CN110621603B - 电梯的控制装置 - Google Patents

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Abstract

控制装置(100)具备第一电力转换器(21)、第二电力转换器(22)以及切换单元。切换单元能够选择性地实现第一电路结构和第二电路结构，该第一电路结构用于使第一电力转换器(21)作为再生变流器进行动作并且使第二电力转换器(22)作为逆变器进行动作，该第二电路结构用于使第二电力转换器(22)作为再生变流器进行动作并且使第一电力转换器(21)作为逆变器进行动作。

Description

电梯的控制装置
技术领域
本发明涉及电梯的控制装置。
背景技术
专利文献1示出了现有的电梯的控制装置的一例。在专利文献1的例子中，具备：整流电路，其将来自交流电源的交流电转换为直流电；平滑电容器，其使由整流电路转换后的直流电力的脉动平滑化；逆变器，其将平滑化后的直流电力转换为可变电压可变频率的交流电力并输出；电动机，其被从逆变器输出的交流电力驱动而使轿厢升降；风扇，其用于对逆变器进行空冷；电压测定单元，其测定逆变器装置内的元件的电压；以及风扇控制手段，在逆变器内的开关元件的诊断运转开始后由电压测定单元测定出的电压值满足表示逆变器内的开关元件异常的规定条件的情况下，该风扇控制单元以使得风扇的空冷能力提高的方式来控制风扇的转速。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-23357号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，本发明人发现如下课题：在电梯的控制装置具备逆变器和再生变流器的情况下，有时逆变器的寿命与再生变流器的寿命之差变大。
例如，如果在电梯中频繁地使轿厢加速或减速，与转换器相比，逆变器的负担大幅上升，寿命也变短。这也有可能影响到控制装置整体的寿命。
本发明正是为了解决如上所述的课题而完成的，其目的在于提供一种能够缩小逆变器的寿命与再生变流器的寿命之差的电梯的控制装置。
用于解决课题的手段
本发明的电梯的控制装置具备第一电力转换器、第二电力转换器以及切换单元，其中，第一电力转换器能够作为再生变流器进行动作，第一电力转换器能够作为逆变器进行动作，第二电力转换器能够作为再生变流器进行动作，第二电力转换器能够作为逆变器进行动作，再生变流器具备将电力转换为直流电力的功能以及将直流电力转换为电力的功能，逆变器具备将直流电力转换为交流电力的功能、向电动发电机供给交流电力的功能、从电动发电机接收再生电力的功能以及将再生电力转换为直流电力的功能，切换单元能够选择性地实现如下的第一电路结构和第二电路结构，该第一电路结构用于使第一电力转换器作为再生变流器进行动作并且使第二电力转换器作为逆变器进行动作，该第二电路结构用于使第二电力转换器作为再生变流器进行动作并且使第一电力转换器作为逆变器进行动作。
根据特定的方式，控制装置进一步具备测定第一电力转换器的温度的第一温度检测器或测定第二电力转换器的温度的第二温度检测器，切换单元根据由第一温度检测器测定出的温度即第一温度或由第二温度检测器测定出的温度即第二温度选择性地实现第一电路结构以及第二电路结构。
根据特定的方式，在实现了第二电路结构、第一温度超过第一温度阈值并且电动发电机停止的情况下，切换单元进行动作以实现第一电路结构，或者在实现了第一电路结构、第二温度超过第一温度阈值并且电动发电机停止的情况下，切换单元进行动作以实现第二电路结构。
根据特定的方式，第一电力转换器和第二电力转换器中的至少一方包括具有宽禁带半导体的开关元件。
发明效果
本发明的电梯的控制装置具备两个电力转换器，对它们进行切换使它们分别作为逆变器进行动作或者作为再生变流器进行动作而使它们动作，因此能够缩小两个电力转换器的寿命之差(即逆变器的寿命与再生变流器的寿命之差)。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的电路的例子的图。
图2是示出实施方式1的处理的流程的流程图。
图3是示出实施方式2的处理的流程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
实施方式1
图1示出了包括本发明的实施方式1的电梯的控制装置100的结构的例子。电梯例如具备电动发电机5、曳引机7、主绳索9、轿厢11以及对重13。电动发电机5驱动曳引机7。主绳索9悬吊于曳引机7的绳轮。主绳索9的一端安装有轿厢11，另一端安装有对重13。
控制装置100具备第一电力转换器21和第二电力转换器22。第一电力转换器21和第二电力转换器22均具备开关元件。在本实施方式中，第一电力转换器21的开关元件以及第二电力转换器22的开关元件均具备宽禁带半导体。作为变形例，可以是它们之中的一个具备宽禁带半导体，也可以是均不具备宽禁带半导体。
而且，控制装置100具备交流电源e(作为变形例，交流电源e也可以在控制装置100的外部)。交流电源e例如是三相交流电源。
在本说明书中，关于第一电力转换器21和第二电力转换器22，术语“输入侧”以及“输出侧”以电动发电机5作为电动机进行动作时为基准。即，“输入侧”是指在电动发电机5作为电动机进行动作时向电力转换器输入电力的一侧，而这是在电动发电机5作为发电机进行动作时从电力转换器输出电力的一侧。而且，“输出侧”是指在电动发电机5作为发电机进行动作时(例如进行再生动作时)向电力转换器输入电力的一侧，而这是在电动发电机5作为电动机进行动作时从电力转换器输出电力的一侧。
而且，在本说明书中，“通常触点”是指控制装置100实现规定的电路结构(第一电路结构)时闭合的触点，“切换触点”是指控制装置100实现其他规定的电路结构(第二电路结构)时闭合的触点。在控制装置100实现第一电路结构时，通常触点闭合，切换触点断开。而且，在控制装置100实现第二电路结构时，通常触点断开，切换触点闭合。也可以为了防止双方同时导通，使通常触点与切换触点互锁。
第一电力转换器21的输入侧经由通常触点N1与交流电源e连接。而且，第一电力转换器21的输入侧经由切换触点E2与第二电力转换器22的输出侧连接。
电容器15和第二电力转换器22的输入侧并联连接于第一电力转换器21的输出侧。电容器15也可以是作为使直流电力的脉动平滑化的平滑电容器发挥功能的部件。而且，第一电力转换器21的输出侧经由切换触点E3与电动发电机5连接。
第二电力转换器22的输入侧经由切换触点E1与交流电源e连接。而且，第二电力转换器22的输出侧经由通常触点N2与电动发电机5连接。
第一电力转换器21能够作为再生变流器进行动作，也能够作为逆变器进行动作。第二电力转换器22同样能够作为再生变流器进行动作，也能够作为逆变器进行动作。另外，在本说明书中，无论是否参与电动发电机5的再生动作，都将转换器称为“再生变流器”。
再生变流器(即，作为再生变流器进行动作的第一电力转换器21和第二电力转换器22)具备将输入的电力(例如交流电力)转换为直流电力的功能以及将直流电力转换为电力(例如交流电力)的功能。再生变流器也可以作为整流电路发挥功能。
逆变器(即，作为逆变器进行动作的第一电力转换器21和第二电力转换器22)具备将直流电力转换为交流电力的功能、向电动发电机5供给交流电力的功能、从电动发电机5接收再生电力的功能以及将再生电力转换为直流电力的功能。逆变器也可以是能够改变交流电力的电压和频率中的至少一方的逆变器。
第一电力转换器21和第二电力转换器22的动作通过控制装置100的电路结构而进行切换。控制装置100具有用于切换控制装置100的电路结构的切换单元。在本实施方式中，切换单元具备控制器50、第一指令部61、第二指令部62、第一信号开关S1以及第二信号开关S2。控制器50具备判断部52。判断部52例如由具备运算单元和存储单元的计算机构成。
控制器50控制第一指令部61和第二指令部62的动作。第一指令部61输出用于使电力转换器作为逆变器进行动作的控制指令信号，第二指令部62输出用于使电力转换器作为再生变流器进行动作的控制指令信号。这些控制指令信号根据第一信号开关S1以及第二信号开关S2的状态选择性地输入至第一电力转换器21或者第二电力转换器22。
切换单元能够选择性地实现第一电路结构和第二电路结构。该选择例如根据第一信号开关S1的状态、第二信号开关S2的状态、通常触点N1和N2的状态以及切换触点E1～E3的状态而实现。控制器50也可以控制这些状态。
在第一电路结构中，第一指令部61与第二电力转换器22连接，第二指令部62与第一电力转换器21连接。即，第一电路结构是用于使第一电力转换器21作为再生变流器进行动作并且使第二电力转换器22作为逆变器进行动作的电路结构。
在第二电路结构中，第一指令部61与第一电力转换器21连接，第二指令部62与第二电力转换器22连接。即，第二电路结构是用于使第二电力转换器22作为再生变流器进行动作并且使第一电力转换器21作为逆变器进行动作的电路结构。
在本实施方式中，控制装置100具备第一温度检测器31和第二温度检测器32。第一温度检测器31测定第一电力转换器21的温度，并输出示出该温度的第一温度检测值T1。第二温度检测器32测定第二电力转换器22的温度，并输出示出该温度的第二温度检测值T2。控制器50接收第一温度检测值T1和第二温度检测值T2。
在本实施方式中，切换单元根据第一温度检测值T1和第二温度检测值T2进行动作。例如，切换单元根据第一温度检测值T1和第二温度检测值T2选择性地实现第一电路结构和第二电路结构。而且，在本实施方式中，切换单元(尤其是控制器50的判断部52)存储在电路结构的控制中所使用的规定的温度阈值(即第一温度阈值和第二温度阈值)。
以下对如上构成的控制装置100的动作进行说明。
图2是示出实施方式1的控制器50所执行的处理的流程的流程图。该流程图的执行例如在实现了第一电路结构的情况下开始。
在第一电路结构中，通常触点N1和N2为接通状态，切换触点E1～E3为断开状态，第一信号开关S1切换为第二电力转换器22侧，第二信号开关S2切换为第一电力转换器21侧。在该状态下，第一电力转换器21作为再生变流器从交流电源e接收电力，第二电力转换器22作为逆变器驱动电动发电机5。
响应于呼梯，电动发电机5被驱动，由此轿厢11进行升降，向目标楼层移动。这时的具体的控制可以基于公知技术来执行。
如上所述，在第一电路结构中，第二电力转换器22作为逆变器进行动作。在该状态下，与第一电力转换器21的温度(第一温度检测值T1)相比，第二电力转换器22的温度(第二温度检测值T2)可能容易上升。
即，在该状态下，与第二电路结构相比，第一电力转换器21的温度变低，从而降低了对第一电力转换器21的寿命的不良影响。另一方面，与第二电路结构相比，第二电力转换器22的温度提高，从而对第二电力转换器22的寿命的不良影响可能变得更大。
首先，控制器50判定第二温度检测值T2(表示逆变器的温度)是否超过了第一温度阈值(步骤S101)。在第二温度检测值T2为第一温度阈值以下的情况下，控制器50反复执行步骤S101。
在第二温度检测值T2超过了第一温度阈值的情况下，控制器50判定轿厢11是否处于停止(步骤S103)。轿厢11是否处于停止例如由电动发电机5是否停止来表示。在电动发电机5未停止的情况(例如轿厢11在移动中的情况)下，控制器50反复执行步骤S103。
在电动发电机5停止的情况下，控制器50实现第二电路结构(步骤S105)。即，将通常触点N1和N2切换为断开状态，将切换触点E1～E3切换为接通状态，将第一信号开关S1切换为第一电力转换器21侧，将第二信号开关S2切换为第二电力转换器22侧。即，控制器50将此前作为逆变器进行动作的第二电力转换器22切换为作为再生变流器进行动作。由此，用于使第一电力转换器21作为逆变器进行动作并且使第二电力转换器22作为再生变流器进行动作的准备完成。
这样，控制装置100的切换单元能够在实现了第一电路结构、第二温度检测值T2超过第一温度阈值并且电动发电机5停止的情况下，进行动作以实现第二电路结构。也可以根据具体的控制内容添加追加的条件。
在该状态下发生呼梯时，第二电力转换器22作为再生变流器从交流电源e接收电力并且第一电力转换器21作为逆变器驱动电动发电机5。在该状态下，与第一电路结构相比，第二电力转换器22的温度变低，从而降低了对第二电力转换器22的寿命的不良影响。这样，能够良好地实现第一电力转换器21的寿命与第二电力转换器22的寿命的平衡。
接着，控制器50判定第一温度检测值T1(表示逆变器的温度)是否超过了第一温度阈值(步骤S107)。在第一温度检测值T1为第一温度阈值以下的情况下，控制器50反复执行步骤S107。
在第一温度检测值T1超过了第一温度阈值的情况下，控制器50判定轿厢11是否处于停止(步骤S109)。轿厢11是否处于停止例如由电动发电机5是否停止来表示。在电动发电机5未停止的情况(例如轿厢11在移动中的情况)下，控制器50反复执行步骤S109。
在电动发电机5停止的情况下，控制器50实现第一电路结构(步骤S111)。即，将通常触点N1和N2切换为接通状态，将切换触点E1～E3切换为断开状态，将第一信号开关S1切换为第二电力转换器22侧，将第二信号开关S2切换为第一电力转换器21侧。即，控制器50将此前作为逆变器进行动作的第一电力转换器21切换为作为再生变流器进行动作。由此，用于使第一电力转换器21作为再生变流器进行动作并且使第二电力转换器22作为逆变器进行动作的准备完成。
这样，控制装置100的切换单元能够在实现了第二电路结构、第一温度检测值T1超过第一温度阈值并且电动发电机5停止的情况下，进行动作以实现第一电路结构。也可以根据具体的控制内容添加追加的条件。
然后，处理返回步骤S101。当在该状态下发生呼梯时，第一电力转换器21作为再生变流器从交流电源e接收电力，并且第二电力转换器22作为逆变器驱动电动发电机5。
如以上所说明的那样，本发明的实施方式1的控制装置100将第一电力转换器21和第二电力转换器22切换为作为逆变器进行动作或者作为再生变流器进行动作并使它们进行动作，因此能够缩小两个电力转换器的寿命之差。
在实施方式1中，第一电力转换器21和第二电力转换器22的开关元件使用宽禁带半导体形成。宽禁带半导体的耐电压性较高，容许电流密度也较高，因此能够实现开关元件的小型化。而且，通过使用小型化的开关元件，能够实现第一电力转换器21和第二电力转换器22的小型化，进而能够实现控制装置100或电力转换装置整体的小型化。
实施方式2
在实施方式1中，控制器50仅以第一温度阈值为基准进行动作。在实施方式2中，控制器50除了存储第一温度阈值，还存储第二温度阈值。第二温度阈值是比第一温度阈值低的值。以下，对与实施方式1的不同点进行说明。
图3是示出实施方式2的控制器50所执行的处理的流程的流程图。该流程图的执行例如在实现了第一电路结构的情况下开始。
首先，控制器50判定第一温度检测值T1(表示再生变流器的温度)是否低于第二温度阈值(步骤S201)。在第一温度检测值T1为第二温度阈值以上的情况下，控制器50反复执行步骤S201。
第一温度检测值T1低于第一温度阈值的情况下的动作(即步骤S203～S211)能够与实施方式1中相应的动作(即步骤S103～S111)同样地实现。
这样，在本实施方式中，切换单元根据第一温度检测值T1进行动作。例如，切换单元根据第一温度检测值T1选择性地实现第一电路结构和第二电路结构。而且，在本实施方式中，切换单元(尤其是控制器50的判断部52)存储在电路结构的控制中所使用的规定的温度阈值(即第一温度阈值)。
如以上所说明的那样，在本发明的实施方式2中，也与实施方式1同样地，控制装置100将第一电力转换器21和第二电力转换器22切换为作为逆变器进行动作或者作为再生变流器进行动作并使它们进行动作，因此能够缩小两个电力转换器的寿命之差。
而且，在实施方式2中没有使用第二温度检测值T2，因此能够省略第二温度检测器32以及相关结构，从而整体的结构更加简化。
作为变形例，控制装置100(尤其是，控制器50的判断部52)也可以根据第二温度检测值T2来代替第一温度检测值T1进行动作。在该情况下，能够省略第一温度检测器31以及相关结构。
在实施方式2中同样，第一电力转换器21和第二电力转换器22的开关元件使用宽禁带半导体形成，因此也能够实现开关元件、第一电力转换器21、第二电力转换器22、控制装置100或者电力转换装置整体的小型化。
另外，在实施方式1和2中，控制装置100的切换单元根据温度来控制电路结构，但作为变形例，切换单元也可以根据其它信息(经过时间等)来控制电路结构。

Claims (4)

1.一种电梯的控制装置，其具备第一电力转换器、第二电力转换器以及切换单元，其中，
所述第一电力转换器能够作为再生变流器进行动作，
所述第一电力转换器能够作为逆变器进行动作，
所述第二电力转换器能够作为再生变流器进行动作，
所述第二电力转换器能够作为逆变器进行动作，
所述再生变流器具备将交流电力转换为直流电力的功能以及将直流电力转换为交流电力的功能，
所述逆变器具备将直流电力转换为交流电力的功能、向电动发电机供给所述交流电力的功能、从所述电动发电机接收再生电力的功能以及将所述再生电力转换为直流电力的功能，
所述切换单元能够选择性地实现如下的第一电路结构和第二电路结构，所述第一电路结构用于使所述第一电力转换器作为所述再生变流器进行动作并且使所述第二电力转换器作为所述逆变器进行动作，所述第二电路结构用于使所述第二电力转换器作为所述再生变流器进行动作并且使所述第一电力转换器作为所述逆变器进行动作。
2.根据权利要求1所述的电梯的控制装置，其中，
所述控制装置还具备测定所述第一电力转换器的温度的第一温度检测器或者测定所述第二电力转换器的温度的第二温度检测器，
所述切换单元根据由所述第一温度检测器测定出的温度即第一温度或者由所述第二温度检测器测定出的温度即第二温度，选择性地实现所述第一电路结构以及所述第二电路结构。
3.根据权利要求2所述的电梯的控制装置，其中，
所述切换单元在实现了所述第二电路结构、所述第一温度超过第一温度阈值并且所述电动发电机停止的情况下，进行动作以实现所述第一电路结构，或者，
所述切换单元在实现了所述第一电路结构、所述第二温度超过第一温度阈值并且所述电动发电机停止的情况下，进行动作以实现所述第二电路结构。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电梯的控制装置，其中，
所述第一电力转换器和所述第二电力转换器中的至少一方包括具有宽禁带半导体的开关元件。
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