特許 7609203 エレベーターの電力回生装置の制御方法、エレベーター駆動システム、及び、エレベーターの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-23

(45)【発行日】2025-01-07

(54)【発明の名称】エレベーターの電力回生装置の制御方法、エレベーター駆動システム、及び、エレベーターの制御装置

(51)【国際特許分類】

   B66B 1/34 20060101AFI20241224BHJP

【ＦＩ】

B66B1/34 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023099121

(22)【出願日】2023-06-16

【審査請求日】2023-06-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000112705

【氏名又は名称】フジテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001438

【氏名又は名称】弁理士法人 丸山国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡田 ▲隆▼夫

(72)【発明者】

【氏名】奥野 康司

(72)【発明者】

【氏名】林 裕

【審査官】加藤 三慶

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１７１９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３１８９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３４３５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１９４３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｂ １／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源から交流電力の供給を受けてかごを走行させる巻上機を制御するエレベーター駆動システムの制御方法であって、
前記エレベーター駆動システムは、
前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバーターと、
前記コンバーターから供給される直流電力を交流電力に変換して前記巻上機に供給するインバーターと、
前記インバーターと前記交流電源との間に接続された電力回生装置と、を含んでおり、
前記制御方法は、
前記巻上機の回転速度を制御するトルク指令信号に基づいて前記巻上機におけるトルク発生方向を判別する第１判別処理と、
前記巻上機の回転速度を表す回転速度信号に基づいて前記巻上機における回転方向を判別する第２判別処理と、
前記第１判別処理にて判別されたトルク発生方向と前記第２判別処理にて判別された回転方向とに基づいて前記巻上機の回生状態を検出し、前記電力回生装置を動作させる回生制御処理と、を含み、
前記回生制御処理では、前記第１判別処理にて判別されたトルク発生方向と前記第２判別処理にて判別された回転方向とが互いに逆方向である場合に、前記巻上機が回生状態であることが検出され、
前記回転速度信号の示す回転速度が第２の所定値以下の低速運転時には、前記巻上機が回生状態であるか否かによらずに、前記電力回生装置を動作させて、前記交流電源から前記コンバーターを介して前記インバーターに供給される電力の一部を、循環電流として前記電力回生装置によって再び前記交流電源に戻し、
前記回転速度信号の示す回転速度が第２の所定値より高い運転時には、前記巻上機が回生状態にあるとき、前記巻上機において発生する回生電力を前記交流電源に回生させるように前記電力回生装置を動作させる、
前記巻上機を駆動するインバーターに付加されるエレベーター駆動システムの制御方法。

【請求項2】

前記回生制御処理は、前記巻上機の回生状態を検出して前記電力回生装置の動作を開始させた後、前記トルク発生方向と前記回転方向とが同一となった場合に、前記トルク指令信号の示すトルクの大きさが第１の所定値以下の場合は前記電力回生装置の動作を継続させ、前記トルクの大きさが前記第１の所定値より大きくなった場合に前記電力回生装置を停止させる、
請求項１に記載のエレベーター駆動システムの制御方法。

【請求項3】

交流電源から交流電力の供給を受けてかごを走行させる巻上機のエレベーター駆動システムであって、
前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバーターと、
前記コンバーターから供給される直流電力を交流電力に変換して前記巻上機に供給するインバーターと、
前記インバーターと前記交流電源との間に接続された電力回生装置と、
制御装置と、
を具えるエレベーター駆動システムであって、
前記制御装置は、
前記巻上機の回転速度を制御するトルク指令信号に基づいて前記巻上機におけるトルク発生方向を判別する第１判別部と、
前記巻上機の回転速度を表す回転速度信号に基づいて前記巻上機における回転方向を判別する第２判別部と、
前記第１判別部により判別されたトルク発生方向と前記第２判別部により判別された回転方向とに基づいて前記巻上機の回生状態を検出し、前記電力回生装置を動作させる回生制御部と、を具え、
前記回生制御部は、前記第１判別部により判別されたトルク発生方向と前記第２判別部により判別された回転方向とが互いに逆方向である場合に、前記巻上機が回生状態であることを検出し、
前記回転速度信号の示す回転速度が第２の所定値以下の低速運転時には、前記巻上機が回生状態であるか否かによらずに、前記電力回生装置を動作させて、前記交流電源から前記コンバーターを介して前記インバーターに供給される電力の一部を、循環電流として前記電力回生装置によって再び前記交流電源に戻し、
前記回転速度信号の示す回転速度が第２の所定値より高い運転時には、前記巻上機が回生状態にあるとき、前記巻上機において発生する回生電力を前記交流電源に回生させるように前記電力回生装置を動作させる、
エレベーター駆動システム。

【請求項4】

交流電源から交流電力の供給を受けてかごを走行させる巻上機を制御するエレベーター駆動システムの制御装置であって、
前記エレベーター駆動システムは、
前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバーターと、
前記コンバーターから供給される直流電力を交流電力に変換して前記巻上機に供給するインバーターと、
前記インバーターと前記交流電源との間に接続された電力回生装置と、
前記制御装置と、を含んでおり、
前記制御装置は、
前記巻上機の回転速度を制御するトルク指令信号に基づいて前記巻上機におけるトルク発生方向を判別する第１判別部と、
前記巻上機の回転速度を表す回転速度信号に基づいて前記巻上機における回転方向を判別する第２判別部と、
前記第１判別部により判別されたトルク発生方向と前記第２判別部により判別された回転方向とに基づいて前記巻上機の回生状態を検出し、前記電力回生装置を動作させる回生制御部と、を具え、
前記回生制御部は、前記第１判別部により判別されたトルク発生方向と前記第２判別部により判別された回転方向とが互いに逆方向である場合に、前記巻上機が回生状態であることを検出し、
前記回転速度信号の示す回転速度が第２の所定値以下の低速運転時には、前記巻上機が回生状態であるか否かによらずに、前記電力回生装置を動作させて、前記交流電源から前記コンバーターを介して前記インバーターに供給される電力の一部を、循環電流として前記電力回生装置によって再び前記交流電源に戻し、
前記回転速度信号の示す回転速度が第２の所定値より高い運転時には、前記巻上機が回生状態にあるとき、前記巻上機において発生する回生電力を前記交流電源に回生させるように前記電力回生装置を動作させる、
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、エレベーターのかごを走行させる巻上機を駆動するインバーターに付加される電力回生装置の制御方法、エレベーターの駆動システム、及び、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】

高速大容量のエレベーターを除く中小容量のエレベーターでは、エレベーターのかごを走行させる巻上機の回生状態が検出されると、巻上機において発生した回生電力は、巻上機を駆動するインバーターのＤＣ段に接続される抵抗によりジュール熱に変換されて吸収される。

【0003】

図４は、インバーター１４のＤＣ段に接続される抵抗２０を用いて回生電力を吸収するエレベーター駆動システム１Ａの構成例を示す図である。エレベーター駆動システム１Ａでは、巻上機３が回生状態になると、巻上機３において発生した回生電力によってインバーター１４のＤＣ段の電圧が上昇する。エレベーター駆動システム１Ａでは、インバーター１４のＤＣ段の電圧（以下、ＤＣ段電圧）が交流電源２の整流電圧よりも所定値以上高いか否かに応じて巻上機３が回生状態であるのか、かごを走行させる駆動状態であるのか判別される。

【0004】

交流電源２の整流電圧とは、交流電源２に接続されるコンバーター１２Ａの出力電圧のことである。コンバーター１２Ａは交流電力を直流電力に変換する電力変換装置である。コンバーター１２Ａは、整流器型の電力変換装置であり、具体的にはダイオード整流器である。ＤＣ段電圧とは、インバーター１４が、巻上機３からの回生電力を受けて直流に変換した電圧のことである。エレベーター駆動システム１Ａでは、抵抗２０をインバーター１４のＤＣ段に接続した後にＤＣ段電圧が既定値まで低下すると、抵抗２０の接続が開放される。エレベーター駆動システム１Ａでは、インバーター１４のＤＣ段への抵抗２０の接続と開放とを繰り返すことにより、エレベーター走行時に発生する回生電力が吸収される。

【0005】

近年のＳＤＧｓに代表される環境保護への社会的関心を背景に、省エネルギー性能への要求が高まっており、エレベーターにおいても回生電力を交流電源側へ回生し有効再利用を図ることが求められている。エレベーターにおいても回生電力を交流電源側へ回生する技術の一例として特許文献１に開示の技術が挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００５－３２４８７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

回生電力量が大きい高速大容量のエレベーターでは、抵抗による回生電力の吸収では発熱量が過大となることから、従来から、交流電力とインバーターのＤＣ段の直流電力との双方向変換を行なう双方向型のコンバーターを用いることで、回生電力は交流電源側に回生されていた。

【0008】

図５は、双方向型のコンバーター１２Ｂを含むエレベーター駆動システム１Ｂの構成例を示す図である。エレベーター駆動システム１Ｂでは、コンバーター１２Ｂは、エレベーターの回生運転時のみならず、エレベーターの駆動時にも電力変換を行ないインバーター１４のＤＣ段に電力を供給する。このため、コンバーター１２Ｂのような双方向型の電力変換装置は、大きな電力を扱う必要から交流電源２から出力される交流電流を正弦波に波形整形するためにＰＷＭ（Pulse Width Modulation）電流制御を行なう等、大型の交流リアクトル及び高調波フィルタを必要とする高価な装置となっていた。このため、中小容量のエレベーターへ双方向型の電力変換装置を適用することは困難であった。

【0009】

本発明は、上記で説明した課題に鑑みてなされたものであり、小型で低価格な電力回生装置を用いつつ、回生電力の有効利用を可能にする技術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】

【0010】

上記課題を解決するために本発明のエレベーターの電力回生装置の制御方法は、
エレベーターのかごを走行させる巻上機において発生する回生電力を交流電源に回生するために、前記巻上機を駆動するインバーターに付加される電力回生装置の制御方法であって、
前記巻上機の回転速度を制御するトルク指令信号に基づいて前記巻上機におけるトルク発生方向を判別する第１判別処理と、
前記巻上機の回転速度を表す回転速度信号に基づいて前記巻上機における回転方向を判別する第２判別処理と、
前記第１判別処理にて判別されたトルク発生方向と前記第２判別処理にて判別された回転方向とに基づいて前記巻上機の回生状態を検出し、前記電力回生装置を動作させる回生制御処理と、を含み、
前記回生制御処理は、前記第１判別処理にて判別されたトルク発生方向と前記第２判別処理にて判別された回転方向とが互いに逆方向である場合に、前記巻上機が回生状態であることが検出される。

【0011】

前記回生制御処理は、前記巻上機の回生状態を検出して前記電力回生装置の動作を開始させた後、前記トルク発生方向と前記回転方向とが同一となった場合に、前記トルク指令信号の示すトルクの大きさが第１の所定値以下の場合は前記電力回生装置の動作を継続させ、前記トルクの大きさが前記第１の所定値より大きくなった場合に前記電力回生装置を停止させることができる。

【0012】

前記回生制御処理は、前記回転速度信号の示す回転速度が第２の所定値以下の場合、前記電力回生装置を動作させることができる。

【0013】

また、本発明のエレベーター駆動システムは、
エレベーターのかごを走行させる巻上機を駆動するインバーターと、
前記巻上機において発生する回生電力を交流電源に回生するために、前記インバーターに付加される電力回生装置と、
制御装置と、
を具えるエレベーターの駆動システムであって、
前記制御装置は、
前記巻上機の回転速度を制御するトルク指令信号に基づいて前記巻上機におけるトルク発生方向を判別する第１判別部と、
前記巻上機の回転速度を表す回転速度信号に基づいて前記巻上機における回転方向を判別する第２判別部と、
前記第１判別部により判別されたトルク発生方向と前記第２判別部により判別された回転方向とに基づいて前記巻上機の回生状態を検出し、前記電力回生装置を動作させる回生制御部と、を具え、
前記回生制御部は、前記第１判別部により判別されたトルク発生方向と前記第２判別部により判別された回転方向とが互いに逆方向である場合に、前記巻上機が回生状態であることを検出する。

【0014】

本発明のエレベーターの制御装置は、
エレベーターのかごを走行させる巻上機において発生する回生電力を交流電源に回生するために、前記巻上機を駆動するインバーターに付加される電力回生装置を制御する制御装置であって、
前記巻上機の回転速度を制御するトルク指令信号に基づいて前記巻上機におけるトルク発生方向を判別する第１判別部と、
前記巻上機の回転速度を表す回転速度信号に基づいて前記巻上機における回転方向を判別する第２判別部と、
前記第１判別部により判別されたトルク発生方向と前記第２判別部により判別された回転方向とに基づいて前記巻上機の回生状態を検出し、前記電力回生装置を動作させる回生制御部と、を具え、
前記回生制御部は、前記第１判別部により判別されたトルク発生方向と前記第２判別部により判別された回転方向とが互いに逆方向である場合に、前記巻上機が回生状態であることを検出する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の一実施形態による電力回生装置を含むエレベーター駆動システムの構成例を示す図である。

【図2】図２は、電力変換装置における実測波形の一例を示す図である。

【図3】図３は、電力回生装置の制御方法における処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】図４は、抵抗を用いて回生電力を吸収するエレベーター駆動システムの構成例を示す図である。

【図5】図５は、双方向電力変換装置を用いたエレベーター駆動システムの構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に述べる実施形態には技術的に好ましい種々の限定を付している。しかしながら、本発明の実施形態は、以下に述べる形態に限られるものではない。

【0017】

図１は、本発明の一実施形態によるエレベーター駆動システム１の構成例を示す図である。図１では、図４におけるものと同一の構成要素には同一の符号が付されている。エレベーター駆動システム１の構成は、抵抗２０に代えて電力回生装置１０を設けた点において、エレベーター駆動システム１Ａの構成と異なる。なお、図１には、エレベーター駆動システム１の構成要素として、電力回生装置１０、コンバーター１２Ａ、及び、インバーター１４の他に、エンコーダー１６、速度制御装置１８が図示されているが、エレベーター駆動システム１Ａも同様にエンコーダー、速度制御装置を有する。図４ではエンコーダー、速度制御装置の図示は省略されているに過ぎない。エレベーター駆動システム１Ｂも同様にエンコーダーと速度制御装置を有する。

【0018】

エンコーダー１６は、例えばロータリエンコーダーであり、巻上機３の回転速度を検出する。エンコーダー１６は、検出した回転速度を表す回転速度信号（速度帰還信号）を速度制御装置１８へ出力する。速度制御装置１８には、回転速度信号の他に、巻上機３の回転速度を指定する速度指令が与えられる。速度制御装置１８は、回転速度信号が表す回転速度が速度指令が表す回転速度に追従するように、巻上機３の出力トルクを指定するトルク指令信号を生成し、インバーター１４へ与える。エレベーター駆動システム１では、交流電源２から供給される交流電力は、コンバーター１２Ａによる整流により直流電力に変換され、インバーター１４のＤＣ段に供給される。インバーター１４は、コンバーター１２Ａから供給される直流電力をトルク指令信号に応じて交流電力に変換して巻上機３に供給することにより、巻上機３の回転方向、回転速度、及び、出力トルクを制御する。

【0019】

電力回生装置１０は、コンバーター１２Ａと同様に、交流電源２とインバーター１４のＤＣ段とに接続される。エレベーター駆動システム１において、巻上機３からインバーター１４のＤＣ段に流入する回生電力は、インバーター１４のＤＣ段に接続された電力回生装置１０により交流電源２に回生される。このように、電力回生装置１０は、ダイオード整流器（コンバーター１２Ａ）によりＤＣ段電圧を得るインバーター１４に付加され、回生電力を交流電源側に回生する装置である。詳細については後述するが、本実施形態によれば、低価格で高効率の電力回生を実現することができる。

【0020】

電力回生装置１０では、双方向型の電力変換装置であるコンバーター１２Ｂとは異なり、ＰＷＭ制御を用いた電流制御は採用されておらず、交流電源２の線間電圧が最も大きい相にインバーター１４のＤＣ段からの回生電流を流し出すように、交流電源２の電気角６０ｄｅｇ毎に半導体素子を切り替えて電力回生を行なう。交流電源２の電気角６０ｄｅｇ毎に半導体素子を切り替えて電源回生を行なう態様では、ＰＷＭ制御を行なわないことから半導体素子のスイッチング損失が軽微であり、半導体素子の熱損失を大幅に低減できるため、電力回生装置１０の小型化が実現できる。

【0021】

図１では、詳細な図示を省略したが、交流電源２と電力回生装置１０との間には、回生電流の波高値を抑制するための交流リアクトルが設けられる。電力回生時に交流リアクトルに印加される電圧は、インバーター１４のＤＣ段電圧と交流電源２の線間電圧波高値付近の電圧との差電圧であり、比較的小さな印加電圧にとどまる。このため、交流リアクトルのインダクタンス値は小さくてもよく、交流リアクトル本体の小型化も実現される。

【0022】

以上のことから、電力回生装置１０は、従来の双方向型の電力変換装置と比べて、小型であり、また、価格も安価になる。

【0023】

従来の双方向型の電力変換装置は、先に述べた抵抗２０による回生電力の吸収と同様に、インバーター１４のＤＣ段電圧が交流電源２の整流電圧よりも所定値以上高くなることで回生状態を検出し、回生動作を開始していた。しかしながら、インバーター１４のＤＣ段電圧と交流電源２の整流電圧とに基づく回生状態の検出方法では、回生動作開始時の電源電圧とＤＣ段電圧との電圧差が大きく、電力回生装置の動作開始時に突入電流が発生する。図２は、電力回生装置の動作開始時の突入電流の発生の様子を示す実測波形図である。電力回生装置に用いる半導体素子にはこの突入電流に対する耐量が必要となることから、半導体素子に余裕を持った選定が求められ、装置の小型化、及び、低価格化の障害となる。

【0024】

上記所定値を小さく設定すると突入電流は小さくなるが、電源電圧の一過性の低下や電圧波形ひずみの影響で回生状態の誤検出が発生し、その場合、後述するようにエレベーターの運転終了まで電力回生装置の運転を継続することになる。このような誤検出を回避するため、上記所定値を十分に小さな値に設定することは困難である。回生動作開始時の電源電圧とＤＣ段電圧との電圧差が大きい状況で突入電流を抑制するには、交流電源２と電力回生装置１０との間に設置する交流リアクトルのインダクタンス値を大きくすればよいが、リアクトルの大型化を招く。

【0025】

また、一旦、電力回生装置が回生動作を始めると、ＤＣ段電圧は交流電源の整流電圧付近に固定化されるため、ＤＣ段電圧に基づいて回生状態の終了を検出することはできない。この結果、エレベーターの運転開始後、どこかの時点で回生状態を検出し電力回生装置が動作を開始すると、それ以降に駆動状態に戻ってもエレベーターの運転終了まで電力回生装置の動作を継続することになる。

【0026】

電力回生装置の動作開始後にエレベーターが回生状態を継続しているか、駆動状態に戻っているかを判別する方法として、一定時間経過する毎に電力回生装置の動作を一旦停止して状態確認を行なうことが考えられる。しかしながら、一定時間経過する毎に電力回生装置の動作を一旦停止すると、回生状態継続時には装置が動作を再開するたびに突入電流が発生することになり、小型化を図ろうとする半導体素子の劣化が懸念される。

【0027】

以上のことから、双方向型の電力変換装置と比べて小型の電力回生装置をエレベーターに適用する場合、エレベーターの運転時には駆動回生の別なく、常時、電力回生装置を動作させる構成を採ることが一般的となっていた。しかしながら、この運用方法では、本来、電力回生装置を停止させることが可能なエレベーターの駆動運転時にも電力回生装置を動作させる結果、コンバーター１２Ａを介して交流電源２からインバーター１４のＤＣ段に給電された電力の一部が電力回生装置１０によって再び交流電源に戻される状態となる。これは電力回生装置１０とインバーター１４との間の循環電流の増加を招き、装置内の半導体変換部分に無駄な電力消費が発生して電力回生装置の小型化の障害となっていた。

【0028】

上記課題を解決するため、本実施形態では、トルク指令信号と回転速度信号とに基づいて巻上機３の回生状態を検出し、駆動運転時には電力回生装置１０を停止させる一方、回生運転時にも突入電流の発生を防止しつつ電力回生装置１０の動作を開始させる制御を、速度制御装置１８に実行させる構成が採用されている。つまり、速度制御装置１８は、電力回生装置１０の動作を制御する制御装置の役割を兼ねている。エレベーター駆動システム１の構成要素のうち、電力回生装置１０、コンバーター１２Ａ、インバーター１４、及び、エンコーダー１６については従来のエレベーター駆動システムにおけるものと特段に変わるところはないため詳細な説明を省略し、以下、速度制御装置１８を中心に説明する。

【0029】

速度制御装置１８は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）である。速度制御装置１８は、予めインストールされた制御プログラムＰＲ１に従って作動することにより、速度制御部１８ａ、第１判別部１８ｂ、第２判別部１８ｃ、及び、回生制御部１８ｄとして機能する。つまり、図１に示される速度制御部１８ａ、第１判別部１８ｂ、第２判別部１８ｃ、及び、回生制御部１８ｄの各々は、ＰＬＣ等のコンピュータを制御プログラムＰＲ１に従って作動させることにより実現されるソフトウェアモジュールである。速度制御部１８ａ、第１判別部１８ｂ、第２判別部１８ｃ、及び、回生制御部１８ｄの各々の機能は次の通りである。

【0030】

速度制御部１８ａは、速度帰還を速度指令に追従させるようトルク指令信号を発生させる。第１判別部１８ｂは、速度制御部１８ａが発生されたトルク指令信号に基づいて巻上機３におけるトルク発生方向を判別する。第２判別部１８ｃは、エンコーダー１６から与えられる回転速度信号に基づいて巻上機３における回転方向を判別する。回生制御部１８ｄは、第１判別部１８ｂにより判別されたトルク発生方向と第２判別部１８ｃにより判別された回転方向とに基づいて巻上機３の回生状態を検出し、電力回生装置１０を動作させる。本実施形態では、回生制御部１８ｄは、第１判別部１８ｂにより判別されたトルク発生方向と第２判別部１８ｃにより判別された回転方向とが互いに逆方向である場合に、巻上機３が回生状態であることを検出する。

【0031】

また、制御プログラムＰＲ１に従って作動している速度制御装置１８は、速度帰還を速度指令に追従させるようトルク指令信号を発生させるとともに、図３に示すフローチャートにより処理の流れが示される回生制御方法を例えば数ｍｓｅｃの周期で繰り返し実行する。図３に示されるように、この回生制御方法には、第１判別処理ＳＡ１１０、第２判別処理ＳＡ１２０、及び、回生制御処理ＳＡ１３０が含まれる。

【0032】

第１判別処理ＳＡ１１０では、速度制御装置１８は、第１判別部１８ｂとして機能する。第１判別処理ＳＡ１１０では、速度制御装置１８は、速度制御部１８ａが発生されたトルク指令信号に基づいて巻上機３におけるトルク発生方向を判別する。第２判別処理ＳＡ１２０では、速度制御装置１８は、第２判別部１８ｃとして機能する。第２判別処理ＳＡ１２０では、速度制御装置１８は、エンコーダー１６から与えられる回転速度信号に基づいて巻上機３における回転方向を判別する。本実施形態では、第１判別処理ＳＡ１１０に後続して第２判別処理ＳＡ１２０が実行されるが、第１判別処理ＳＡ１１０に先立って第２判別処理ＳＡ１２０が実行されてもよい。

【0033】

回生制御処理ＳＡ１３０では、速度制御装置１８は、回生制御部１８ｄとして機能する。回生制御処理ＳＡ１３０では、速度制御装置１８は、第１判別処理ＳＡ１１０にて判別されたトルク発生方向と第２判別処理ＳＡ１２０にて判別された回転方向とに基づいて巻上機３の回生状態を検出し、電力回生装置１０を動作させる。より詳細には、回生制御処理ＳＡ１３０では、速度制御装置１８は、第１判別処理ＳＡ１１０にて判別されたトルク発生方向と第２判別処理ＳＡ１２０にて判別された回転方向とが互いに逆方向である場合に、巻上機３が回生状態であることを検出する。

【0034】

本実施形態において、トルク指令信号と回転速度信号とに基づいて巻上機３の回生状態を検出する理由は次の通りである。インバーター１４は、トルク指令信号に応じて巻上機３の発生トルクを制御する。このトルク制御にはいわゆるベクトル制御が適用されており、トルク制御の精度は十分高い。具体的には、制御応答遅れは、数ｍｓｅｃ以下と非常に小さい。従って、巻上機３の実発生トルクの大きさと方向を、トルク指令信号に基づいて判断しても、特段の問題は発生しない。また、巻上機３の回転速度についても、エンコーダー１６から出力される回転速度信号を速度制御装置１８内で処理することで、数ｍｓｅｃ以下の時間遅れで精度の高い回転速度が得られる。

【0035】

本実施形態によれば、巻上機３が回生電力の発生を始める時点において巻上機３が回生状態であることを検出できるため、インバーター１４のＤＣ段電圧が上昇を始める以前に電力回生装置１０を動作させることができる。この動作開始時点のＤＣ段電圧は、交流電源２の整流電圧とほぼ同じレベルにあるため、突入電流の発生は未然に防止される。また、エレベーター運転中に巻上機３が回生状態を終了し駆動状態に移行した場合にも、トルク指令信号から判別される巻上機３のトルク方向が反転するため、遅滞なく電力回生装置１０を停止させることができる。よって、本実施形態によれば、インバーター１４と電力回生装置１０との間の循環電流の増加を回避することができる。

【0036】

なお、速度制御装置１８において、トルク指令信号には速度制御に起因する“ゆらぎ”が含まれており、トルク指令信号がゼロ付近の走行が継続する場合、この“ゆらぎ”の影響を受けて電力回生装置１０が頻繁に動作の開始と停止を繰り返すことは交流電源２の電流波形を乱すことになる。よって、回生制御部１８ｄは、電力回生装置１０が動作を開始した後、トルク指令信号から判別される巻上機３の発生トルクの方向が巻上機３の回転方向と一致した場合にも、トルク指令信号のレベルが巻上機３の回転方向と同一方向の第１の所定値を超えるまでは電力回生装置１０の運転を継続してもよい。これにより、トルク指令信号がゼロ付近の走行が継続する場合、軽負荷の駆動走行時のみ電力回生装置１０の動作が継続され、交流電源２側への悪影響が回避される。この場合、軽負荷時ゆえインバーター１４と電力回生装置１０との間に流れる循環電流の発生は軽微に抑えられる。

【0037】

エレベーターの起動時又は着床時には、巻上機３の回転方向に短時間の反転が生じることがある。巻上機３の回転方向に短時間の反転が生じる現象は、起動補償トルクのズレ又は速度制御の過渡応答に起因するものである。先に述べたように、巻上機３の回転方向に短時間の反転が生じる現象により、電力回生装置１０を短時間で起動停止させることは交流電源２の電流波形を乱すおそれがある。そこで、回生制御部１８ｄは、巻上機３の回転速度が第２の所定値以下である低速運転時には、巻上機３が駆動状態であるか、それとも回生状態であるかによらず、電力回生装置１０の動作を継続してもよい。これにより、交流電源２の電流波形の乱れが抑えられ、交流電流の安定化が図られる。なお、低速時にはエレベーターの駆動電力又は回生電力は共に小さなものであり、循環電流の発生は軽微である。

【0038】

以上説明したように、本実施形態によれば、エレベーターの駆動制御を行なうエレベーター駆動システム１に含まれるインバーター１４に付加される電力回生装置１０のエレベーター駆動時の無駄な動作が排除されるとともに、電力回生装置１０の動作開始時の突入電流の発生が回避される。このため、電力回生装置１０内の半導体素子の温度上昇抑制と電流負担軽減とが可能となり、電力回生装置１０の小型及び低価格化が可能になる。従って、電力回生装置１０を含むエレベーター駆動システム１全体の小型化及び低価格化が可能になる。

【0039】

上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

【0040】

上述した実施形態は以下のように変形されてもよい。

【0041】

たとえば、上記実施形態では、制御プログラムＰＲ１が、速度制御装置１８に予めインストールされていたが、制御プログラムＰＲ１が単体で製造や販売されてもよい。制御プログラムＰＲ１が単体で製造や販売される場合における制御プログラムＰＲ１の具体的な提供態様としては、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に制御プログラムＰＲ１を書き込んで配布する態様、又は、インターネット等の電気通信回線経由のダウンロードにより制御プログラムＰＲ１を配布する態様が挙げられる。これらの態様により配布される制御プログラムＰＲ１で、既存のエレベーター駆動システムにおける速度制御装置の制御プログラムを書き換えることで、既存のエレベーター駆動システムを本発明のエレベーター駆動システムとして動作させることが可能になる。

【0042】

また、上記実施形態における速度制御部１８ａ、第１判別部１８ｂ、第２判別部１８ｃ、及び、回生制御部１８ｄは何れもソフトウェアモジュールである。しかしながら、速度制御部１８ａ、第１判別部１８ｂ、第２判別部１８ｃ、及び、回生制御部１８ｄのうちの任意の１つ以上、或いは、全部がＡＳＩＣ等のハードウェアモジュールであってもよい。速度制御部１８ａ、第１判別部１８ｂ、第２判別部１８ｃ、及び、回生制御部１８ｄのうちの任意の１つ以上、或いは、全部がハードウェアモジュールであっても、上記実施形態と同一の効果が奏される。

【0043】

上記実施形態では、速度制御装置１８が、電力回生装置１０の動作を制御する制御装置の役割を兼ねている。しかしながら、巻上機３の回転速度を制御する速度制御装置とは別個に、電力回生装置１０の動作を制御する制御装置が設けられてもよい。この場合、制御装置は、第１判別部１８ｂ、第２判別部１８ｃ、及び、回生制御部１８ｄを具え、図３に示される制御方法を実行すればよい。また、この制御装置が単体で製造や販売されてもよい。

【符号の説明】

【0044】

１ エレベーター駆動システム
２ 交流電源
３ 巻上機
１０ 電力回生装置
１２Ａ コンバーター
１４ インバーター
１６ エンコーダー
１８ 速度制御装置
１８ａ 速度制御部
１８ｂ 第１判別部
１８ｃ 第２判別部
１８ｄ 回生制御部
ＰＲ１ 制御プログラム

【要約】

【課題】小型で低価格な電力回生装置を用いつつ、回生電力の有効利用を可能にする。
【解決手段】エレベーターのかごを走行させる巻上機３を駆動するインバーター１４と巻上機３において発生する回生電力を交流電源２に回生するために、インバーター１４に付加される電力回生装置１０とを含むエレベーター駆動システム１は、第１判別部１８ｂ、第２判別部１８ｃ、及び、回生制御部１８ｄを具える。第１判別部１８ｂは、トルク指令信号に基づいて巻上機３におけるトルク発生方向を判別する。第２判別部１８ｃは、回転速度信号に基づいて巻上機３における回転方向を判別する。回生制御部１８ｄは、巻上機３のトルク発生方向と回転方向とが互いに逆方向である場合に、巻上機３が回生状態であることを検出して電力回生装置１０を作動させる。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】