CN101600641A - 电梯控制装置 - Google Patents

Abstract

一种电梯控制装置。三相逆变器(10)包括由第1上桥臂(11u)和第1下桥臂(11d)构成的第1半导体桥(11)、由第2上桥臂(12u)和第2下桥臂(12d)构成的第2半导体桥(12)、以及由第3上桥臂(13u)和第3下桥臂(13d)构成的第3半导体桥(13)，电梯控制装置具有：诊断用电流指令器(75)，其选择第1～第3半导体桥(11～13)中的两个，使电流流过所选择的第1和第2半导体桥(11、12)中的第1上桥臂(11u)和与该第1上桥臂(11u)不同的半导体桥的第2下桥臂(12d)；电压检测器(30)，其检测导通的第1上桥臂(11u)或第2下桥臂(12d)中的至少任一方的导通电压值；电流指令选择部(71)，其在轿厢(29)停止时使诊断用电流指令器(75)动作；以及判定部(60a)，其在导通电压值超过阈电压值时产生异常信号。

Description

电梯控制装置

技术领域

本发明涉及电梯控制装置。

背景技术

如下述专利文献1所述，以往的电梯控制装置具有：把商用交流电源转换为直流的换流器；把换流器的输出转换为交流并向用于驱动电梯的电动机供电的逆变器；和控制换流器及逆变器的控制单元，在这种电梯控制装置中具有：对构成上述装置的各个部件的工作状况轿厢计测的单元；对测试值进行预先设定的加权而获得寿命预测基准值的单元，和根据基准值来预测各个部件的寿命的单元。

具体地讲，上述测试工作状况的单元，根据电流指令或电流检测值即流向元件的电流和元件固有的损耗特性，来计算作为逆变器的部件而采用的晶体管元件的热变动量ΔT，再结合从定时器27的定时值得到的部件的工作时间或工作频度和热变动量ΔT，计算瞬态热变动量ΔT/dt。寿命预测部对这些计算值进行依据于晶体管的寿命特性即对数函数的加权，获得寿命预测基准值。按照工作时间对电流指令值或电流检测值乘以与寿命特性对应的对数函数得到的值进行积分。将寿命预测基准值和预先设定的每个部件的寿命值进行比较，从而进行部件寿命的判定。

根据这种控制装置，对于负荷变动的部件和寿命特性非线性的部件，也能够进行高精度的寿命预测。

专利文献1：日本特开平9-290970号公报

但是，上述电梯控制装置根据电流值来计算求出逆变器的晶体管元件的热变动量ΔT，但在电梯的一个行进过程中电流值在时刻变化着，并且输出频率也在变化。这样，在电流值和频率随时间而变化的情况下，按照上面所述预测半导体元件的寿命，将存在烦杂又复杂的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种电梯控制装置，能够根据构成对电动机进行驱动的逆变器的半导体元件的导通电压值，容易地判定半导体元件的劣化。

第一发明的电梯控制装置具有：把从交流电源提供的交流转换为直流的换流器；使所述转换后的直流变平滑的平滑电容器；和三相逆变器，其把所述变平滑的直流转换为任意频率的交流，并驱动控制对轿厢进行驱动的电动机，所述电梯控制装置的特征在于，所述三相逆变器包括由第1上桥臂和第1下桥臂构成的第1半导体桥、由第2上桥臂和第2下桥臂构成的第2半导体桥、以及由第3上桥臂和第3下桥臂构成的第3半导体桥，所述电梯控制装置具有：诊断用电流指令单元，其选择所述第1～第3半导体桥中的两个，使电流流过所选择的所述第1和第2半导体桥中的所述第1上桥臂和与该第1上桥臂不同的所述半导体桥的所述第2下桥臂；电压检测单元，其检测所述导通的所述第1上桥臂或所述第2下桥臂中的至少任一方的导通电压值；动作单元，其在所述轿厢停止时使所述诊断用电流指令单元动作；和判定单元，其在所述导通电压值超过阈电压值时产生异常信号。

优选第二发明的电梯控制装置具有阈电压校正单元，该阈电压校正单元根据初始的导通电压值求出阈电压值，在此次的导通电压值超过所述阈电压值时，判定单元产生异常信号。由此，由于使构成三相逆变器的半导体元件的初始的导通电压值作为求出阈电压值的基准，所以半导体元件的劣化判定不易受到该导通电压值的偏差的影响。

优选第三发明的电梯控制装置中的控制单元在轿厢停止后经过了预先设定的时间时，使电流指令单元动作。由此，即使构成三相逆变器的半导体元件温度上升，也在经过了温度下降的时间后，检测半导体元件的导通电压值，所以能够减小半导体元件的导通电压的温度变动量。由此，半导体元件的劣化的检测精度提高。

优选第四发明的电梯控制装置具有：使由三相逆变器产生的热散热的散热片；检测散热片的温度并产生温度检测信号的温度检测单元；和根据温度检测信号来校正阈电压值的温度校正单元。由此，能够校正由于周围温度的变动和构成三相逆变器的半导体元件的温度上升造成的导通电压值的变动。由此，半导体元件的劣化的检测精度提高。

根据本发明，具有能够根据构成逆变器的半导体元件的导通电压值容易地判定半导体元件的劣化的效果。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的电梯控制装置的整体图。

图2是图1所示的电流指令器和逆变器的内部结构图。

图3是图1所示的逆变器和电压检测器的内部结构图。

图4(a)是图1所示的诊断部的内部结构图，图4(b)是逆变器的晶体管的通电周期数对导通电压的特性图。

图5是表示图1所示电梯控制装置的动作的时序图。

标号说明

5换流器；7平滑电容器；10三相逆变器；11第1半导体桥；11u第1上桥臂；11d第1下桥臂；12第2半导体桥；12u第2上桥臂；12d第2下桥臂；13第3半导体桥；13u第3上桥臂；13d第3下桥臂；21电动机；29轿厢；30电压检测器；50温度检测器；60诊断部；60a判定单元；60h阈电压温度校正部；71电流指令选择部；75诊断用电流指令部。

具体实施方式

实施方式1

使用图1～图4说明本发明的一个实施方式。图1是表示本发明的一个实施方式的电梯控制装置的整体图，图2是图1所示的电流指令器和逆变器的内部结构图，图3是图1所示的逆变器和电压检测器的内部结构图，图4(a)是图1所示的诊断部的内部结构图，图4(b)是构成逆变器的晶体管的通电周期数对导通电压的特性图。

在图1中，电梯控制装置构成为具有：换流器5，其通过电磁开闭器的常开接点3与三相交流电源e连接，并且把交流电压转换为直流电压；平滑电容器7，其与换流器5的输出端连接，并且使所述直流电压变平滑而获得直流母线电压；和三相逆变器10，其与换流器5的输出端连接，并且把所述直流电压转换为可变频率的交流电压，三相逆变器10驱动电动机21，通过卷扬机的绳轮23并借助绳索25，使对重27和轿厢29上下移动。

控制装置具有两个电流检测器22s，其检测流向电动机21的两个相(在图中指U相、W相)的电流，同时产生检测电流值，通过对该检测电流值进行模数转换的第1A/D转换器40输入电流控制部77和诊断部60。

另外，控制装置具有：电流指令器70，其根据行进信号产生电流指令信号；和门驱动器79，其根据电流指令信号通过电流控制部77生成PWM信号，并驱动三相逆变器10。

并且，在三相逆变器10中设有使晶体管等散热的散热片10f，并设有温度检测器50，其检测该散热片10f的温度并产生温度检测信号，将该温度检测信号输入诊断部60。

控制装置具有电压检测器30，其测定在构成三相逆变器10的晶体管导通时的导通电压值，并通过对该导通电压值进行模数转换的第2A/D转换器43输入诊断部60。

在图2中，三相逆变器10具有构成U相的第1半导体桥11、构成V相的第2半导体桥12、和构成W相的第3半导体桥13。

第1半导体桥11由具有将晶体管Tr1和二极管D1并联连接形成的桥臂的第1上桥臂11u、和与第1上桥臂11u串联连接的第1下桥臂11d构成，第2半导体桥12由第2上桥臂12u、和与第2上桥臂12u串联连接的第2下桥臂12d构成，第3半导体桥13由第3上桥臂13u、和与第3上桥臂13u串联连接的第3下桥臂13d构成。

各个桥臂在作为导通控制单元的各个第1～第3上晶体管Tr1～Tr3分别并联连接二极管D1～D3，同样在各个第1～第3下晶体管Tr4～Tr6分别并联连接二极管D4～D6。

在图2中，电流指令器70具有电流指令选择部71，其根据有无行进信号，来选择通常用电流指令部73或作为诊断用电流指令单元的诊断用电流指令部75中的任一方。

通常用电流指令部73构成为根据行进信号的产生，生成通常用电流指令信号，并输入电流控制部77，诊断用电流指令部75构成为在不产生行进信号且预定的条件成立时，生成诊断用电流指令信号，并将其输入电流控制部77。诊断用电流指令部75具有晶体管选择部75a，其选择构成三相逆变器10的第1～第3上晶体管Tr1～Tr3、第1～第3下晶体管Tr4～Tr6，使其导通。

并且，在作为动作单元的电流指令选择部71设有设定开关70s，形成为根据闭合该设定开关70s且不产生行进信号的情况，由诊断用电流指令部75产生诊断用电流指令信号。

晶体管选择部75a构成为在三相逆变器10的三相中以一个上桥臂加一个下桥臂的形式使两个不同相的晶体管Tr导通。这样使上桥臂和下桥臂的晶体管Tr逐个地导通，使电流流向电动机21，并且选择两个不同的相，是为了防止直流母线的短路。

在图3中，作为电压检测单元的电压检测器30具有：检测Vp母线和Vn母线的直流母线电压的母线电压检测部33；检测三相逆变器10的U相输出端子的电压的U相电压检测部34；检测三相逆变器10的V相输出端子的电压的V相电压检测部35；和检测三相逆变器10的W相输出端子的电压的W相电压检测部36，母线电压检测部33、U相电压检测部34、V相电压检测部35、W相电压检测部36的输出端与模拟开关32连接。

母线电压检测部33为了对直流母线电压分压，串联连接有第1分压电阻33p和第2分压电阻33n，在该连接部连接着缓冲放大器33b的输入端，在三相逆变器10的u相输出端子和Vn母线之间串联连接着第1u相电阻34u和第2u相电阻34n，在该连接部连接着u相缓冲放大器34b的输入端，在三相逆变器10的v相输出端子和Vn母线之间串联连接着第1v相电阻35v和第2v相电阻35n，在该连接部连接着v相缓冲放大器35b的输入端，在三相逆变器10的w相输出端子和Vn母线之间串联连接着第1w相电阻36w和第2w相电阻36n，在该连接部连接着w相缓冲放大器36b的输入端。

并且，电压检测器30将各个缓冲放大器33b～36b各自的输出，经由选择该输出的模拟开关32、绝缘放大器37、第2A/D转换器38、导通电压运算部39，输入诊断部60。

并且，把来自电流指令器70的晶体管选择部75a的选择信号通过由光耦合器等构成的绝缘器31输入模拟开关32，从而模拟开关32选择U相、V相、W相电压检测部34、35、37中的任意两个和母线电压检测部33。

在晶体管选择部75a例如选择了第2上晶体管Tr2和第1下晶体管Tr4时，导通电压运算部39通过门驱动器79使第2上晶体管Tr2和第1下晶体管Tr4导通。此时，导通电压运算部39分别取入母线电压检测部33、U相电压检测部34、V相电压检测部35的电压Vp、Vu、Vv，按照下式求出第2上晶体管Tr2的导通电压值V2on。

V2on＝Vp-Vv

并且，第1下晶体管Tr4的导通电压值V4on是上述检测的电压Vu。

在图4(a)中，诊断部60具有：RAM 60f，其存储由电压检测器30检测并由导通电压运算部39求出的晶体管Tr的初始导通电压值；作为阈电压校正单元的阈电压校正部60e，其确定相对初始导通电压值具有余量的阈电压值，并存储在RAM 60f中；和作为判定单元的判定部60a，判定部60a构成为对由电压检测器30检测到的晶体管Tr的导通电压值和从RAM 60f读出的阈电压值进行比较，在导通电压值超过该阈电压值时，产生异常信号。

另外，一般在三相逆变器10中，6个晶体管Tr大致被均等地使用，能够同样地预测到劣化，所以各个晶体管Tr的导通电压示出基本相同的劣化特性。因此，使三相逆变器10的上桥臂和下桥臂的晶体管Tr逐个导通，检测导通的至少一个晶体管Tr的导通电压值，并按照上面所述比较该导通电压值和阈电压值，从而能够进行晶体管Tr的劣化诊断。

并且，根据上述异常信号，使显示器80显示三相逆变器10的晶体管Tr异常的情况。这根据图4(b)所示可知，所述晶体管Tr4伴随通电次数的增加，导通电压值逐渐增加，然后急剧增加而劣化。因此，判定部60a能够在导通电压值超过阈电压值后并在劣化之前，检测到晶体管Tr的异常。

并且，优选具有作为温度校正单元的阈电压温度校正部60h，其根据设于三相逆变器10的散热片10f的温度检测器50的温度检测信号，校正所述阈电压值而获得校正阈电压值。这是因为已经得知三相逆变器10的晶体管Tr的导通电压值因周围温度而变动。

使用图1～图5说明如上所述构成的电梯控制装置的动作。图5是表示图1所示的电梯控制装置的动作的时序图。

(设定作业)

首先，在没有产生行进信号的状态下，作业者闭合设定开关70s，通过电流指令选择部71从诊断用电流指令部75向电流控制部77输入诊断用电流指令信号，并且晶体管选择部75a选择使三相逆变器10动作的晶体管，例如，如图3和图5所示，选择第2上晶体管Tr2和第1下晶体管Tr4，通过门驱动器79使所述第2上晶体管Tr2和第1下晶体管Tr4导通。从直流母线电压开始，电流经过第2上晶体管Tr2和电动机12，流向第1下晶体管Tr4。

将此时产生的母线电压检测部33、U相电压检测部34、V相电压检测部35的电压Vp、Vu、Vv，通过模拟开关32取入导通电压运算部39，导通电压运算部39求出第2上晶体管Tr2的初始导通电压值V2on、第1下晶体管Tr4的初始导通电压值V4on，输入图4(a)所示的诊断部60的RAM 60f。阈电压校正部60e分别求出相对所述初始导通电压值V2on、V4on具有余量的阈电压值Ve2、Ve4，并输入RAM 60f。

(通常运转时)

在产生行进信号后，电流指令部70的电流指令选择部71选择通常用电流指令部73，根据由通常用电流指令部73产生的通常用电流指令信号，经由电流控制部77通过门驱动器79使三相逆变器10动作，驱动电动机21，使轿厢29上升或下降。

(诊断时)

现在，在行进信号消失并经过预定时间、优选经过散热器10f的热量时间常数的时间以上时，图2所示的电流指令部70的电流指令选择部71使从诊断用电流指令部75向电流控制部77输入诊断用电流指令信号，并且晶体管选择部75a选择使三相逆变器10动作的晶体管Tr，例如选择第2上晶体管Tr2和第1下晶体管Tr4并使其导通。如图3和图5所示，从直流母线电压开始，电流经过第2上晶体管Tr2和电动机12，流向第1下晶体管Tr4。

此时产生的母线电压检测部33、U相电压检测部34、V相电压检测部35的电压Vp、Vu、Vv各自通过模拟开关32、绝缘放大器37、第2A/D转换器38取入到导通电压运算部39，导通电压运算部39求出第2上晶体管Tr2的导通电压V2on、第1下晶体管Tr4的导通电压V4on，并将其输入到诊断部60的RAM 60f。判定部60a判定该导通电压值是否超过阈电压值，如果超过，则产生异常信号，并使显示器80显示异常信息，同时在三相逆变器10发生故障之前，使轿厢29的行进安全停止。

上述实施方式的电梯控制装置具有：把从交流电源e提供的交流转换为直流的换流器5；使转换后的直流变平滑的平滑电容器7；和三相逆变器10，其把变平滑的直流转换为任意频率的交流，并驱动控制对轿厢29进行驱动的电动机21，三相逆变器10包括由第1上桥臂11u和第1下桥臂11d构成的第1半导体桥11、由第2上桥臂12u和第2下桥臂12d构成的第2半导体桥12、以及由第3上桥臂13u和第3下桥臂13d构成的第3半导体桥13，所述电梯控制装置具有：诊断用电流指令部75，其选择第1～第3半导体桥11～13中的两个，使电流流过所选择的第1和第2半导体桥11、12中的一个第2上晶体管Tr2(第2上桥臂)和与该第2上晶体管Tr2不同的半导体桥11的第1下晶体管Tr4(第1下桥臂)；电压检测器30，其检测导通的晶体管Tr的导通电压值；电流指令选择部71，其在轿厢29停止时使由诊断用电流指令部75产生诊断用电流指令信号；和判定部60a，其在导通电压值超过阈电压值时产生异常信号。

根据这种控制装置，在构成三相逆变器10的晶体管Tr的导通电压值超过阈电压值时，产生异常信号，所以能够容易地判定晶体管Tr的劣化。

此外，优选控制装置具有阈电压校正部60e，其根据三相逆变器10中的晶体管Tr的初始导通电压值求出阈电压值，判定部60a在此次的导通电压值超过阈电压值时产生异常信号。由此，由于使晶体管Tr的初始导通电压值作为求出阈电压值的基准，所以晶体管Tr的劣化判定不易受到该导通电压值的偏差的影响。

此外，优选作为动作单元的电流指令选择部71在轿厢29停止后经过预先设定的时间、例如经过由三相逆变器10的散热片10f的热量时间常数决定的时间后，使诊断用电流指令部75产生诊断用电流指令信号，使三相逆变器10的晶体管Tr导通。

由此，即使在晶体管Tr的温度上升时，由于在经过了使其温度下降的时间后，检测晶体管Tr的导通电压，所以能够减小晶体管的导通电压值的变动量。由此，晶体管Tr的劣化的检测精度提高。

并且，优选控制装置具有：使由晶体管Tr产生的热量散热的散热片10f；检测散热片10的温度并产生温度检测信号的温度检测器50；和根据温度检测信号来校正阈电压值的阈电压温度校正部60h。

由此，能够校正由于周围温度的变动和三相逆变器的晶体管Tr的温度上升造成的导通电压值的变动。由此，晶体管Tr的劣化的检测精度提高。

产业上的可利用性

本发明能够适用于电梯控制装置。

Claims (4)

1.一种电梯控制装置，其具有：把从交流电源提供的交流转换为直流的换流器；使所述转换后的直流变平滑的平滑电容器；和三相逆变器，其把所述变平滑的直流转换为任意频率的交流，并驱动控制对轿厢进行驱动的电动机，所述电梯控制装置的特征在于，

所述三相逆变器包括：由第1上桥臂和第1下桥臂构成的第1半导体桥，由第2上桥臂和第2下桥臂构成的第2半导体桥，以及由第3上桥臂和第3下桥臂构成的第3半导体桥，

所述电梯控制装置具有：

诊断用电流指令单元，其选择所述第1至第3半导体桥中的两个，使电流流过所选择的所述第1和第2半导体桥中的所述第1上桥臂和与该第1上桥臂不同的所述半导体桥的所述第2下桥臂；

电压检测单元，其检测所述导通的所述第1上桥臂或所述第2下桥臂中的至少任一方的导通电压值；

动作单元，其在所述轿厢停止时使所述诊断用电流指令单元动作；和

判定单元，其在所述导通电压值超过阈电压值时产生异常信号。

2.根据权利要求1所述的电梯控制装置，其特征在于，该电梯控制装置具有阈电压校正单元，其根据初始的所述导通电压值求出所述阈电压值，

所述判定单元在此次的所述导通电压值超过所述阈电压值时产生异常信号。

3.根据权利要求1或2所述的电梯控制装置，其特征在于，在所述轿厢停止后经过预先设定的时间时，所述控制单元使所述电流指令单元动作。

4.根据权利要求1或2所述的电梯控制装置，其特征在于，该电梯控制装置具有：

使由所述三相逆变器产生的热散热的散热片；

检测所述散热片的温度并产生温度检测信号的温度检测单元；和

根据所述温度检测信号校正所述阈电压值的温度校正单元。

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