相値をθ°とすると、Ｎ＞360／θを満たす最小の自然数とする、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエレベーターの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベーターの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のエレベーターの制御装置は下記特許文献１に記載のように、永久磁石同期電動機により巻上機が駆動されるエレベーターの制御装置において、永久磁石同期電動機の固定子巻線電流のd軸成分及びq軸成分の各指令値と各実際値との偏差に基づいて、各指令値が前記各実際値に追従するように制御する電流制御手段と、永久磁石同期電動機の回転子の回転に伴う絶対位置から、永久磁石同期電動機の回転角速度の実際値を検出する角速度演算手段と、永久磁石同期電動機の回転角速度の指令値と実際値との偏差に基づいて、回転角速度が指令値に追従するように制御する速度制御手段と、電流制御手段からのd軸の電流偏差に基づく補償電圧信号に基づいて、永久磁石同期電動機の磁極位置を補正する磁極補正手段を備えたものである。
【０００３】
かかるエレベーターの制御装置によれば、エレベーターの起動時にエンコーダ取付け角度を補正することにより、簡単な構成で、磁極位置がずれたままエレベーターを起動してしまうことを回避し、巻上機の組立工程で問題となるエンコーダ取付け角度の調整を不要として、製造工程の合理化を実現することができる。
【特許文献１】特開２００５−３３３７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、永久磁石同期電動機の電気角速度ωrを監視する速度異常検出手段を有するエレベーターにおいては、上記エレベーターの制御装置における磁極補正値の初期値を固定とすると、実際の磁極位置と制御装置内部の電気角位相の差は永久磁石同期電動機に取り付けられた絶対位置検出器の取付け角度に依存する。このため、その位相差が180°程度ずれていた場合には、運転開始直後はトルクが逆方向に出て飛び出すように永久磁石同期電動機が回転して、上記速度異常検出手段が動作して永久磁石同期電動機を停止して磁極補正運転が完了しないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、永久磁石同期電動機の実際の磁極位置と制御装置内部の電気角位相との初期位相差により、磁極補正運転開始した直後の速度異常を検出し、該速度異常により補正運転を中断した後、磁極補正値の初期位相値を所定量だけずらして再度、上記補正運転をすることにより、確実に磁極補正運転を完了させるエレベーターの制御装置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】
第１の発明に係るエレベーターの制御装置は、永久磁石同期電動機の固定子巻線電流のd軸成分及びq軸成分の各指令値と各実際値との偏差に基づいて、前記各指令値が前記各実際値に追従するように電圧指令値を発生して制御する電流制御手段と、前記永久磁石同期電動機の回転子の回転に伴う絶対位置から、前記永久磁石同期電動機の回転角速度の実際値を検出する角速度演算手段と、前記電流制御手段からのd軸の電流偏差に基づく補償電圧信号に基づいて、前記永久磁石同期電動機の磁極位相補正値を求める磁極位相補正手段とを備え、前記永久磁石同期電動機により巻上機が駆動されるエレベーターの制御装置において、前記永久磁石同期電動機の回転子の回転に伴う絶対位置から、前記永久磁石同期電動機の回転子の電気角位相を演算する位相演算手段と、前記磁極補正運転指令に基づいて前記永久磁石同期電動機の回転角速度の指令値と実際値との偏差に基づいて前記回転角速度の速度異常を検出する速度異常検出手段と、速度異常検出時には、前記磁極補正運転指令を中断してから、初期値を予め定めた所定値だけずらした初期位相値を発生する磁極初期値補正手段と、前記電気角位相と前記初期位相値とを加算して補正初期位相値を求める第１加算手段と、前記補正初期位相値と前記磁極位相補正値とを加算して磁極位相値を求める第２加算手段と、前記電流制御手段の前記電圧指令値と前記磁極位相値とに基づいて三相電圧指令を発生する電圧発生手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
第２の発明に係るエレベーターの制御装置は、磁極初期値補正手段から複数の初期位相値を発生して永久磁石同期電動機を運転した後、速度異常検出手段が連続して速度異常を検出する検出手段と、該検出手段の検出に基づいて磁極補正運転を終了する終了手段と、終了との判断に基づいて警報を発生する警報手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
第３の発明に係るエレベーターの制御装置は、磁極補正運転指令は所定の回数を繰り返し、該回数Ｎは、前記初期位相値をθ°とすると、Ｎ＞360／θを満たす最小の自然数とする、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、永久磁石同期電動機の実際の磁極位置と制御装置内部の電気角位相との初期位相差により、磁極補正運転開始した後の速度異常を速度異常検出手段が検出し、該速度異常により補正運転を中断した後、磁極初期値補正手段が磁極補正値の初期位相値を所定量だけずらし、第１加算手段が前記電気角位相と前記初期位相値とを加算して補正初期位相値を求め、第２加算手段が補正初期位相値と前記磁極位相補正値とを加算して磁極位相値を求め、電圧発生手段が電流制御手段の電圧指令値と磁極位相値とに基づいて三相電圧指令を発生する。これにより、上記補正運転をすることにより、確実に磁極補正運転を完了できるという効果がある。
【００１０】
第２の発明によれば、磁極初期値補正手段から複数の初期位相値を発生して永久磁石同期電動機を運転した後、速度異常検出手段が連続して速度異常を検出する検出手段と、該検出手段の検出に基づいて磁極補正運転を終了する終了手段と、終了との判断に基づいて警報を発生する警報手段とを備えたので、永久磁石同期電動機、絶対位置検出器等の故障を速やかに発見できるという効果がある。
【００１１】
第３の発明によれば、磁極補正運転指令は所定の回数を繰り返し、該回数Ｎは、前記初期位相値をθ°とすると、Ｎ＞360／θを満たす最小の自然数としたので、磁極補正運転の回数を最低の返し回数に制限できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
本発明の一実施の形態を図１によって説明する。図１は本発明の一実施の形態を示すエレベーターの制御装置の全体構成図である。
図１において、エレベーターの制御装置は、永久磁石同期電動機１の回転子の回転にともなう絶対位置を検出する絶対位置検出器２と、絶対位置検出器２の位置出力から永久磁石同期電動機１の回転角速度ωrを検出する角速度演算手段３と、永久磁石同期電動機１の回転角速度の指令値ωrcomと回転角速度ωrの偏差を演算する減算器４と、その偏差に基づいて永久磁石同期電動機１が発生すべきトルクを演算し、回転角速度ωrが指令値ωrcomに追従するように制御する速度制御手段５とを備えている。
【００１３】
三相交流同期電動機の制御では、一般的に三相の電流、電圧を二軸に変換したものを扱うことが多く、三相のU相軸にα軸をあわせた静止二軸上の座標系をα−β座標系、回転子の界磁方向にｄ軸をあわせた回転二軸座標系をｄ−ｑ座標系と呼ぶ。また、エレベーターの制御装置は、絶対位置検出器２の位置出力から永久磁石同期電動機１の回転子の電気角位相θreを演算する位相演算手段６を備えている。ここで電気角位相θreは、α−β座標系から見たｄ−ｑ座標系の回転角度を示している。
【００１４】
エレベーターの制御装置は、永久磁石時電動機１の固定子巻線に流れる三相交流Iu、Iv、Iwを検出する電流検出器７と、三相交流電流Iu、Iv、Iwをｄ−ｑ座標系での二相電流Id、Iqに変換する三相/二相変換器８と、ｄ−ｑ座標系での電圧指令値Vd、Vqを三相の電圧指令値Vu、Vv、Vwに変換する、電圧発生手段としての二相/三相変換器９と、減算器１０、１１とｄ軸電流制御手段１２およびq軸電流制御手段１３とを備えている。
【００１５】
減算器１０および１１は、それぞれ永久磁石同期電動機１の固定子巻線電流のｄ軸成分の指令値Idcomおよび実際値Idと、ｑ軸成分の指令値Iqcomおよび実際値Iqの偏差を演算し、ｄ軸電流制御手段１２とｑ軸電流制御手段１３は、各偏差に基づいて指令値が実際値に追従するように制御するように形成されている。
【００１６】
エレベーターの制御装置は、ｄ軸電流とｑ軸電流を独立してフィードバック制御できるように補償するための非干渉制御手段１４と、それぞれのｄ軸電流制御手段１２およびｑ軸電流制御手段１３からのｄ軸およびｑ軸の制御出力Vd’、Vq’に非干渉制御手段１４の出力を加算して電圧指令値Vd、Vqを演算するための加算器１５および１６と、二相/三相変換器９からの三相の電圧指令Vu、Vv、Vwに従って可変電圧可変周波数の三相交流電圧を出力する電力変換機１７を備えている。
【００１７】
速度制御手段５は永久磁石同期電動機１の回転角速度ωrが指令値ωrcomに追従するようなトルク指令を出力する。速度異常検出手段２０は磁極補正運転指令により回転角速度ωrを監視し、指令値ωrcomに対してωrが異常に高い場合や低い場合、あるいは極性が逆（ωr×ωrcom＜０）の場合などが所定時間継続すると速度異常としてエレベーターの運転を急停止させる。さらに、速度制御手段５から出力される電流指令に対し、ｑ軸電流制御手段１３はトルク指令値に相当するｑ軸電流指令値Iqcomに追従するようにｑ軸電流Iqを制御する。また、ｄ軸電流は通常０とする場合が多いが、高回転時の電圧を下げるために弱め界磁制御をする場合などは、Idcomを適当な値に制御することがある。
【００１８】
エレベーターの制御装置は入力側がｄ軸電流制御手段１２に接続され、ｄ軸の制御出力Vd’から磁極位相補正値Δθを演算する磁極位相補正手段１８を有している。
磁極補正運転中は、電流のフィードバック制御によって減算器１０における電流偏差がほぼ０であるとすれば、ｄ軸電流を０に制御している場合（Idcom=０）、定常状態ではｄ軸電流が０となるため、ｄ軸電流制御手段１２の出力信号が０となるまで磁極位相補正手段１８により出力Δθを変化させる。
【００１９】
エレベーターの制御装置は磁極初期値補正手段２１を有し、磁極初期値補正手段２１の出力としての初期位相値Δθadは第１加算手段としての加算器２２により位相演算手段６の出力としての磁極位置としての電気角位相θreに加算して補正初期位相値を求める。磁極位相補正手段１８の出力としての磁極位相補正値と上記補正初期位相値とを第２加算手段としての加算器１９により加算されその出力としての磁極位相値θは三相/二相変換器８と二相/三相変換器９に入力される。
初期位相値Δθadは通常０に設定されるが、磁極補正運転中に速度異常検出手段２０が速度異常を検出した場合、あらかじめ決めておいた所定量θ’を出力し、磁極位相補正演算の初期値をずらして、再度磁極補正運転を実施する。なお、初期位相値Δθadを変化させて磁極補正運転を実施しても再び速度異常を検出する場合は場合はさらに磁極初期値補正手段２１の出力としての初期位相値Δθadの出力値を変化させて（例えば２θ’、３θ’、４θ’…）、磁極補正運転が正常に終了するまで繰り返し処理を実行する。
【００２０】
また、エレベーターの制御装置は、磁極補正運転中に速度異常検出手段２０が速度異常を検出し磁極初期値補正手段２１の出力としての初期位相値Δθadの値をずらして、再度磁極補正運転を実施する処理を所定回数繰り返しても、磁極補正運転が正常に終了しない場合、磁極初期値補正手段２１から複数の初期位相値を発生して永久磁石同期電動機１を運転した後、速度異常検出手段２０が連続して速度異常を検出する検出手段３０と、検出手段３０の検出に基づいて磁極補正運転を終了する終了手段３２と、該終了との判断に基づいて警報を発生する警報手段３４とを備えている。これは、永久磁石同期電動機１や絶対位置検出器２やその他の機器に異常がある可能性が高いため、磁極補正運転を中断し、据付調整の作業員に分かるように、例えばブザーや表示装置などでアラームを出力するものである。
【００２１】
また、上記磁極補正運転を中断する繰り返し処理の回数Nを、Ｎ＞360/θ’を満たす最小の自然数とし、磁極補正運転中に速度異常検出手段２０が速度異常を検出し磁極初期値補正手段２１の出力としての初期位相値Δθadの値をずらして、再度磁極補正運転を実施する繰り返し処理がN回を越えても、磁極補正運転が正常に終了しない場合、上記と同様に警報手段３２を動作させる。
なお、本実施例では回数Nを求めて判断しているが、磁極初期値補正手段２１の出力としての初期位相値Δθadの値が３６０°を超えた場合に磁極補正運転を中断するようにしても良い。
【００２２】
上記のように構成されたエレベーターの制御装置を図１乃至図３によって説明する。図２、図３は図１によるエレベーターの制御装置の動作をそれぞれ示すタイムチャート、フローチャートである。
まず、磁極補正運転が開始すると、初期設定として、磁極補正運転の中断の判断に使用する繰り返し回数Ｎを１に設定し、初期位相値Δθadを０に設定する(ステップＳ１０１)。次に、繰り返し回数ＮがＮ＞３６０/θ’を越えているか判断し(ステップＳ１０３)、越えていない場合は、磁極補正運転により、第１加算器２２が初期位相値Δθａｄと電気角位相Δθｒｅとを加算して補正初期位相値を求め、第２加算器１９が上記補正初期位相値(Δθａｄ＋Δθｒｅ)と磁極位相補正値Δθとを加算して磁極位相値θを求めて、電圧発生手段としての２／３相変換器に上記補正初期位相値と磁極位相値θとを加えて電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑとに基づいて三相電圧を発生して電力変換器１７を介して永久磁石同期電動機１を駆動してｄ軸電流制御手段１２の出力信号が０となるようにΔθの調整を開始する(ステップＳ１０５)。
【００２３】
ここで、速度異常を検出しているかどうか判断し(ステップＳ１０７)、図２(ａ)に示すように速度異常検出手段２０が速度異常を検出していると、図２(ｂ)に示すように、速度異常検出フラグを立て、ステップＳ１０１にて永久磁石同期電動機１の運転を急停止させる。次に、繰り返し処理回数Ｎをカウントアップし、さらに図２(c)に示すように初期位相値Δθadを予め定めた値θ'を用いて、Δθad＝Δθad＋θ’とし、磁極初期値をずらす(ステップＳ１１３)。
【００２４】
その後磁極補正運転を再開し、ステップＳ１０３に戻り、再び繰り返し回数Ｎの判断し、ステップＳ１０３にてΔθの調整を行うことを繰り返す。なお、繰り返し回数が増えてステップＳ１０３でＮ＞３６０/θ’となった場合には、磁極補正運転を中断し(ステップＳ１１５)、アラームを出力する(ステップＳ１１７)。
また、磁極初期値をずらすことで、速度異常を検出せずに磁極補正運転が継続できた場合は、ステップＳ１０９において磁極補正が完了したか判断し（磁極補正値Δθの変化量が、ある値の範囲内に収束した場合に完了とするのが一般的である）、完了条件を満たせば磁極補正運転を終了する。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、エレベーターのドアの制御に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態を示すエレベーターの制御装置の全体構成図である。
【図２】図１に示すエレベーターの制御装置の動作を示すタイムチャートである。
【図３】図１に示すエレベーターの制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１  永久磁石同期電動機、３  角速度演算手段、６  位相演算手段、９  ２/３相変換器(電圧発生手段)、１２  ｄ軸電流制御手段、１３  ｑ軸電流制御手段、１８  磁極位相補正手段、１９  第２加算手段、２０  速度異常検出手段、２１  磁極初期値補正手段、２２  第１加算手段、３０  検出手段、３２  終了手段、３４  警報手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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