JPWO2017163312A1 - Elevator control device and elevator control method - Google Patents
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Abstract
コンバータと、交流電流成分を有効電流と無効電流に分離して力率を制御しながらコンバータのスイッチングを実行することで、目標値に対応する直流電源を巻上機のモータに供給させるコントローラとを備え、コントローラは、無効電流指令値を生成する際に、エレベータが力行運転中には回生運転中よりも無効電流を流れにくくする力行運転用設定値を閾値として設定し、エレベータが回生運転中には力行運転中よりも無効電流を流れやすくする回生運転用設定値を閾値として設定し、無効電流指令値を生成する。A converter and a controller that supplies a DC power source corresponding to a target value to a motor of the hoisting machine by switching the converter while controlling the power factor by separating the AC current component into an active current and a reactive current. When generating the reactive current command value, the controller sets a power running setting value that makes the reactive current less likely to flow during regenerative operation than the regenerative operation when the elevator is in regenerative operation. Sets as a threshold a set value for regenerative operation that makes reactive current flow more easily than during power running, and generates a reactive current command value.
Description
本発明は、力行運転と回生運転が頻繁に切り替わるエレベータ特有の走行制御において、制御性能の向上を図るためのエレベータの制御装置およびエレベータの制御方法に関する。 The present invention relates to an elevator control device and an elevator control method for improving control performance in elevator-specific travel control in which power running operation and regenerative operation are frequently switched.
SiC(炭化珪素)に代表されるような高速スイッチングデバイスの登場により、インバータやコンバータのスイッチング周波数の高周波化が進んでいる。インパータやコンバータのスイッチング周波数を高周波化することにより、スイッチングされた電流を整流するインダクタンスの容量を小さくすることができる。この結果、このような高速スイッチング制御を適用するエレベータの制御装置において、装置を小型化できるメリットがある。 With the advent of high-speed switching devices represented by SiC (silicon carbide), the switching frequency of inverters and converters has been increased. By increasing the switching frequency of the inverter and the converter, it is possible to reduce the capacity of the inductance that rectifies the switched current. As a result, there is an advantage that the apparatus can be miniaturized in an elevator control apparatus to which such high-speed switching control is applied.
一方、このようなエレベータの制御装置においては、デバイス間の短絡を防止する短絡防止時間Tdが設けられている。短絡防止時間Tdは、インパータやコンバータの安定駆動との関係で、スイッチング周波数の高周波化に比例して短くすることはできない。 On the other hand, in such an elevator control apparatus, a short circuit prevention time Td for preventing a short circuit between devices is provided. The short-circuit prevention time Td cannot be shortened in proportion to the higher switching frequency in relation to the stable drive of the inverter and converter.
短絡防止時間Tdを小さくできない場合には、コンバータにおいて、力行側では余剰出力が発生してしまい、回生側では出力不足が発生してしまう課題がある。このような課題に対して、有効電流成分の指令値に基づいて力行運転/回生運転を判断し、力率制御用無効電流を流し始める閾値を変化させる構成を備えた従来技術がある(例えば、特許文献1参照)。 When the short-circuit prevention time Td cannot be reduced, there is a problem that in the converter, a surplus output is generated on the power running side and an output shortage occurs on the regeneration side. For such a problem, there is a conventional technique having a configuration in which a power running operation / regenerative operation is determined based on a command value of an active current component, and a threshold value at which a reactive current for power factor control starts to flow is changed (for example, Patent Document 1).
このような構成を備えることにより、特許文献1は、回生の場合に架線電圧の増加を抑制し、力行の場合に架線電圧の減少を抑制する動作を実現している。
By providing such a configuration,
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献1のような構成は、エレベータのように、力行運転/回生運転が頻繁に切り替わるコンバータに適用するには、以下の観点で適切ではない。すなわち、エレベータの制御装置においては、切り替わりの追従特性が悪いと、所望の出力改善性能が得られず、また、切り替わりが滑らかでないと、かごの走行特性を損なうことになり、制御性能のさらなる改善が必要である。However, the prior art has the following problems.
The configuration as disclosed in
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、力行運転/回生運転の切り替わりの追従特性、およびエレベータの走行特性を改善することのできるエレベータの制御装置およびエレベータの制御方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an elevator control device and an elevator control capable of improving the tracking characteristics of switching between power running / regenerative operation and the traveling characteristics of the elevator. The purpose is to obtain a method.
本発明に係るエレベータの制御装置は、リアクトルを介して供給される交流電源を直流電源に変換して、エレベータを駆動する巻上機のモータに直流電源を供給するコンバータと、交流電源の交流電流成分を有効電流と無効電流に分離して力率を制御しながらコンバータのスイッチングを実行することで、目標値に対応する直流電源をモータに供給させるコントローラとを備えたエレベータの制御装置であって、コントローラは、エレベータが力行運転中であるか回生運転中であるかを判定し、無効電流を制御するための無効電流指令値を生成する際に、力行運転中には回生運転中よりも無効電流を流れにくくするように第1閾値を設定して無効電流指令値を生成し、回生運転中には力行運転中よりも無効電流を流れやすくするように第2閾値を設定して無効電流指令値を生成するものである。 An elevator control device according to the present invention includes a converter that converts an AC power supplied via a reactor into a DC power and supplies the DC power to a motor of a hoist that drives the elevator, and an AC current of the AC power An elevator control device comprising: a controller that supplies a DC power source corresponding to a target value to a motor by performing switching of a converter while controlling a power factor by separating components into an active current and a reactive current. When the controller determines whether the elevator is in power running or regenerative operation and generates a reactive current command value for controlling reactive current, it is more ineffective during power running than during regenerative operation A reactive current command value is generated by setting a first threshold so that current does not flow easily, and a second threshold is set so that the reactive current flows more easily during regenerative operation than during powering operation. And it generates a reactive current command value by setting.
また、本発明に係るエレベータの制御方法は、リアクトルを介して供給される交流電源を直流電源に変換して、エレベータを駆動する巻上機のモータに直流電源を供給するコンバータと、交流電源の交流電流成分を有効電流と無効電流に分離して力率を制御しながらコンバータのスイッチングを実行することで、目標値に対応する直流電源をモータに供給させるコントローラとを備えたエレベータの制御装置に適用され、コントローラによって実行されるエレベータの制御方法であって、エレベータが力行運転中であるか回生運転中であるかを判定する第1ステップと、無効電流を制御するための無効電流指令値を生成する際に、力行運転中には回生運転中よりも無効電流を流れにくくするように第1閾値を設定して無効電流指令値を生成し、回生運転中には力行運転中よりも無効電流を流れやすくするように第2閾値を設定して無効電流指令値を生成する第2ステップとを有するものである。 Further, an elevator control method according to the present invention includes a converter that converts an alternating current power supplied via a reactor into a direct current power and supplies the direct current power to a motor of a hoist that drives the elevator, and an alternating current power supply An elevator control device comprising a controller that supplies a DC power source corresponding to a target value to a motor by switching a converter while controlling a power factor by separating an AC current component into an active current and a reactive current. An elevator control method that is applied and executed by a controller, comprising: a first step for determining whether the elevator is in a power running operation or a regenerative operation; and a reactive current command value for controlling the reactive current When generating, the reactive current command value is generated by setting the first threshold so that the reactive current is less likely to flow during powering operation than during regenerative operation. During regenerative operation in which a second step of generating a reactive current command value by setting the second threshold to facilitate the flow of reactive current than during a power running operation.
本発明によれば、起動を開始してから停止するまでの一走行中において、力行運転状態と回生運転状態とが切り替わるタイミングを判断し、それぞれの運転状態に応じて適切な無効電流指令を生成できる構成を備えている。この結果、力行運転/回生運転の切り替わりの追従特性、およびエレベータの走行特性を改善することのできるエレベータの制御装置およびエレベータの制御方法を得ることができる。 According to the present invention, the timing at which the power running operation state and the regenerative operation state are switched during one run from the start to the stop is determined, and an appropriate reactive current command is generated according to each operation state. It has a configuration that can. As a result, it is possible to obtain an elevator control device and an elevator control method capable of improving the follow-up characteristics of switching between power running / regenerative operation and the traveling characteristics of the elevator.
以下、本発明のエレベータの制御装置およびエレベータの制御方法の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of an elevator control device and an elevator control method of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1におけるPWMコンバータの制御装置を含む回路構成図である。PWMコンバータ1は、詳細は図示していないが、自己消弧型スイッチ素子と逆並列接続されたダイオードのブリッジ回路からなり、交流入力側には、ACリアクトル2を介して交流電源VACが接続されている。また、PWMコンバータ1の直流出力側には、フィルタコンデンサ4と、負荷5が並列接続されている。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram including a control device for a PWM converter according to
電流検出回路6は、PWMコンバータ1の直流電圧Vを検出する。電圧制御回路7は、電圧指令V*と直流電圧Vを比較し、その偏差を減少させるように有効電流指令IP *を出力する。The current detection circuit 6 detects the DC voltage V of the
位相検出回路9は、交流電源の電圧から、位相信号θPSを出力する。電流検出回路17は、電流検出器12R、12Sで検出した交流電流IR、ISと、位相検出回路9で検出した電源電圧VACの位相信号θPSから、交流電流の有効分である有効電流IPと無効分である無効電流IQを演算し、分離して出力する。Phase detection circuit 9, the voltage of the AC power source, and outputs a phase signal theta PS. Current detecting circuit 17, a
なお、図1では、電流検出器により3相のうちのR相とS相の電流を検出する場合を例示しているが、本発明は、このような構成に限定されるものではない。3相のうちのいずれか2相、あるいは3相全ての電流を検出する構成を採用することでも、同様の効果を得ることができる。 Although FIG. 1 illustrates the case where the current detector detects R-phase and S-phase currents of the three phases, the present invention is not limited to such a configuration. The same effect can be obtained by adopting a configuration that detects the current of any two phases or all three phases of the three phases.
有効電流制御回路14は、電圧制御回路7から出力された有効電流指令IP *と、電流検出回路17で演算された有効電流IPとの偏差に基づいて、PWMコンバータ1の有効電圧指令eP *を算出する。一方、無効電流制御回路15は、後述する無効電流基準回路18で算出された無効電流指令IQ *と、電流検出回路17で演算された無効電流IQとの偏差に基づいて、PWMコンバータ1の無効電圧指令eQ *を算出する。Active
PWM制御回路16は、有効電圧指令eP *と、無効電圧指令eQ *と、電源電圧VACの位相信号θPSとから、PWMコンバータ1の自己消弧型スイッチ素子に対するスイッチング指令SWを出力する。
なお、図1において、電圧制御回路7、有効電流制御回路14、無効電流制御回路15、PWM制御回路16、および無効電流基準回路18は、各検出回路による検出結果に基づいて、スイッチング指令SWを出力するコントローラ30の内部構成に相当する。
In FIG. 1, the voltage control circuit 7, the active
このように構成されたエレベータの制御装置において、上述した無効電流指令IQ *を無効電流基準回路18により算出する手法に、本願発明の技術的特徴があり、図2を用いて詳細に説明する。In the elevator control apparatus configured as described above, the technique for calculating the reactive current command I Q * by the reactive
図2は、本発明の実施の形態1における無効電流基準回路18の内部構成を示した図である。本実施の形態1における無効電流基準回路18は、閾値判定回路18a、二乗和成分算出回路18b、および力率制御回路18cを備えて構成されている。
FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of the reactive
閾値判定回路18aは、有効電流指令IP *が0以上のとき、すなわち、PWMコンバータ1が交流電力を直流電力に順変換する力行運転時には、下式(1)を用い、有効電流指令IP *が負のとき、すなわち、PWMコンバータ1が直流電力を交流電力に逆変換する回生運転時には、下式(2)を用いることで、後段の力率制御に用いる閾値を算出する。
IP *≧0のとき、閾値=Vlim (1)
IP *<0のとき、閾値=Vlim−ΔVd (2)When the active current command I P * is equal to or greater than 0, that is, during powering operation in which the PWM converter 1 forward-converts AC power to DC power, the
When I P * ≧ 0, threshold = Vlim (1)
When I P * <0, threshold = Vlim−ΔVd (2)
ここで、Vlimは、PWMコンバータ1が出し得る電圧制限値で決まる成分である。また、ΔVdは、上下短絡防止時間Tdの補正電圧成分であり、例えば、下式(3)として算出される。
ΔVd=直流母線電圧[V]×上下短絡防止時間[sec]
×スイッチング周波数[Hz] (3)Here, Vlim is a component determined by a voltage limit value that can be output by the
ΔVd = DC bus voltage [V] × upper and lower short-circuit prevention time [sec]
× Switching frequency [Hz] (3)
二乗和成分算出回路18bは、有効電圧指令eP *と無効電圧指令eQ *の二乗和を算出する。そして、力率制御回路18cは、閾値判定回路18aで算出された閾値と二乗和成分算出回路18bで算出された二乗和との偏差に基づいて、無効電流指令Iq*を生成する。The square sum
上述したように、二乗和成分で比較する場合には、Vlim、ΔVdも、二乗和成分と同次元になるようにして、閾値が算出される。また、二乗和の平方根信号で比較する場合には、Vlim、ΔVdも、平方根信号と同次元になるようにして、閾値が算出される。 As described above, in the case of comparison using the square sum component, the threshold is calculated so that Vlim and ΔVd have the same dimension as the square sum component. Further, in the case of comparison using the square root signal of the sum of squares, the threshold is calculated so that Vlim and ΔVd have the same dimensions as the square root signal.
一般的に、PWMコンバータ1におけるTd補正は、力行側で余剰出力に転じ、回生側で出力不足として作用する。また、PWMコンバータ1の電圧利用率向上のためには、無効電流を流し、モータでいう弱め界磁制御に相当する操作が行われる。
Generally, the Td correction in the
ここで、PWMコンバータ1が高スイッチング周波数化されると、Td補正電圧の割合が高くなり、電圧利用率の低下につながることとなる。そこで、本願発明では、有効電流指令値等によりPWMコンバータ1が力行運転中か回生運転中かを判定し、判定結果に応じて、Td補正電圧分を加味した力率制御用の閾値を動的に変更して設定している。
Here, when the
このような構成を備えることで、力行側では無効電流を流れにくくし、回生側では無効電流を流れやすくすることできる。この結果、従来に比べ、追従精度よく、力行運転/回生運転に合わせて無効電流指令Ip*を生成することができ、コンバータの電圧利用率を向上させることができる。 By providing such a configuration, it is possible to make the reactive current difficult to flow on the power running side, and to make the reactive current easy to flow on the regeneration side. As a result, the reactive current command Ip * can be generated in accordance with the power running operation / regenerative operation with better tracking accuracy than in the past, and the voltage utilization factor of the converter can be improved.
換言すると、図1、図2で説明した無効電流基準回路18を採用することで、SiCのような高速スイッチングデバイスを用いて、高スイッチング周波数でPWMコンバータを動作させる場合に、ACリアクトル2の小型化を実現した上で、電圧利用率を必要以上に悪化させることなく、電力変換を行うことが可能となる。
In other words, by adopting the reactive
次に、図1に示したような本実施の形態1に係るPWMコンバータの制御装置を、エレベータの制御に適用する場合について、以下に詳細に説明する。 Next, the case where the PWM converter control apparatus according to the first embodiment as shown in FIG. 1 is applied to elevator control will be described in detail below.
図3は、本発明の実施の形態1におけるエレベータの制御装置を含むエレベータシステムの全体構成図である。ここで、図3中のコントローラ30は、先の図1に示したPWMコンバータ1を制御するコントローラ30に相当する。また、図1中の負荷5が、巻上機31のモータに相当する。なお、以下では、巻上機31のモータのことを、単に巻上機31と称して説明する。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of an elevator system including the elevator control device according to
かご35は、主索33によって接続され、主索33は、巻上機31に巻回され、そらせ車32を介して錘34に接続されている。巻上機31は、コントローラ30から駆動指令39を得て、かご35を昇降させる。
The
駆動指令39は、乗り場40a〜40cにあるそれぞれの乗場操作盤38a〜38c、あるいは、かご35内のかご内操作盤36を乗客が操作することによって、かご35が目的の乗場に向かうように走行方向が設定され、コントローラ30から指令されるものである。
The
また、かご等に設置された秤装置37は、かごの移動が力行か回生かを判定できるように、かご35内の負荷を検出する。そして、コントローラ30は、走行方向およびかご35内の負荷に基づいて、エレベータが力行運転で起動されるか、回生運転で起動されるかを判定できる。
Further, the scale device 37 installed in the car or the like detects the load in the
そして、コントローラ30は、先の図2に示した無効電流基準回路18内の閾値判定回路18aに対して、力行/回生の判定結果を送信する。すなわち、無効電流基準回路18は、起動時においては、走行方向およびかご35内の負荷に基づく判定結果から、力行運転が起動されるか回生運転が起動されるかを知ることができる。
Then, the
ここで、エレベータ特有の動作として、一走行内で力行運転と回生運転が切り替わるタイミングが生じる。そこで、このような切り替わりの際に、無効電流基準回路18により、上述したような力率制御用の閾値が適切に設定変更されることで、高スイッチング周波数でエレベータ制御が実行される場合にも、電圧利用率の低減を抑えることができる。
Here, as an operation peculiar to the elevator, a timing at which the power running operation and the regenerative operation are switched within one travel occurs. Therefore, when such switching is performed, the reactive
図4は、本発明の実施の形態1に係るエレベータの走行制御中における有効電流指令IP *の時間変化を示した図である。より具体的には、この図4では、以下のような2つの運転パターンA、Bにおけるコンバータ電流指令値の時間遷移を示している。
運転パターンA:第1階床から第2階床に向けて、力行運転により起動を開始し、第2階床に到着する際に、力行運転から回生運転に切り替わる状態となる運転パターン
運転パターンB:第2階床から第3階床に向けて、回生運転により起動を開始し、第3階床に到着する際に、回生運転から力行運転に切り替わる状態となる運転パターンFIG. 4 is a diagram showing a time change of the effective current command I P * during the traveling control of the elevator according to
Driving pattern A: Driving pattern starting from powering operation from the first floor to the second floor by powering operation, and switching from powering operation to regenerative operation when arriving at the second floor driving pattern B : Starting from regenerative operation from the second floor to the third floor, starting operation by regenerative operation, and driving pattern that switches from regenerative operation to power running operation when arriving at the third floor
このような運転パターンAあるいは運転パターンBを実行する際の、コントローラ30による制御について、STEP1〜STEP3に分けて、以下に説明する。
<STEP1>:起動時の処理
コントローラ30は、秤装置37によって検出されたかご35内の負荷と、かご35の走行方向との組合せによって、かごが力行運転として起動されるか、回生運転として起動されるかを判断することができる。具体的には、コントローラ30は、以下のケース1〜ケース4に場合分けして、力行運転か回生運転かを判断することができる。The control by the
<
ケース1:かご内負荷が錘34の重さ以上であり、かつ、走行方向が上昇方向である場合には、力行運転と判定
ケース2:かご内負荷が錘34の重さ未満であり、かつ、走行方向が上昇方向である場合には、回生運転と判定
ケース3:かご内負荷が錘34よりも重く、かつ、走行方向が下降方向である場合には、回生運転と判定
ケース4:かご内負荷が錘34の重さ以下であり、かつ、走行方向が下降方向である場合には、力行運転と判定Case 1: When the load in the car is greater than or equal to the weight of the
<STEP2>減速開始までの走行制御
コントローラ30は、起動を開始した後、目的階床に停止するための減速が開始されるまでは、STEP1において判定した力行運転あるいは回生運転に対応する閾値を用いて、無効電流指令IQ *を生成し、エレベータの走行制御を実行する。<STEP 2> Travel Control Until Start of Deceleration The
<STEP3>減速開始後の走行制御
コントローラ30は、加速あるいは一定速状態から、減速状態に切り替わることで、先の図4に示したような力行運転から回生運転に切り替わるタイミング、あるいは回生運転から力行運転に切り替わるタイミングを推定する。なお、コントローラ30は、運転状態が切り替わるタイミングを、運転パターンの情報から推定することができ、また、先の図2で説明したように、有効電流指令IP *の正負の値から検出することも可能である。<STEP 3> The travel control after the start of deceleration The
そして、コントローラ30は、力行運転中においては、上式(1)を用い、回生運転中においては、上式(2)を用い、運転状態に応じて閾値を切り換えた上で、適切な無効電流指令を生成する。
Then, the
図5は、本発明の実施の形態1に係るエレベータの制御装置のコントローラ30内に含まれる無効電流制御回路18で実行される閾値変更処理を示した図である。具体的には、先の図4に示した運転パターンA、Bに対応した閾値変更処理の結果を示している。
FIG. 5 is a diagram illustrating a threshold value changing process executed by the reactive
図5に示すように、本実施の形態1におけるコントローラ30は、力行運転中においては、上式(1)に従って、上下短絡防止時間Tdの補正電圧成分に相当するΔVdをVlimに加算することで、閾値を動的に変更設定している。一方、コントローラ30は、回生運転中においては、上式(2)に従って、ΔVdをVlimから減算することで、閾値を動的に変更設定している。
As shown in FIG. 5, the
この結果、一走行中の減速開始時に電力のやり取りの極性変更が生じるような、エレベータ特有の制御環境においても、運転状態に応じて適切な無効電流制御を実行でき、力行運転/回生運転の切り替わりにおいても良好な追従特性を実現できる。 As a result, even in an elevator-specific control environment where the polarity of electric power exchange occurs at the start of deceleration during one run, appropriate reactive current control can be executed according to the operating state, and switching between power running / regenerative operation Even in this case, good tracking characteristics can be realized.
また、図6は、本発明の実施の形態1に係るエレベータの制御装置のコントローラ30内に含まれる無効電流制御回路18で実行される、先の図5とは異なる閾値変更処理を示した図である。具体的には、この図6に示した閾値変更処理では、先の図5の処理に加え、閾値を、その切り替わり時にランプ関数状、もしくは、ローパスフィルタ状に変更させて、制御特性のさらなる改善を図っている。
FIG. 6 is a diagram showing a threshold value changing process different from FIG. 5 executed by the reactive
このように、ランプ関数あるいはローパスフィルタによる処理を施すことで、閾値が一気に階段状に切り替わることを防止し、単位時間当たりの閾値の変化量を許容値以内に制限することができる。この結果、閾値がスムーズに切り替わることとなるため、かご35への不快な振動の発生を抑制し、滑らかなかごの移動を実現できる効果がある。
In this way, by performing processing using a ramp function or a low-pass filter, it is possible to prevent the threshold value from switching in a staircase at a stretch, and to limit the amount of change in the threshold value per unit time within an allowable value. As a result, since the threshold value is switched smoothly, it is possible to suppress the occurrence of unpleasant vibrations in the
以上のように、実施の形態1によれば、力行運転と回生運転が頻繁に切り替わるエレベータの制御において、従来に比べて精度の高い制御性能を実現する無効電流制御回路を提供することができる。すなわち、エレベータ走行中において、力行運転/回生運転の切り替わりタイミングを予測し、運転状態に応じて、適切な無効電流指令を生成できる構成を実現している。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to provide a reactive current control circuit that realizes control performance with higher accuracy than in the conventional control of an elevator in which power running operation and regenerative operation are frequently switched. That is, a configuration is realized in which the switching timing between the power running / regenerative operation is predicted during the elevator traveling, and an appropriate reactive current command can be generated according to the driving state.
具体的には、起動時においては、かご内負荷および走行方向により、力行運転か回生運転化を特定している。また、減速時には、運転パターンの情報あるいは有効電流指令の値から、切り替わりタイミングを予測している。そして、切り替わりタイミングで、無効電流指令を生成するための力率制御用の閾値を設定する際に、上下短絡防止時間の補正電圧成分に相当する値による補正量の加減算を切り換える構成を備えている。 Specifically, at the time of start-up, the power running operation or the regenerative operation is specified by the load in the car and the traveling direction. Further, at the time of deceleration, the switching timing is predicted from the operation pattern information or the value of the active current command. In addition, when setting the power factor control threshold value for generating the reactive current command at the switching timing, the correction amount addition / subtraction is switched according to the value corresponding to the correction voltage component of the upper / lower short-circuit prevention time. .
この結果、運転状態に応じて適切な無効電流指令を動的に生成して走行制御を実行することができ、力行運転/回生運転の切り替わりの追従特性、およびエレベータの走行特性を改善することのできるエレベータの制御装置およびエレベータの制御方法を得ることができる。 As a result, it is possible to dynamically generate an appropriate reactive current command according to the driving state and execute the driving control, and to improve the tracking characteristics of switching between power running / regenerative driving and the driving characteristics of the elevator. An elevator control device and an elevator control method can be obtained.
なお、上述した実施の形態では、高速スイッチングデバイスの一例としてSiCを挙げたが、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体としては、SiC以外にも、例えば、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドがある。 In the above-described embodiment, SiC is cited as an example of a high-speed switching device. However, as a wide band gap semiconductor having a larger band gap than silicon, other than SiC, for example, a gallium nitride material or diamond is used. is there.
このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成された自己消弧型スイッチ素子およびダイオードから構成されたブリッジ回路は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高い。このため、ブリッジ回路の小型化が可能であり、小型化されたブリッジ回路を用いることにより、ブリッジ回路を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能になる。 A bridge circuit composed of a self-extinguishing switch element and a diode formed of such a wide band gap semiconductor has high voltage resistance and high allowable current density. For this reason, it is possible to reduce the size of the bridge circuit. By using the reduced size of the bridge circuit, it is possible to reduce the size of the semiconductor module incorporating the bridge circuit.
また、耐熱性も高いため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化や、水冷部の空冷化が可能であるので、半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。 In addition, since the heat resistance is high, the heat dissipating fins of the heat sink can be downsized and the water cooling section can be air cooled, so that the semiconductor module can be further downsized.
また、電力損失が低いため、自己消弧型スイッチ素子およびダイオードの高効率化が可能であり、延いては半導体モジュールの高効率化が可能になる。 In addition, since the power loss is low, the self-extinguishing switch element and the diode can be highly efficient, and the semiconductor module can be highly efficient.
さらに、スイッチング周波数を高周波化できることで、インダクタンスの容量も小さくでき、エレベータの制御装置として、ACリアクトルの小型化に伴ってさらなる小型化が可能となる。 Furthermore, since the switching frequency can be increased, the inductance capacity can also be reduced, and the size of the AC reactor can be further reduced as an elevator control device.
なお、自己消弧型スイッチ素子およびダイオードの両方がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることが望ましいが、自己消弧型スイッチ素子およびダイオードのいずれか一方の素子がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていてもよい。この場合でも、上述した効果を得ることができる。 It is desirable that both the self-extinguishing switch element and the diode be formed of a wide band gap semiconductor, but either the self-extinguishing switch element or the diode is formed of a wide band gap semiconductor. May be. Even in this case, the above-described effects can be obtained.
Claims (7)
前記交流電源の交流電流成分を有効電流と無効電流に分離して力率を制御しながら前記コンバータのスイッチングを実行することで、目標値に対応する前記直流電源を前記モータに供給させるコントローラと
を備えたエレベータの制御装置であって、
前記コントローラは、前記エレベータが力行運転中であるか回生運転中であるかを判定し、前記無効電流を制御するための無効電流指令値を生成する際に、前記力行運転中には前記回生運転中よりも前記無効電流を流れにくくするように第1閾値を設定して前記無効電流指令値を生成し、前記回生運転中には前記力行運転中よりも前記無効電流を流れやすくするように第2閾値を設定して前記無効電流指令値を生成する
エレベータの制御装置。A converter that converts AC power supplied through a reactor into DC power and supplies the DC power to a motor of a hoisting machine that drives an elevator;
A controller for supplying the DC power source corresponding to a target value to the motor by switching the converter while controlling the power factor by separating the AC current component of the AC power source into an active current and a reactive current. An elevator control device comprising:
The controller determines whether the elevator is in a power running operation or a regenerative operation, and generates a reactive current command value for controlling the reactive current, during the power running operation, the regenerative operation The reactive current command value is generated by setting a first threshold so that the reactive current is less likely to flow than during the regenerative operation, and the reactive current is more easily flowed during the regenerative operation than during the power running operation. An elevator control device that sets two threshold values and generates the reactive current command value.
請求項1に記載のエレベータの制御装置。The controller, when switching the threshold for generating the reactive current command value from the first threshold to the second threshold, or when switching from the second threshold to the first threshold, The elevator control device according to claim 1, wherein the threshold value changing process is executed by limiting the amount of change so as to be within an allowable value.
請求項1または2に記載のエレベータの制御装置。3. The elevator control device according to claim 1, wherein the controller sets the first threshold value and the second threshold value in consideration of an upper and lower short-circuit prevention time of a switching element in the converter in which the switching is performed. .
ΔVd=直流母線電圧[V]×上下短絡防止時間[sec]
×スイッチング周波数[Hz]
としたときに、前記第1閾値および前記第2閾値を、
第1閾値=Vlim
第2閾値=Vlim−ΔVd
として算出し、前記無効電流指令値を生成する
請求項3に記載のエレベータの制御装置。The controller sets a voltage limit value that can be output by the converter to Vlim, and sets a correction voltage component ΔVd for the upper and lower short-circuit prevention time,
ΔVd = DC bus voltage [V] × upper and lower short-circuit prevention time [sec]
× Switching frequency [Hz]
When the first threshold value and the second threshold value are
1st threshold = Vlim
Second threshold = Vlim−ΔVd
The elevator control apparatus according to claim 3, wherein the reactive current command value is generated.
請求項3または4に記載のエレベータの制御装置。The elevator control device according to claim 3, wherein the switching element in the converter is formed of a wide band gap semiconductor.
請求項5に記載のエレベータの制御装置。The elevator control device according to claim 5, wherein the wide band gap semiconductor is silicon carbide, a gallium nitride-based material, or diamond.
前記交流電源の交流電流成分を有効電流と無効電流に分離して力率を制御しながら前記コンバータのスイッチングを実行することで、目標値に対応する前記直流電源を前記モータに供給させるコントローラと
を備えたエレベータの制御装置に適用され、前記コントローラによって実行されるエレベータの制御方法であって、
前記エレベータが力行運転中であるか回生運転中であるかを判定する第1ステップと、
前記無効電流を制御するための無効電流指令値を生成する際に、前記力行運転中には前記回生運転中よりも前記無効電流を流れにくくするように第1閾値を設定して前記無効電流指令値を生成し、前記回生運転中には前記力行運転中よりも前記無効電流を流れやすくするように第2閾値を設定して前記無効電流指令値を生成する第2ステップと
を有するエレベータの制御方法。A converter that converts AC power supplied through a reactor into DC power and supplies the DC power to a motor of a hoisting machine that drives an elevator;
A controller for supplying the DC power source corresponding to a target value to the motor by switching the converter while controlling the power factor by separating the AC current component of the AC power source into an active current and a reactive current. An elevator control method that is applied to an elevator control device and that is executed by the controller,
A first step of determining whether the elevator is in a power running operation or a regenerative operation;
When generating the reactive current command value for controlling the reactive current, the reactive current command is set by setting a first threshold so that the reactive current is less likely to flow during the power running operation than during the regenerative operation. And a second step of generating a reactive current command value by setting a second threshold so that the reactive current flows more easily during the regenerative operation than during the power running operation. Method.
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