(57)【要約】【課題】交流電源の異常時に、直流電源の直流電力を一旦交流電力に変換することなく直流電力から直接交流電力に変換するようにマトリックスコンバータの動作を制御する簡単な構成の電動機制御装置を提供する。【解決手段】エレベータ電動機制御装置は、交流電源の交流電力を所定の電圧および周波数の交流電力に直接変換してエレベータの電動機に出力するマトリックスコンバータを制御するエレベータ電動機制御装置において、直流電源と、交流電源の異常を検出したとき電源異常検出信号を出力する電源異常検出装置と、交流電源と直流電源の一方にマトリックスコンバータを接続する入力切替スイッチと、交流電源の正常時には交流電源の交流電力を、交流電源の異常時には直流電源の直流電力を所定の電圧および周波数の交流電力に変換するようにマトリックスコンバータを制御する制御装置と、を備える。【選択図】図１
2007028752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の交流電力を所定の電圧および周波数の交流電力に直接変換してエレベータの電動機に出力するマトリックスコンバータを制御するエレベータ電動機制御装置において、
直流電源と、
上記交流電源の異常を検出したとき電源異常検出信号を出力する電源異常検出装置と、
上記交流電源と上記直流電源の一方に上記マトリックスコンバータを接続する入力切替スイッチと、
上記交流電源の正常時には上記マトリックスコンバータに接続された上記交流電源の交流電力を、上記交流電源の異常時には上記マトリックスコンバータに接続された上記直流電源の直流電力を所定の電圧および周波数の交流電力に変換するように上記マトリックスコンバータを制御する制御装置と、
を備えることを特徴とするエレベータ電動機制御装置。
【請求項２】
上記マトリックスコンバータは、３相の受電端と３相の出力端との間をそれぞれ接続する９つの双方向スイッチにより構成され、
各上記双方向スイッチの故障を検出して特定信号を上記制御装置に送る故障検出装置を備え、
上記入力切替スイッチは、上記直流電源に上記マトリックスコンバータの受電端を接続するとき上記直流電源の正負を３相から選択された２相に接続し、
上記制御装置は、故障した上記双方向スイッチが接続されている上記マトリックスコンバータの受電端の相を除く残りの２相に上記直流電源を接続し、上記直流電源の直流電力を所定の電圧および周波数の交流電力に変換するように上記マトリックスコンバータを制御することを特徴とする請求項１に記載するエレベータ電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エレベータの電動機を制御するエレベータ電動機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータの乗りかごを昇降する電動機に入力される交流電力の制御には、一定周波数の交流電源から所定の周波数の交流出力を直接生成するマトリックスコンバータが用いられている。そして、交流電源に異常が発生したときにエレベータの運転を継続するため、直流電源を交流出力に変換する非常用電源が備えられ、異常になった交流電源から非常用電源に切り換えられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２５８２５８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、直流電源を常時交流出力に変換し、交流電源の異常時に非常用電源の位相情報に基づいてマトリックスコンバータを制御しなければならないので、非常用電源にインバータを備え、インバータの位相情報を得なければならないという複雑な構成の制御装置になるという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、交流電源の異常時に、直流電源の直流電力を別途一旦交流電力に変換することなく直流電力から直接交流電力に変換するようにマトリックスコンバータの動作を制御する簡単な構成のエレベータ電動機制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わるエレベータ電動機制御装置は、交流電源の交流電力を所定の電圧および周波数の交流電力に直接変換してエレベータの電動機に出力するマトリックスコンバータを制御するエレベータ電動機制御装置において、直流電源と、上記交流電源の異常を検出したとき電源異常検出信号を出力する電源異常検出装置と、上記交流電源と上記直流電源の一方に上記マトリックスコンバータを接続する入力切替スイッチと、上記交流電源の正常時には上記マトリックスコンバータに接続された上記交流電源の交流電力を、上記交流電源の異常時には上記マトリックスコンバータに接続された上記直流電源の直流電力を所定の電圧および周波数の交流電力に変換するように上記マトリックスコンバータを制御する制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係わるエレベータ電動機制御装置の効果は、交流電源が正常なときマトリックスコンバータの動作を交流−交流直接変換方式の周波数変換装置として制御し、交流電源の異常が検出されたときマトリックスコンバータの受電端への入力として直流電力に切り替え、マトリックスコンバータの動作を直流を交流に変換するインバータとして制御するので、直流電力を交流電力に変換しなくても済み、簡単な構成にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わるエレベータ電動機制御装置の構成図である。
この発明の実施の形態１に係わるエレベータ電動機制御装置１は、図示しないエレベータの乗りかごを昇降する交流電動機２に入力する多相の交流電力を多相の交流電源３から直流電力に一旦変換しないで直接に変換する。この変換は、交流−交流直接変換と言われている。
また、電動機制御装置１は、直流電源４の直流電力を交流電力に変換する。この変換は、通常の直流を交流に変換するインバータである。
以下の説明では、交流電動機２として３相の同期電動機、交流電源３として商用３相交流電源、直流電源４として常時商用交流電源から充電されている蓄電池を例に挙げて説明する。なお、相数は３相に限るものではない。また、直流電源４は直流電力を貯えておけるものであれば如何なるものであってもよい。
【０００９】
実施の形態１に係わる電動機制御装置１は、図１に示すように、入力される交流電力を所定の電圧および周波数の３相の交流電力に変換するマトリックスコンバータ５、交流電源３とマトリックスコンバータ５の受電端との接続を開閉する第１の入力切替スイッチ６、直流電源４とマトリックスコンバータ５の受電端との接続を開閉する第２の入力切替スイッチ７、交流電源３の異常を検出する電源異常検出装置８、交流電源３の正常時交流電源３からの３相交流電力、交流電源３の異常時直流電源４からの直流電力を所定の電圧および周波数の交流電力に変換するようにゲート信号を出力する制御装置９、ゲート信号に基づいてマトリックスコンバータ５の双方向スイッチ１５のゲートをドライブするゲートドライバ１０を備える。
【００１０】
マトリックスコンバータ５は、交流電源３または直流電源４と交流電動機２との間で直接双方向に電流を流すことができ、交流電源３または直流電源４と交流電動機２とを直接接続する９つの双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊを備える。そして、双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊは、受電端側の３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）と出力端側の３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とを全ての組合せで接続することができる。
また、マトリックスコンバータ５は、その受電端側の３相と出力端側の３相にそれぞれにスナバ回路１６を備える。
双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊは、逆阻止ＩＧＢＴを使用するが、交流を双方向に電流を流すことができるスイッチであればこれに限るものではない。
【００１１】
第１の入力切替スイッチ６は、３つの接点対からなり、第２の入力切替スイッチ７は、２つの接点対からなる。
電源異常検出装置８は、交流電源３の３相の電圧瞬時値を計測し、それから電圧実効値を算出し、その電圧実効値が予め設定されている閾値より下がったとき、交流電源３の異常と判断し、レベルをＬＯＷからＨＩＧＨに変化することにより電源異常信号を発する。
制御装置９は、電源異常信号のレベルに基づきマトリックスコンバータ５へ入力する電力を選択する入力選択手段２１、交流電源３が正常なとき交流電力を所定の電圧および周波数の交流電力に直接変換する交流直接変換手段２２、交流電源３が異常なとき直流電力を所定の電圧および周波数の交流電力に変換するインバータ手段２３を有している。制御装置９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インタフェース回路を有するコンピュータから構成されている。
【００１２】
入力選択手段２１は、電源異常信号のレベルがＬＯＷのとき第１の入力切替スイッチ６を閉じて、第２の入力切替スイッチ７を開く。このようにするとマトリックスコンバータ５の受電端に３相の交流電力が入力される。また、入力選択手段２１は、電源異常信号のレベルがＨＩＧＨのとき第１の入力切替スイッチ６を開いて、第２の入力切替スイッチ７を閉じる。このようにするとマトリックスコンバータ５の受電端のＳ相とＴ相の間に直流電圧が印加される。なお、直流電力を印加する相は、３相のうちのいずれか２相であればよい。
交流直接変換手段２２は、交流電動機２の駆動に対するトルク指令と速度指令が入力されるとともに交流電動機２の回転速度と電流値が入力され、それらに基づいて入力されている３相の交流電力を出力端の３相に接離するタイミングからなるゲート信号を出力する。
インバータ手段２３は、交流電動機２の駆動に対するトルク指令と速度指令が入力されるとともに交流電動機２の回転速度と電流値が入力され、それらに基づいて入力されている直流電力を出力端の３相に接離するタイミングからなるゲート信号を出力する。
【００１３】
次に、実施の形態１に係わる電動機制御装置１の動作について説明する。交流電源３が正常なとき、第１の入力切替スイッチ６が閉成され、マトリックスコンバータ５の受電端には３相の交流電力が供給されている。そして、交流直接変換手段２２は、トルク指令、速度指令、回転速度および電流値に基づいて各双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊのオンオフのタイミングを算出し、そのタイミングをゲート信号としてゲートドライバ１０に送信する。ゲートドライバ１０は、双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊのゲートを駆動して双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊをオンオフする。このように双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊがオンオフされると、マトリックスコンバータ５の出力端に所定の電圧および周波数の交流電力が出力される。そして、この交流電力が交流電動機２に供給されることにより、交流電動機２が駆動され、エレベータの乗りかごが昇降される。
【００１４】
一方、交流電源３が停電すると、電源異常検出装置８が交流電源３の異常を検出し、レベルをＬＯＷからＨＩＧＨに変化して電源異常検出信号を発する。入力選択手段２１は、電源異常信号のレベルがＬＯＷからＨＩＧＨに変化したことを確認して第１の入力切替スイッチ６を開放し、第２の入力切替スイッチ７を閉成する。これによりマトリックスコンバータ５の受電端のＳ相とＴ相との間に直流電圧が印加される。インバータ手段２３は、トルク指令、速度指令、回転速度および電流値に基づいて各双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊのオンオフのタイミングを算出し、そのタイミングをゲート信号としてゲートドライバ１０に送信する。ゲートドライバ１０は、双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊのゲートを駆動して双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊをオンオフする。このように双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊがオンオフされると、マトリックスコンバータ５の出力端に所定の電圧および周波数の交流電力が出力される。そして、この交流電力が交流電動機２に供給されることにより、交流電動機２が駆動され、エレベータの乗りかごが昇降される。
【００１５】
このような電動機制御装置１は、交流電源３が正常なときマトリックスコンバータ５の動作を交流−交流直接変換方式の周波数変換装置として制御し、交流電源３の異常が検出されたときマトリックスコンバータ５の受電端の入力として直流電力に切り替え、直流を交流に変換するインバータとしてマトリックスコンバータ５の動作を制御するので、直流電力を交流電力に変換するインバータを別途備えなくてもよく、簡単な構成の電動機制御装置１を提供することができる。
【００１６】
また、マトリックスコンバータ５を備えた交流−交流直接変換方式で交流電動機２を制御する電動機制御装置が既に設置されているときに、２つのスイッチ６、７、直流電源４、電源異常検出装置８を追加し、制御装置９にインバータ手段２３を追加すれば、交流電源３が停電したときにも交流電動機２の駆動を継続することができるので、少ない部品の追加により停電対策を追加することができる。
【００１７】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係わる電動機制御装置の構成図である。
実施の形態２に係わる電動機制御装置１Ｂは、実施の形態１に係わる電動機制御装置１に各双方向スイッチ１５の故障を検出する故障検出手段３０が追加され、それに係わり第２の入力切替スイッチ７Ｂと入力選択手段２１Ｂが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。なお、図２には、双方向スイッチ１５ｃに対する故障検出手段３０が１つ図示されているが、すべての双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊに故障検出手段３０がそれぞれ備えられている。
実施の形態２に係わる故障検出手段３０は、図２に示すように、例えば、双方向スイッチ１５ｃの温度を計測し、温度が所定の温度閾値を超えたとき双方向スイッチ１５ｃが故障したと判断し、レベルをＬＯＷからＨＩＧＨに変えて特定信号を発する。この特定信号は、故障検出手段３０から制御装置９Ｂに送られる。
【００１８】
実施の形態２に係わる第２の入力切替スイッチ７Ｂは、直流電源４の正負端子にマトリックスコンバータ５の受電端の３相のうちの２相を選択的に接続するために３段階に切り換えられる。例えば、Ｓ相とＴ相とを正端子と負端子とにそれぞれ接続するとき、第１の接続状態、Ｒ相とＴ相とを正端子と負端子とにそれぞれ接続するとき、第２の接続状態、Ｒ相とＳ相とを正端子と負端子とにそれぞれ接続するとき、第３の接続状態を選択することにより切り換えられる。
【００１９】
実施の形態２に係わる入力選択手段２１Ｂは、実施の形態１と同様に電源異常信号のレベルがＬＯＷからＨＩＧＨに変化したとき、第１の入力切替スイッチ６を開放し、第２の入力切替スイッチ７Ｂの第１の接続状態を選択してＳ相とＴ相とを正端子と負端子とにそれぞれ接続する。
また、例えば、１つの双方向スイッチ１５ｃの故障を検出した故障検出手段３０は、双方向スイッチ１５ｃで故障が起こったことを知らせる特定信号を制御装置９Ｂに送信する。
制御装置９Ｂは、故障の起こった双方向スイッチ１５ｃが接続されているマトリックスコンバータ５の受電端の相を特定する。図２の場合、双方向スイッチ１５ｃは、受電端のＲ相に接続されている。そこで、入力選択手段２１Ｂは、直流電源４の正負端子を受電端のＳ相とＴ相とに接続するように、第２の入力切替スイッチ７Ｂを第１の接続状態に切り換える。
【００２０】
このような電動機制御装置１Ｂは、マトリックスコンバータ５の双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊの故障を検出する故障検出手段３０が備えられ、故障した双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊが接続されていない受電端の相に直流電源４が接続され、マトリックスコンバータ５がインバータとして制御されて所定の電圧および周波数の交流電力が出力されるので、マトリックスコンバータ５の双方向スイッチ１５ａ〜１５ｊが故障しても交流電動機２の運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に係わるエレベータ電動機制御装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係わるエレベータ電動機制御装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
１、１Ｂ  電動機制御装置、２  交流電動機、３  交流電源、４  直流電源、５  マトリックスコンバータ、６、７  スイッチ、８  電源異常検出装置、９、９Ｂ  制御装置、１０  ゲートドライバ、１５  双方向スイッチ、１６  スナバ回路、２１、２１Ｂ  入力選択手段、２２  交流直接変換手段、２３  インバータ手段、３０  故障検出手段。
【図１】
2007028752.tif 000003
【図２】
2007028752.tif 000004