电梯装置

摘要

一种电梯装置，轿厢由悬挂单元悬挂着，并借助曳引机而升降。由电力转换装置控制提供给曳引机的电动机的电力。并且，由控制装置控制电力转换装置。在轿厢行进时，控制装置估计曳引机的再生运转时的再生电压的最大值。并且，控制装置在所估计的再生电压的最大值达到预定的电压限制值时，控制所述电力转换装置以便使所估计的再生电压的最大值停止增加。

权利要求

1.一种电梯装置，其具有：

曳引机，其具有驱动绳轮和使所述驱动绳轮旋转的电动机；

悬挂单元，其卷挂在所述驱动绳轮上；

轿厢，其由所述悬挂单元悬挂着，并借助所述曳引机而升降；

电力转换装置，其控制提供给所述电动机的电力；和控制装置，其控制所述电力转换装置，

在所述轿厢行进时，所述控制装置估计所述曳引机在再生运转时的再生电压的最大值，在所估计的再生电压的最大值达到预定的电压限制值时，控制所述电力转换装置，以便使所估计的再生电压的最大值停止增加。

2.根据权利要求1所述的电梯装置，所述控制装置通过使所述轿厢的加速度减小，而使所估计的再生电压的最大值停止增加。

3.根据权利要求1所述的电梯装置，所述电动机是由d轴电流和q轴电流驱动的同步电动机，所述控制装置根据所述d轴电流、所述q轴电流和所述电动机的角速度，来估计所述再生电压的最大值，其中，所述d轴电流为励磁电流，所述q轴电流为转矩电流。

4.根据权利要求3所述的电梯装置，所述控制装置把所述d轴电流设为预先确定的值，至少根据加速转矩确定所述q轴电流的值。

说明书

电梯装置

技术领域

[0001] 本发明涉及通过有效利用驱动设备的能力，使轿厢高效率地运转的电梯装置。

背景技术

[0002] 在以往的电梯控制装置中，根据轿厢的承载量，在电动机和对电动机进行驱动的电气设备的驱动范围内，改变轿厢的恒速行进时的速度和加/减速行进时的加/减速度。由此，电动机的余力得到应用，轿厢的运行效率提高(例如，参照专利文献1)。

[0003] 专利文献1：日本特开2003-238037号公报

[0004] 在上述以往的电梯控制装置中，必须要考虑由电动机产生的再生电力的处理，但关于如何处理并没有明确。因此，有可能导致再生电压超过电压的限制值，不能获得期待的减速度，使得轿厢越过停止位置。

发明内容

[0005] 本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供能够使轿厢高效率地运转、同时适当地消耗再生电力的电梯装置。

[0006] 本发明的电梯装置具有：曳引机，其具有驱动绳轮和使驱动绳轮旋转的电动机；悬挂单元，其卷挂在驱动绳轮上；轿厢，其由悬挂单元悬挂着，并借助曳引机而升降；电力转换装置，其控制提供给电动机的电力；和控制电力转换装置的控制装置，在轿厢行进时，控制装置估计曳引机的再生运转时的再生电压的最大值，在所估计的再生电压的最大值达到预定的电压限制值时，控制电力转换装置以便使所估计的再生电压的最大值停止增加。

附图说明

[0007] 图1是表示本发明的实施方式1的电梯装置的结构图。

[0008] 图2是表示图1所示的电梯装置中的速度指令值、加速度、电动机线电压、再生电压估计值及加速度停止指令的时间变化的一例的曲线图。

具体实施方式

[0009] 以下，参照附图说明本发明的优选实施方式。

[0010] 实施方式1

[0011] 图1是表示本发明的实施方式1的电梯装置的结构图。轿厢1和对重2借助曳引机3在井道内升降。曳引机3具有电动机4、借助电动机4而旋转的驱动绳轮5、和对驱动绳轮5的旋转进行制动的制动器(未图示)。

[0012] 在电动机4中设有用于检测电动机4的旋转速度和磁极位置的速度检测器6。速度检测器6例如使用编码器或解析器等。

[0013] 在驱动绳轮5处卷挂着作为悬挂单元的多条(在图中只示出一条)主绳索7，以便悬挂轿厢1和对重2。主绳索7例如能够使用普通的绳索或带状的绳索等。

[0014] 来自电源的电力通过电力转换装置8提供给电动机4。电力转换装置8例如使用PWM控制的逆变器，通过在交流电压的基本频率内产生多个直流电压的脉冲来调整输出电压。在这种逆变器中，通过调整电压的开关占空比，来改变针对电动机4的输出电压。

[0015] 并且，在电力转换装置8和电源之间设有断路器(未图示)。利用断路器防止流向电力转换装置8的过电流。从电力转换装置8提供给电动机4的电流的值，由电流检测器(CT)9检测为电动机电流值。

[0016] 再生电阻10把电动机4在曳引机3的再生运转时产生的电力作为热量消耗掉。该情况时，根据再生电阻10的容量限制施加给电动机4的线电压。与此相对，在不具有再生电阻10的电梯装置中，通过矩阵转换器或简易再生，控制由电动机4发电的电力并使其返至电源。该情况时，根据电源电压限制施加给电动机4的线电压。

[0017] 电力转换装置8由控制装置11控制。控制装置11生成速度指令，使在驱动系统的设备的允许范围内尽量提高轿厢1的最高速度和加速度，以缩短轿厢1的行进时间。并且，控制装置11具有管理控制部12、速度指令产生部13、移动控制部14和速度限制部15。管理控制部12根据来自轿厢操作盘16和层站操作盘17的信息，生成与电梯装置的运转相关的运行管理信息(例如轿厢1的目的地楼层和行进指令的信息等)。

[0018] 速度指令产生部13根据来自管理控制部12的运行管理信息，生成针对轿厢1的速度指令、即针对曳引机3的速度指令，把该速度指令输出给移动控制部14和速度限制部15。并且，速度指令产生部13在恒定加速过程中的各个时刻，通过计算求出从开始减小加速度到停靠于目的地楼层为止的虚拟速度模式，计算在该速度模式下从当前时刻到开始恒定减速时所行进的恒定加减速间移动距离，把该距离输出给速度限制部15。

[0019] 移动控制部14根据来自速度指令产生部13的速度指令，控制轿厢1的移动。轿厢1的移动通过移动控制部14对电力转换装置8的控制来进行。并且，移动控制部14具有速度控制器18和电流控制器19。

[0020] 速度控制器18求出来自速度指令产生部13的速度指令与来自速度检测器6的旋转速度的信息之差，作为速度偏差信息，把求出的速度偏差信息输出给电流控制器19。电流控制器19根据来自速度控制器18的速度偏差信息，求出电动机电流目标值，并控制电力转换装置8使由电流检测器9检测的电动机电流值与电动机电流目标值一致。

[0021] 控制指令包括用于调整提供给电动机4的电动机电流的电动机电流指令、用于调整使电动机4产生旋转转矩的转矩电流的转矩电流指令、和用于调整提供给电动机4的电压的电压指令。并且，电压指令包括针对电动机4的电压的开关占空比的信息。

[0022] 并且，电流控制器19求出由电流检测器9检测出的电动机电流中、用于使电动机4产生旋转转矩的分量作为转矩电流，把所求出的转矩电流的信息输出给速度限制部15。另外，电动机电流值、电动机电流指令值、转矩电流值、转矩电流指令值、电压指令值以及针对电动机4的电压的开关占空比，由于和曳引机3的输出相关，所以成为与使轿厢1移动时的曳引机3的输出对应的驱动信息。

[0023] 在恒定加速行进时进行了从各个时刻减小加速度的行进时，速度限制部15通过运算估计在行进过程中电动机4能够产生的再生电压的最大值，在该最大值达到限制值时，向速度指令产生部13输出加速停止指令。并且，速度限制部15具有电压估计器20和加速停止指令器21。

[0024] 在曳引机3进行再生运转时，从恒速行进开始减小加速度，在转移到恒定减速行进的时刻t’，再生电压达到最大。电压估计器20根据来自速度指令产生部13的速度指令和恒定加减速间移动距离、和来自移动控制部14的转矩电流指令值，估计该时刻t’的电压Va’。并且，把该最大再生电压估计值Va’输出给加速停止指令器21。

[0025] 加速停止指令器21将来自电压估计器20的最大再生电压估计值Va’和电压限制值进行比较，在Va’达到电压限制值时，向速度指令产生部13输出加速停止指令。速度指令产生部13在以恒定加速度使速度指令增加时，在从加速停止指令器21接收到加速停止指令的信息后，关于轿厢1的速度指令，使其在加速的加速度改变时间(accelerationjerktime)ta的期间减小加速度直到减小为0，使得转入恒速行进。即，在施加给电动机4的线电压估计值低于限制值时，速度指令产生部13求出解除恒定加速的停止的速度指令。由此，防止施加给电动机4的线电压高于限制值。

[0026] 在此，控制装置11包括具有运算处理部(CPU等)、存储部(ROM、RAM和硬盘等)和信号输入输出部的计算机。即，控制装置11的功能利用计算机实现。并且，控制装置11针对每个运算周期ts反复执行运算处理。

[0027] 下面，说明动作。在根据轿厢操作盘16和层站操作盘17中至少一方的操作进行了呼梯登记时，呼梯登记的信息被传送给控制装置11。然后，在起动指令输入控制装置11后，从电力转换装置8向电动机4提供电力，同时曳引机3的制动被解除，轿厢1开始移动。然后，根据控制装置11对电力转换装置8的控制，调整轿厢1的速度，轿厢1移动到进行了呼梯登记的目的地楼层。

[0028] 下面，说明控制装置11的具体动作。加速停止指令器21根据施加给电动机4的线电压估计值，进行恒定加速可能判定和加速停止指令中的任一判定。并且，在呼梯登记的信息输入控制装置11后，由管理控制部12根据该信息生成运行管理信息。

[0029] 然后，在加速停止指令器21的判定是恒定加速可能判定时，由速度指令产生部13根据来自管理控制部12的运行管理信息，求出设定速度即速度指令。该速度指令使用预先设定的算式计算。

[0030] 并且，在加速停止指令器21的判定是加速停止指令时，由速度指令产生部13根据来自管理控制部12的运行管理信息，计算出使加速度减小的速度指令。针对每个运算周期ts进行这种由速度指令产生部13进行的速度指令的计算。

[0031] 然后，按照所计算的速度指令，由移动控制部14控制电力转换装置8，而控制轿厢1的速度。

[0032] 下面，说明再生电压的估计方法。在同步电动机中，旋转速度和转矩越大，再生电压越高。因此，在从恒速行进结束时(旋转速度最大时)到恒定减速开始(减速转矩最大时)的期间，再生电压达到最大。并且，在该区间，由于减速度的增加，旋转速度降低，减速转矩增大，但由于转矩对再生电压的影响比较大，所以假设为再生电压在恒定减速开始时达到最大，把此时的再生电压估计为减速侧的电动机4的线电压的最大值。

[0033] 在此，根据下述的d轴和q轴的电路方程式可知，在d轴和q轴之间存在互相干扰的速度电动势。

[0034] (式1)

[0035]

[0036] 按照下式那样控制d、q的电压，进行抵消它们的非干扰控制。

[0037] (式2)

[0038] vda＝v′da-wre·La·Iqa …(2)

[0039] vqa＝v′qa+wre(φfa+La·iqa)

[0040] 因此，线电压Va可以根据下式得到。2 2 2

[0041] Va ＝Vda+Vqa2 2

[0042] ＝(Vda’-wre·La·Iqa)+{Vqa’+wre(φfa+La·iqa)}

[0043] 在此，分别估计再生电压为最大的开始恒定减速的时刻t’的电角角速度wre’、d轴电流Id’和q轴电流Iq’，使用式(1)得到Va’。其中，Ra表示电阻值，La表示电感，φfa表示电枢绕组交链磁通数的最大值。2 2

[0044] Va’＝(Ra·Id’-La·Iq’·wre’)2

[0045] +{Ra·Iq’+wre’(φfa+La·Id’)} …(1)

[0046] 关于电角角速度wre’的估计，利用式(2)根据当前的速度v、加速度Aa和恒定减速行进时的减速度Ad求出。其中，ta表示加速的加速度改变时间，td表示减速的加速度改变时间(deceleration jerk time)，Ds表示驱动绳轮5的直径，p表示电动机4的极数。

[0047] wre’＝{v+(Aa·ta-Ad·td)/2}·(2/Ds)·p …(2)

[0048] 在电动机4产生的再生电压Va’达到限制值的情况下，电动机4正在进行高速旋转，为了抵消由此产生的反电动势，流过较大的d轴电流。在此，假设流过大至限制值的d轴电流，按照下式(3)确定时刻t’的d轴电流的估计值Id’。其中，Idmax表示d轴电流的最大值。

[0049] I’d＝Idmax …(3)

[0050] q轴电流与电动机4产生的转矩成比例，转矩大致分类为与加速度成比例的加速转矩、与负荷和绳索失衡状态成比例的负荷转矩、以及与速度成反比例的损耗转矩。因此，估计从恒定加速时的各个时刻t到恒定减速开始时刻t’的3个转矩成分的变化，再加之时刻t的转矩，由此估计q轴电流。

[0051] 加速转矩的变化ΔTacc利用式(4)根据时刻t的加速度Aa和恒定减速度Ad求出。其中，加速度换算计数K1使用齿轮比k和惯性矩GD2，利用式(5)表示。

[0052] ΔTacc＝(Aa+Ad)·K1 …(4)

[0053] K1＝Ds·k·19.6/GD2 …(5)

[0054] 关于负荷转矩的变化ΔT1d，假设行进中的轿厢1内的负荷恒定，根据绳索失衡的变化ΔRub进行估计。首先，使用恒定加速中的时刻t的恒定加速度Aa、恒定减速度Ad、恒定加速时间t1、起动的加速度改变时间(startjerk time)tj、加速的加速度改变时间ta、减速的加速度改变时间td、停靠的加速度改变时间(landing jerk time)tL，根据式(6)得到恒定减速时间t2。

[0055] t2＝(Aa/Ad){t1+(tj+ta)/2}-(td+tL)/2 …(6)

[0056] 根据由速度指令产生部13求出的恒定加减速间移动距离Lad，利用式(7)计算时刻t和时刻t’之间的绳索失衡值之差Rub’。其中，把绳索系的线密度设为ρ。

[0057] Rub’＝Lad·ρ…(7)

[0058] 根据与时刻t和时刻t’时的轿厢1的位置对应的绳索失衡值Rub、Rub’，求出绳索失衡的变化，按照式(8)把该变化作为负荷转矩的变化ΔT1d。

[0059] ΔT1d＝ΔRub＝Rub’-Rub…(8)

[0060] 损耗转矩的变化ΔTloss与时刻t和时刻t’之间的速度差成反比，但由于该速度差比较小，所以视为不存在损耗转矩的变化。

[0061] ΔTloss＝0…(9)

[0062] 时刻t’期间的转矩电流Iq’利用式(10)表示。其中，转矩常数K2使用极数p和电枢绕组交链磁通数的最大值φfa，利用式(11)表示。

[0063] I’q＝Iq+(ΔTacc+ΔT1d+ΔTloss)·K2…(10)

[0064] K2＝p·φfa…(11)

[0065] 下面，说明电动机4进行再生运转时来自速度指令产生部13的速度指令。图2是表示图1所示的电梯装置中的速度指令值、加速度、电动机线电压、再生电压估计值及加速停止指令的时间变化的一例的曲线图。

[0066] 在图2中，速度指令值和加速度曲线中的虚线表示在电梯起动时，速度指令产生部13根据来自管理控制部12的信息计算的速度/加速度模式，轿厢1最初按照该模式行进。但是，根据轿厢内负荷的条件和行进条件，导致再生电压极端升高，恒定减速开始时的电动机线电压超过电压限制值Vdmax(线电压曲线中的虚线)。

[0067] 为了防止这种情况，在恒定加速度行进时，估计再生电压的最大值，在该最大值达到电压限制值Vdmax的时间点，向速度指令产生部13输出加速停止指令。速度指令产生部13在接收到加速停止指令时，通过减小加速度进行控制，以停止所估计的再生电压最大值的增加。并且，根据开始减小加速度时的速度、加速度和距停止位置的剩余距离，生成新的速度/加速度模式(速度指令值和加速度曲线中的实线)，并输出给移动控制部14。

[0068] 在这种电梯装置中，考虑使再生电压不超过电压限制值，而决定恒定加速中的最高速度，所以能够适当地消耗再生电力。另外，如果其他驱动系统的设备的负荷在允许范围内，则能够以恒定加速度使轿厢1的速度增加，直到再生电压达到电压限制值，所以能够使轿厢1高效运转。