CN101804933B - 升降机的控制装置 - Google Patents

Abstract

一种升降机的控制装置，控制逆变器(4)，利用交流电对连接到该逆变器(4)上的交流电动机(5)进行驱动，并且，在交流电动机(5)的再生动作时，在发电制动用电阻(13)中流过电流，来进行制动，其中，在升降机的停止期间，当所述逆变器(4)的直流段电压的纹波量为设定值以上时，则禁止升降机开始运转，并且，切断向发电制动用电阻(13)的功率供给。或者，在升降机的运转期间，当再生动作时的所述逆变器(4)的直流段电压为基准值以下，则指令升降机停止运转，并且，切断向发电制动用电阻(13)的功率供给。

Description

升降机的控制装置

本申请是下述申请的分案申请：

发明名称：升降机的控制装置

申请日：2006年3月13日

申请号：200680011835.0(PCT/JP2006/305333)

技术领域

本发明涉及对电梯或电动扶梯等升降机进行驱动的控制装置。

背景技术

以往，在电梯中，如图3所示，连接电梯轿厢10和平衡块11的绳索卷绕在钢丝绳滑车9上，由交流电动机5驱动该钢丝绳滑车9，进行电梯轿厢10的升降。由图示的控制装置进行交流电动机5的驱动。在该控制装置中，来自商用电源1的三相交流电由整流电路2进行全波整流，并且，由平滑电容器3吸收纹波(ripple)成分，变换为直流电。该变换后的直流电由逆变器(inverter)4变换为预定频率的交流电，输入到交流电动机5中。逆变器4由多个半导体元件构成，在该逆变器4中，将来自控制部6的扭矩指令输入到驱动电路7中，由该驱动电路7控制所述半导体元件的传导宽度(半导体元件反复导通(传导)/截止(关断)的过程中为导通的期间)。

另一方面，电梯再生动作时的再生能量被由再生用半导体元件12和发电制动用电阻13构成的放热电路消耗。即，在再生动作时，根据来自驱动电路7的指令，再生用半导体元件12反复导通/截止，在该过程中根据再生能量的大小来控制传导宽度，利用发电制动用电阻13的发热来消耗再生能量。

但是，在产生再生用半导体元件12为导通而不能返回到截止的故障、即导通故障的情况下，由于存在发电制动用电阻13过热而导致火灾的隐患，所以，应该检测导通故障的产生，提出以温度检测器等检查发电用制动用电阻的通电状态的方法(日本特许第3369890号公报)、检查用作再生用半导体元件的晶体管的集电极电压的方法(日本公开特许公报第2002-191178号)、检查所述晶体管的基极信号和集电极信号的同步的方法(日本公开特许公报平11-199148号)等各种安全措施。

但是，由于任何方法都使用硬件检测导通故障的发生，所以，存在因追加硬件装备导致装置结构复杂并且成本增加等问题。

发明内容

本发明的目的在于，在升降机的控制装置中不增加新的硬件即可检测再生用半导体元件的导通故障，实施适当的安全措施。

本发明的升降机的控制装置，根据由预先决定的速度指令信号和对应于实际的行走速度的速度信号的差信号所得到的扭矩指令，对逆变器进行控制，利用可变电压以及可变频率的交流功率对连接到该逆变器上的交流电动机进行驱动，并且，在所述交流电动机的再生动作时，对再生用半导体元件进行导通/截止控制，由此，在发电制动用电阻中流过电流，进行制动，其中，在升降机的停止期间，当检测到所述逆变器的直流段电压的纹波量为设定值以上时，判断为所述再生用半导体元件中产生了故障，禁止升降机开始运转，并且，切断针对发电制动用电阻的功率供给。

此外，本发明在升降机的运转期间，当检测到再生动作时的所述逆变器的直流段电压为基准值以下时，判断为所述再生用半导体元件中产生了故障，指令升降机停止运转，并且，切断向发电制动用电阻的功率供给。

并且，本发明在升降机的停止期间，当检测到所述逆变器的直流段电压的纹波量为设定值以上时，判断为所述再生用半导体元件中产生了故障，禁止升降机开始运转，并且，切断向发电制动用电阻的功率供给，另一方面，在升降机的运转期间，当检测到再生动作时的所述逆变器的直流段电压为基准值以下时，判断为所述再生用半导体元件中产生了故障，指令升降机停止运转，并且，切断向发电制动用电阻的功率供给。

另外，检测计算得到的再生功率是否为预定值以上，由此，可进行是否为再生动作的判断。

根据本发明的升降机的控制装置，不追加特别的装置，而仅通过软件即可非常简单地检测再生用半导体元件的导通故障，所以，将该软件组装入逆变器控制用的控制电路中，由此，能够以非常低的成本防止发电制动用电阻的过热。

附图说明

图1是表示本发明的电梯的控制装置的结构的框图。

图2是表示该控制装置的动作的流程图。

图3是表示现有电梯的控制装置的结构的框图。

图4是说明本发明的电梯的控制装置的动作的波形图。

图5是说明在逆变器的直流段电压中产生的纹波的波形图。

具体实施方式

下面，参考附图具体说明在电梯的控制装置中实施本发明的例子。此外，在图1中，与图3相同的结构要素付以与图3相同的符号。

如图1所示，来自商用电源1的三相交流电经功率供给切断用电磁接触器SW输入到整流电路2中，由该整流电路2进行全波整流，并且，由平滑电容器3吸收纹波成分，变换为直流电。该变换后的直流电由逆变器4变换为预定频率的交流电，输入到交流电动机5中。在逆变器4中，将来自由微型计算机构成的控制部30的扭矩指令输入到驱动电路7中，由该驱动电路7控制构成逆变器4的半导体元件的传导宽度。

另外，在逆变器4的直流段，连接由再生用半导体元件12和发电制动用电阻13构成的放热电路，由该放热电路消耗电梯再生动作时的再生能量。

对控制部30输入从速度指令发生电路20发出的速度指令信号20a、从速度检测器22输出的速度信号22a、从检测逆变器4的输出电流的电流检测器23输出的电流检测信号23a、从安装在电梯轿厢10上的负载检测器24输出的负载信号24a、和从检测逆变器4的直流段电压的电压检测器25输出的电压信号25a。控制部30具有根据由速度指令信号20a和速度信号22a的差信号得到的扭矩指令对逆变器4的驱动电路7进行控制的功能，但是，该控制功能与现有技术相同，所以，省略其说明。

此外，控制部30具有用于在再生用半导体元件12中发生导通故障时的安全措施的结构。该结构由如后述的软件实现，若按每个功能实现单元将该结构分块，则可分为再生功率发生判定单元301、电压纹波检测单元302、故障检测单元303、禁止单元304。再生功率发生判定单元301基于速度指令信号20a、速度信号22a、电流检测信号23a以及负载信号24a，判定是否产生再生功率。电压纹波检测单元302基于电压信号25a检测在逆变器直流段电压中是否产生纹波。故障检测单元303在产生纹波时采用后述的预定值、设定值以及基准值检测再生用半导体元件12的导通故障。此外，禁止单元304在再生用半导体元件12的导通故障时，禁止电梯开始运转。

图2表示再生用半导体元件12的导通故障的检测和基于其结果的安全措施的控制部30的具体过程，该过程中包括电梯轿厢的停止期间的导通故障检测部分、电梯运转期间的导通故障检测部分、导通故障检测时的安全措施部分。

如图2所示，首先，在步骤S1中，判断是否发出速度指令20a(或扭矩指令)，由此，检测电梯轿厢是运转期间还是停止期间。在此，没有发出速度指令20a，电梯轿厢为停止期间时，进入步骤S4，利用所述电压纹波检测单元302，判断逆变器的直流段电压的纹波量是否为设定值以上，由此，检测是否在再生用半导体元件12中产生导通故障。

一般地，无负荷时的逆变器的直流段电压成为交流电源线间电压的最大值、即图5所示维持三相交流波形的峰值(波高值)的平滑直流电压Vd，在有负荷时，成为图5中以虚线所示那样重叠具有交流电源频率6倍的频率的纹波电压Ra。

在此，在负荷未产生的电梯停止时(逆变器不动作时)，再生用半导体元件12发生导通故障时，放电电流从平滑电容器3流入发电制动用电阻13以及再生用半导体元件12中，随着由平滑电容器3的电容值C和发电制动用电阻13的电阻值R决定的时间常数，逆变器的直流段电压下降，其结果是，如图5中的点划线所示那样，产生较大的纹波Rb。即，电梯停止时若再生用半导体元件12发生导通故障，则在本来应该是平滑直流电压的逆变器的直流段电压上产生周期性的下降，重叠较大的纹波电压。此外，在200V的三相交流电内的一相的电压例如下降到180V的情况下，与纹波的产生相伴的电压的下降变得更大。因此，在图2的步骤S4中，检测直流段电压的纹波量为设定值以上，检测到导通故障。

在没有检测到导通故障时，返回到步骤S1，反复判断电梯是否为运转期间。并且，检测到导通故障时，进入步骤S5，利用禁止单元304禁止电梯开始运转，并且，在步骤S6中，开放电磁接触器SW来切断针对发电制动用电阻13的功率供给，防止发电制动用电阻13过热。

另一方面，在电梯轿厢为运转期间的情况下，在步骤S1中判断为“是”，进入步骤S2，利用再生功率发生判定单元301，检查所计算的再生功率是否为预定值以上，由此，判断是否为再生动作期间。在此，可根据逆变器的内部信息即扭矩指令、速度、电动机电压、电动机电流、电动机常数、发生扭矩、电动机转速等各种信息计算再生功率。例如，如图4(a)所示，在提升负荷时扭矩指令T变化，如图4(b)所示，电动机转速ω变化的情况下，电动机的消耗功率以及再生功率可由扭矩指令T和电动机转速ω的积(T×ω)求出，如图4(c)所示那样变化。此外，在放下负荷时，消耗功率和再生功率如图4(e)所示那样变化。因此，检测该再生功率为预定值以上，由此，能够判断是再生动作时。另外，再生功率P也可由放下负荷时的均速行走的电动机电压Vm以及电动机电流Im的测定值和电动机的功率因数θ通过下式求出。

$P=\sqrt{3}\·\mathrm{Vm}\·\mathrm{Im}\·\cos \mathrm{\θ}$

在图2的步骤S2中，判断为再生功率不是预定值以上时，返回步骤S1，反复判断电梯是否为运转期间。并且，在再生功率为预定值以上，判断为是再生动作期间时，进入步骤S3，利用故障检测单元303判断逆变器直流段电压Vd是否为基准值以下，由此，判定再生用半导体元件12是否发生导通故障。

若再生用半导体元件12发生导通故障，则由于逆变器直流段电压始终低于基准值，所以，可以进行故障的判定。例如，在商用电压为200伏特的情况下，全波整流后的电压通常为280伏特左右，但是，当产生再生功率时，如图4(d)以及(f)中的实线所示，逆变器直流段电压Vd因电动机产生的功率和逆变器4的动作，上升到比全波整流电压的280伏特高的350伏特～380伏特左右。但是，在再生用半导体元件12发生导通故障的情况下，由于平滑电容器3的两端通过发电制动用电阻13以及再生用半导体元件12彼此短路，所以，例如，如图4(d)以及(f)中的双点划线所示，逆变器直流段电压Vd没有从全波整流电压的280伏特上升，没有到达350伏特。因此，将基准值设定在280伏特和350伏特之间，由此，逆变器直流段电压Vd为该基准值以下，可以判断为发生导通故障。

再生用半导体元件12没有发生导通故障时，返回图2的步骤S2，重复判断是否为再生动作时。另一方面，再生用半导体元件12发生导通故障，在图2的步骤S3中判断为“是”时，进入步骤S5，通过禁止单元304，输出电梯的运转停止指令，并且，利用电磁接触器SW切断针对发电制动用电阻13的功率供给，防止发电制动用电阻13的过热。在所有的情况下，由于在运转期间发生再生用半导体元件12的导通故障，所以，可迅速地进行故障检测。

如上所述，根据本发明的电梯的控制装置，利用仅编入执行图2所示过程的软件的简单结构，能够检测再生用半导体元件的导通故障，所以，能够以非常低的成本防止发电制动用电阻的过热。

此外，在所述实施例中，分为电梯轿厢为运转期间的情况和停止期间的情况，分别进行故障检测，分别实施安全措施，但是，以在任何一种情况下的故障检测和安全措施即可。这是因为，在一系列的电梯运转动作期间，由于交替重复运转和停止，所以，如果在任何情况下都可迅速地进行异常检测并实施安全措施，则即使是任何一种情况下的故障检测，在实用上都能够谋求充分的安全措施。此外，在所述实施例中，根据有无速度指令来判别电梯轿厢的运转/停止，但是，不限于此，也可采用扭矩指令的有无进行判断或基于制动开闭等顺序信息进行判断。

Claims (6)

1.一种升降机的控制装置，根据由预先决定的速度指令信号和与实际行走速度对应的速度信号的差信号所得到的扭矩指令，对逆变器进行控制，利用可变电压以及可变频率的交流功率对连接到该逆变器上的交流电动机进行驱动，并且，在所述交流电动机的再生动作时，对再生用半导体元件进行导通/截止控制，由此，在发电制动用电阻中流过电流来进行制动，其特征在于，

在升降机的运转期间，当检测到再生动作时的所述逆变器的直流段电压为基准值以下时，判断为所述再生用半导体元件中产生了故障，指令升降机停止运转，并且，切断向发电制动用电阻的功率供给。

2.根据权利要求1所述的升降机的控制装置，其特征在于，

所述再生用半导体元件与所述发电制动用电阻串联连接，并且由该发电制动用电阻以及再生用半导体元件，构成再生动作时应消耗再生能量的放热电路。

3.根据权利要求1所述的升降机的控制装置，其特征在于，

通过检测计算得到的再生功率是否为预定值以上，来进行是否为再生动作的判断。

4.根据权利要求1所述的升降机的控制装置，其特征在于，

所述基准值被设定为：大于提供给所述逆变器的商用电源的波高值且小于再生动作时的逆变器直流段电压的电压值。

5.根据权利要求3所述的升降机的控制装置，其特征在于，

从扭矩指令值和轿厢速度信号来计算所述再生功率。

6.根据权利要求3所述的升降机的控制装置，其特征在于，

从电动机电压和电动机电流来计算所述再生功率。

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