JP2004357429A - エレベーターの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】スナバ回路の適正化を図ることができるエレベーターの制御装置を得る。
【解決手段】エレベーターのインバータに使用する主半導体素子のスイッチングオフ時にスナバ回路41a、41bに流れる電流を検出する電流検出手段11と、可変ゲート抵抗部40a、40bのゲート抵抗値を制御する制御手段15とを備える。しかも、この制御手段15は、電流検出手段11が検出した電流の有無を監視するスナバ監視手段12と、スナバ回路41a、41bの故障を検出するスナバ故障検出手段13と、例えばスナバ回路41aの故障が検出された場合は、スイッチング速度を遅くすべく可変ゲート抵抗部40aのゲート抵抗値を可変する指令を行う抵抗値指令手段14とを設ける。
【選択図】 図2
【解決手段】エレベーターのインバータに使用する主半導体素子のスイッチングオフ時にスナバ回路41a、41bに流れる電流を検出する電流検出手段11と、可変ゲート抵抗部40a、40bのゲート抵抗値を制御する制御手段15とを備える。しかも、この制御手段15は、電流検出手段11が検出した電流の有無を監視するスナバ監視手段12と、スナバ回路41a、41bの故障を検出するスナバ故障検出手段13と、例えばスナバ回路41aの故障が検出された場合は、スイッチング速度を遅くすべく可変ゲート抵抗部40aのゲート抵抗値を可変する指令を行う抵抗値指令手段14とを設ける。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エレベーターの制御装置にかかり、特に、エレベーターのインバータに使用する主半導体素子のスイッチングにより生じるサージ電圧を吸収するスナバ回路を備えたエレベーターの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、インバータに使用される主半導体素子、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)は、高速のスイッチングが可能であり、スイッチングの際、電流変化分に応じたサージ電圧が発生する。そのサージ電圧の抑制方法として、サージ電圧を吸収するスナバ回路を用いる方法や、主半導体素子のスイッチング速度を遅くする方法が挙げられる。
インバータ用主半導体素子のサージ電圧を抑制する方法として、コンデンサ(C)、抵抗(R)、ダイオード(D)を使用したCRDスナバ回路を用いた方法が挙げられている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−171413号公報(第1頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、CRDスナバ回路の部品が故障した場合には、CRDスナバ回路が、主半導体素子のTURN−OFF時に発生する過大なサージ電圧を吸収できなくなるため、主半導体素子が過電圧破壊してインバータが故障し、その結果、エレベーターが停止して乗客を閉じ込めるおそれがある。スナバ回路の定数は、サージ電圧が最も高くなるところで決定されるので、エレベーターの走行状態でサージ電圧が低い場合においては、スナバ回路の定数が過剰になり、スナバ回路の適正化を図ることができない。したがって、スナバ回路の適正化を図ることができないという不都合があった。
【0005】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、スナバ回路の適正化を図ることができるエレベーターの制御装置を得るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエレベーターの制御装置においては、エレベーターのインバータに使用する主半導体素子のスイッチングにより生じるサージ電圧を吸収するスナバ回路と、主半導体素子のゲート抵抗を有する可変ゲート抵抗部と、スイッチングオフ時に前記スナバ回路に流れる電流を検出する電流検出手段と、可変ゲート抵抗部のゲート抵抗値を制御する制御手段とを設ける。そして、制御手段は、電流検出手段が検出した電流の有無を監視するスナバ監視手段と、スナバ監視手段における監視結果に基づいてスナバ回路の故障を検出するスナバ故障検出手段と、スナバ回路の故障が検出された場合は、スイッチング速度を遅くすべく前記ゲート抵抗値を可変する指令を行う抵抗値指令手段とを設けたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るエレベーターの制御装置を含む全体構成を示す図である。
【0008】
図1において、三相交流電源1はコンバータ部2に交流電源を供給し、コンバータ部2は交流を直流に変換する。平滑コンデンサ3はコンバータ部2で変換された直流を平滑化し、インバータ部4は平滑化された直流を交流に変換する。このインバータ部4は、それぞれ、直列接続された主半導体素子4aおよび4bと、直列接続された主半導体素子4cおよび4dと、直列接続された主半導体素子4eおよび4fとが正側共通線31と負側共通線32との間に並列に接続されて構成されている。各主半導体素子4a、4b、4c、4d、4e、4fには、環流用ダイオードが逆並列接続されている。各主半導体素子4a、4b、4c、4d、4e、4fには、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が用いられる。電動機(モータ)5は、インバータ部4の出力に応じて、巻上機の綱車6を介してかご8を昇降する。かご8は、綱車6に巻き掛けられたロープ7を介してつり合いおもり9とつながれている。
【0009】
図2は、この発明の実施の形態1に係るエレベーターの制御装置のうち1アーム分のスナバ回路および制御手段を示す構成図である。ここでは、主半導体素子4a側の1アームについての説明を主にするが、主半導体素子4b、4c、4d、4e及び4f側のアームについてもほぼ同じ構成である。
【0010】
図2において、スナバ回路41aは、可変ゲート抵抗部40aのゲート抵抗(駆動抵抗)の大きさに応じて、主半導体素子4aがターンオフによるスイッチングで発生するサージ電圧を吸収する。このスナバ回路41aは、スナバコンデンサ411及びスナバダイオード412の直列回路とスナバ放電抵抗413とを有する。この直列回路は、主半導体素子4aと並列に接続されている。そして、スナバ放電抵抗413は、スナバコンデンサ411とスナバダイオード412との接続点から負側共通線32への放電路に設けられている。スナバコンデンサ411は、サージ電圧を吸収するためのものであり、スナバダイオード412は、逆方向電流を阻止するためのものである。
【0011】
電流検出手段11は、スナバ回路41aに流れる放電電流を検出するものであり、スナバコンデンサ411とスナバダイオード412との接続点から負側共通線32への放電路に設けられている。
【0012】
スナバ監視手段12は、電流検出手段11が検出した放電電流を監視する。具体的には、このスナバ監視手段12は、放電電流の有無により、スナバ回路41の故障を判断する。例えば、主半導体素子4aのターンオフによるスイッチング時に放電電流がない場合は、スナバ監視手段12は、スナバダイオード412のオン故障等によるスナバ放電抵抗413の断線と判断する。
【0013】
スナバ故障検出手段13は、スナバ回路の故障を検出する。また、ゲート抵抗値指令手段14は、可変ゲート抵抗部(ゲートドライブ回路)40aのゲート抵抗値を指令する。
【0014】
制御手段15は、上述したスナバ監視手段12、スナバ故障検出手段13およびゲート抵抗値指令手段14を備え、可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値を制御する。
【0015】
可変ゲート抵抗部40aは、主半導体素子4aのゲート端子と接続されている。この可変ゲート抵抗部40aは、スイッチ401及び第1のゲート抵抗402の直列回路と、第2のゲート抵抗403とが並列接続されている。通常の運転状態では、スイッチ401がオンになっているので、ゲート抵抗値が小さい状態でかご8が昇降する。例えば、第1及び第2のゲート抵抗402および403が、それぞれ抵抗値Rの場合、ゲート抵抗部40aの抵抗値は、スイッチ401がオンのときは(R÷2)で、スイッチ401がオフのときはRである。
【0016】
以下において、可変ゲート抵抗部40というときは、各アームの可変ゲート抵抗部40aから40fまでの可変ゲート抵抗部を指す。また、スナバ回路41というときは、各アームのスナバ回路41aから41fまでのスナバ回路を指す。
【0017】
つぎに、上記エレベーターの制御装置の制御手段15の動作について説明する。図3は、この実施の形態1に係るエレベーターの制御装置の制御手段15の動作を示すフローチャートである。
【0018】
ステップ100において、主半導体素子のスイッチングオフ時に、電流検出手段11が、スナバ回路41に流れる電流を検出すると、スナバ監視手段12は、電流検出手段11からの検出電流を入力する。
【0019】
次に、ステップ101において、制御手段15は、スナバ監視手段12が検出電流を入力した場合は、スナバ故障検出手段13はスナバ回路41の故障を検出せず、可変ゲート抵抗部40のスイッチ401が閉じられた状態でかご8を昇降する(通常の運転)。
【0020】
一方、ステップ102において、スナバ監視手段12が、例えば、スナバ回路41aの電流検出手段11からの検出電流を入力しなかった場合は、スナバ監視手段12は、その旨の通知をスナバ故障検出手段13に出力する。すると、スナバ故障検出手段13は、スナバ監視手段12からの上記通知を入力し、スナバ回路41aの故障を検出してエラー情報を出力する。この出力先は、例えば、図示しない警報器、外部のコンピューターである。これにより、エレベーターの保守員に通報することができる。
【0021】
次に、ステップ103において、ゲート抵抗値指令手段14は、上記故障が検出されたスナバ回路41aがサージ電圧を吸収していた主半導体素子4aのスイッチングの速度が遅くなるように、可変ゲート抵抗部40aのゲート抵抗値を可変する指令を行う。この指令は、例えば、可変ゲート抵抗部40aのスイッチ401をオフにする指令である。これにより、可変ゲート抵抗部40aのゲート抵抗値が大きくなる。したがって、主半導体素子4aのスイッチングの速度が遅くなり、主半導体素子4aのターンオフにより生じるサージ電圧の発生を抑制することができ、主半導体素子4aの過電圧による破壊を防止することができる。
【0022】
次に、ステップ104において、制御手段15は、かご8を目的階まで昇降して停止する。このとき、乗客がかご8から降りる。なお、この停止に際し、主半導体素子4aは、例えば、図示しない切替スイッチによりインバータ部4から電気的に切り離される。
【0023】
次に、ステップ105において、制御手段15は、次の目的階まで、エレベーターを通常の運転の場合よりも低速で運転し、又は、ドアの開閉時間を延長して運転する。このようにすると、電動機5への通電量を低減することができるので、主半導体素子のスイッチングの速度を低速にしてそのスイッチングによる損失を低減することが可能となる。したがって、スナバ回路41aが故障してから、保守員がエレベーターの修理を行うまでの間も、エレベーターの運転を行うことが可能となる。
【0024】
なお、その後、保守員が、故障したスナバ回路41aを修理して、エレベーターの制御装置は、通常通り、エレベーターを制御して運転を再開する。
【0025】
以上説明したように、この実施の形態1では、エレベーターの制御装置は、インバータ制御時、スナバ故障検出手段13でスナバ回路41aの故障が検出された場合は、ゲート抵抗値指令手段14で、スイッチング速度を遅くすべく可変ゲート抵抗部40aのゲート抵抗値を可変する指令を行う。このようにすると、サージ電圧の発生が抑制され、主半導体素子が破損するという状況を回避でき、インバータ部4の故障を回避することができる。したがって、乗客を閉じ込めることなく、エレベーターを制御してかご8を目的階に停止することができる。以上から、スナバ回路の適正化を図ることができる。
【0026】
なお、この実施の形態1において、スナバ監視手段12は、スナバ回路41aの電流検出手段11からの電流を入力しなかった場合に、スナバ回路41aの故障を検出してエラー情報を出力したが、これに限られない。例えば、放電電流が所定の値に達しないとき、スナバ監視手段12は、エラー情報を出力してもよい。
【0027】
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2に係るエレベーターの制御装置のうち1アーム分のスナバ回路、かご負荷検出器および制御手段を示す図である。なお、図中、上記実施の形態1と同一部分については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0028】
図4において、かご内負荷検出器20は、かご8内の負荷を検出する。ゲート抵抗制限値判定手段21は、かご8内の負荷に基づいてゲート抵抗制限値を判定する。電動機駆動制御器(速度指令手段)22は、エレベーターの速度を指令する。この指令には、例えば、モータ電流指令、トルク電流指令を用いる。ゲート抵抗値決定手段23は、電動機駆動制御器22の指令値に基づいて可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値を決定(演算)する。制御手段15aは、上述したゲート抵抗制限値判定手段21、電動機駆動制御器22、ゲート抵抗値決定手段23およびゲート抵抗値指令手段14を備え、可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値を制御する。
【0029】
図5は、図1に示したインバータの出力電流と図4に示したかご内負荷検出器が検出するかご内の負荷との関係を示す図である。図5では、インバータの出力電流は、つり合いおもり9がかご8内の負荷とつり合うとき(負荷比率が50%、つまり、かご積載量が50%のとき)に最も小さくなり、他方、かご8内の負荷比率が、0%および100%のときに最も大きくなる。第1の範囲S1は、かご8内の負荷が比較的小さいとき(例えば、負荷比率が0から25%までのとき)を指し、第2の範囲S2は、かご8内の負荷が比較的大きいとき(例えば、負荷比率が75%以上のとき)を指す。なお、第1の範囲S1および第2の範囲S2以外の範囲を標準という。
【0030】
このように、インバータの出力電流は、かご8内の負荷の大きさに応じて変化するが、上述したサージ電圧は、このインバータの出力電流の大きさに基づいて変化する。例えば、インバータの出力電流が小さいときはサージ電圧が小さくなり、他方、その出力電流が大きいときはサージ電圧が大きくなる。
【0031】
このサージ電圧を吸収するスナバ回路41は、サージ電圧が最大のときに、それを構成するコンデンサ、抵抗、ダイオードの仕様(容量)が決まる。そこで、この実施の形態2に係るエレベーターの制御装置は、かご8内の負荷の状況に応じて、可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値を許容範囲内で強制的に可変し、サージ電圧の最大値を強制的に小さくすることにより、スナバ回路を構成する部品(スナバコンデンサ411、スナバダイオード412、スナバ放電抵抗413)の仕様を省力化するというものである。
【0032】
つぎに、このエレベーターの制御装置の制御手段15aの動作を説明する。図6はこの発明の実施の形態2に係るエレベーターの制御装置の制御手段15の動作を示すタイミングチャートである。
【0033】
まず、エレベーターの起動時、かご内負荷検出器20は、かご8内の負荷を検出し、検出後における負荷をゲート抵抗制限値判定手段21へ出力する。
【0034】
次に、ゲート抵抗制限値判定手段21は、かご内負荷検出手段20が検出した負荷に基づいて可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値の制限値を判定するとともに、判定後における制限値をゲート抵抗値指令手段14へ出力する。上記判定例を図6(B)に示す。図6(B)によると、ゲート抵抗値制限値d4は、かご8内の負荷が標準のときのものであり、ゲート抵抗値制限値d5は、かご8内の負荷が第1の範囲S1または第2の範囲S2のときのものである。
【0035】
電動機駆動制御部22は、エレベーターの速度指令をゲート抵抗値決定手段23に出力する。この出力例を図6(A)に示す。図6(A)では、モータ電流指令値d2は、エレベーターの速度d1に従ってかご8が上昇する場合において、かご8内の負荷が定格負荷(例えば、第1の範囲S1又は第2の範囲S2での負荷)のときのものである。また、モータ電流指令値d3は、かご8内の負荷がつり合いおもり9とつり合った状態で上昇運転するときのものである。
【0036】
ゲート抵抗値決定手段23は、例えば、電動機駆動制御部22からのモータ電流指令d2に基づいて、可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値を決定(演算)し、決定後におけるゲート抵抗値d6をゲート抵抗値指令手段14に指令する。この指令例を図6(B)に示す。図6(B)によると、決定後のゲート抵抗値d6は、加速時に最も大きく、減速時に最も小さい。
【0037】
ゲート抵抗値指令手段14は、ゲート抵抗制限値判定手段21から、例えば、ゲート抵抗制限値d5を入力したときは、決定後のゲート抵抗値d6を許容範囲内でゲート抵抗制限値d5に可変し、可変後におけるゲート抵抗値に可変ゲート抵抗部40を設定する指令d7を行う。この指令d7は、例えば、スイッチ401をオンからオフにする指令である。また、許容範囲というのは、主半導体素子の特性などを考慮して予め設定しておく。
【0038】
上記指令例を図6(B)に示す。図6(B)のゲート抵抗値指令d7によると、ゲート抵抗値の最小値はゲート抵抗制限値d5で、その最大値は決定後のゲート抵抗値d6である。例えば、エレベーターが加速する場合を除く運転状況においては、ゲート抵抗値指令d7が示すゲート抵抗値は、ゲート抵抗値制限値d5とほぼ同じ値である。これにより、可変ゲート抵抗部40の抵抗値が強制的に大きくなり、主半導体素子のスイッチングにより発生するサージ電圧の最大値が強制的に小さくなる。
【0039】
以上説明したように、この実施の形態2では、ゲート抵抗値指令手段14は、かご8内の負荷が所定の範囲内の場合は、ゲート抵抗値d6を許容範囲内でゲート抵抗制限値d5に可変して、可変後のゲート抵抗制限値に可変ゲート抵抗部40を設定する指示d7を行う。このため、かご8内の負荷の状況に応じて、可変ゲート抵抗部40における抵抗値を許容範囲内で可変することができ、これにより、エレベーターの運転状態にかかわらず、主半導体素子のスイッチングにより生じるサージ電圧の最大値を小さくできる。したがって、スナバ回路41を形成する部品の仕様を従来に比べて省力化することができる。以上から、エレベーターの運転状況に応じてスナバ回路の適正化を図ることができる。また、このようにすることにより、主半導体素子のスイッチングによるロスを低減することができ、かつ、主半導体素子の寿命を延ばすことができる。
【0040】
なお、この実施の形態2において、かご8内の負荷が第1の範囲S1および第2の範囲S2の場合で説明したが、これに限られない。例えば、かご8内の負荷比率が50%の場合、ゲート抵抗値指令手段14は、可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値が上記許容範囲内で大きくなるように可変してもよい。例えば、抵抗値Rから抵抗値(R÷2)に可変してもよい。この場合、サージ電圧は、抵抗値Rの場合に比べて高くなるが、インバータの出力電流が小さいので問題にならない。
【0041】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、主半導体素子のスイッチングオフ時にスナバ回路の故障が検出された場合は、スイッチング速度を遅くすべく主半導体素子のゲート抵抗値を可変する指令を行うので、スナバ回路の適正化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係るエレベーターの制御装置を含む全体構成を示す図である。
【図2】この発明の実施の形態1に係るエレベーターの制御装置のうち1アーム分のスナバ回路および制御手段を示す図である。
【図3】この発明の実施の形態1に係るエレベーターの制御装置の制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図4】この発明の実施の形態2に係るエレベーターの制御装置のうち1アーム分のスナバ回路、かご内負荷検出手段および制御手段を示す図である。
【図5】図1に示したインバータ部の出力電流と図4に示したかご内負荷検出器が検出したかご内の負荷との関係を示す図である。
【図6】この発明の実施の形態2に係るエレベーターの制御装置の制御手段の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 三相交流電源、2 コンバータ部、3 平滑コンデンサ、4 インバータ部、5 電動機、6 巻上機の綱車、7 ロープ、8 かご、9 つり合いおもり、11 電流検出手段、12 スナバ監視手段、13 スナバ故障検出手段、14 ゲート抵抗値指令手段、20 かご内負荷検出器、21 ゲート抵抗制限値判定手段、22 電動機駆動制御器、23 ゲート抵抗値決定手段、40a、40b 可変ゲート抵抗部、41a、41b スナバ回路、401 スイッチ、402 第1のゲート抵抗、403 第2のゲート抵抗、411 スナバコンデンサ、412 スナバダイオード、413 スナバ放電抵抗。
【発明の属する技術分野】
この発明は、エレベーターの制御装置にかかり、特に、エレベーターのインバータに使用する主半導体素子のスイッチングにより生じるサージ電圧を吸収するスナバ回路を備えたエレベーターの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、インバータに使用される主半導体素子、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)は、高速のスイッチングが可能であり、スイッチングの際、電流変化分に応じたサージ電圧が発生する。そのサージ電圧の抑制方法として、サージ電圧を吸収するスナバ回路を用いる方法や、主半導体素子のスイッチング速度を遅くする方法が挙げられる。
インバータ用主半導体素子のサージ電圧を抑制する方法として、コンデンサ(C)、抵抗(R)、ダイオード(D)を使用したCRDスナバ回路を用いた方法が挙げられている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−171413号公報(第1頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、CRDスナバ回路の部品が故障した場合には、CRDスナバ回路が、主半導体素子のTURN−OFF時に発生する過大なサージ電圧を吸収できなくなるため、主半導体素子が過電圧破壊してインバータが故障し、その結果、エレベーターが停止して乗客を閉じ込めるおそれがある。スナバ回路の定数は、サージ電圧が最も高くなるところで決定されるので、エレベーターの走行状態でサージ電圧が低い場合においては、スナバ回路の定数が過剰になり、スナバ回路の適正化を図ることができない。したがって、スナバ回路の適正化を図ることができないという不都合があった。
【0005】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、スナバ回路の適正化を図ることができるエレベーターの制御装置を得るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエレベーターの制御装置においては、エレベーターのインバータに使用する主半導体素子のスイッチングにより生じるサージ電圧を吸収するスナバ回路と、主半導体素子のゲート抵抗を有する可変ゲート抵抗部と、スイッチングオフ時に前記スナバ回路に流れる電流を検出する電流検出手段と、可変ゲート抵抗部のゲート抵抗値を制御する制御手段とを設ける。そして、制御手段は、電流検出手段が検出した電流の有無を監視するスナバ監視手段と、スナバ監視手段における監視結果に基づいてスナバ回路の故障を検出するスナバ故障検出手段と、スナバ回路の故障が検出された場合は、スイッチング速度を遅くすべく前記ゲート抵抗値を可変する指令を行う抵抗値指令手段とを設けたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るエレベーターの制御装置を含む全体構成を示す図である。
【0008】
図1において、三相交流電源1はコンバータ部2に交流電源を供給し、コンバータ部2は交流を直流に変換する。平滑コンデンサ3はコンバータ部2で変換された直流を平滑化し、インバータ部4は平滑化された直流を交流に変換する。このインバータ部4は、それぞれ、直列接続された主半導体素子4aおよび4bと、直列接続された主半導体素子4cおよび4dと、直列接続された主半導体素子4eおよび4fとが正側共通線31と負側共通線32との間に並列に接続されて構成されている。各主半導体素子4a、4b、4c、4d、4e、4fには、環流用ダイオードが逆並列接続されている。各主半導体素子4a、4b、4c、4d、4e、4fには、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が用いられる。電動機(モータ)5は、インバータ部4の出力に応じて、巻上機の綱車6を介してかご8を昇降する。かご8は、綱車6に巻き掛けられたロープ7を介してつり合いおもり9とつながれている。
【0009】
図2は、この発明の実施の形態1に係るエレベーターの制御装置のうち1アーム分のスナバ回路および制御手段を示す構成図である。ここでは、主半導体素子4a側の1アームについての説明を主にするが、主半導体素子4b、4c、4d、4e及び4f側のアームについてもほぼ同じ構成である。
【0010】
図2において、スナバ回路41aは、可変ゲート抵抗部40aのゲート抵抗(駆動抵抗)の大きさに応じて、主半導体素子4aがターンオフによるスイッチングで発生するサージ電圧を吸収する。このスナバ回路41aは、スナバコンデンサ411及びスナバダイオード412の直列回路とスナバ放電抵抗413とを有する。この直列回路は、主半導体素子4aと並列に接続されている。そして、スナバ放電抵抗413は、スナバコンデンサ411とスナバダイオード412との接続点から負側共通線32への放電路に設けられている。スナバコンデンサ411は、サージ電圧を吸収するためのものであり、スナバダイオード412は、逆方向電流を阻止するためのものである。
【0011】
電流検出手段11は、スナバ回路41aに流れる放電電流を検出するものであり、スナバコンデンサ411とスナバダイオード412との接続点から負側共通線32への放電路に設けられている。
【0012】
スナバ監視手段12は、電流検出手段11が検出した放電電流を監視する。具体的には、このスナバ監視手段12は、放電電流の有無により、スナバ回路41の故障を判断する。例えば、主半導体素子4aのターンオフによるスイッチング時に放電電流がない場合は、スナバ監視手段12は、スナバダイオード412のオン故障等によるスナバ放電抵抗413の断線と判断する。
【0013】
スナバ故障検出手段13は、スナバ回路の故障を検出する。また、ゲート抵抗値指令手段14は、可変ゲート抵抗部(ゲートドライブ回路)40aのゲート抵抗値を指令する。
【0014】
制御手段15は、上述したスナバ監視手段12、スナバ故障検出手段13およびゲート抵抗値指令手段14を備え、可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値を制御する。
【0015】
可変ゲート抵抗部40aは、主半導体素子4aのゲート端子と接続されている。この可変ゲート抵抗部40aは、スイッチ401及び第1のゲート抵抗402の直列回路と、第2のゲート抵抗403とが並列接続されている。通常の運転状態では、スイッチ401がオンになっているので、ゲート抵抗値が小さい状態でかご8が昇降する。例えば、第1及び第2のゲート抵抗402および403が、それぞれ抵抗値Rの場合、ゲート抵抗部40aの抵抗値は、スイッチ401がオンのときは(R÷2)で、スイッチ401がオフのときはRである。
【0016】
以下において、可変ゲート抵抗部40というときは、各アームの可変ゲート抵抗部40aから40fまでの可変ゲート抵抗部を指す。また、スナバ回路41というときは、各アームのスナバ回路41aから41fまでのスナバ回路を指す。
【0017】
つぎに、上記エレベーターの制御装置の制御手段15の動作について説明する。図3は、この実施の形態1に係るエレベーターの制御装置の制御手段15の動作を示すフローチャートである。
【0018】
ステップ100において、主半導体素子のスイッチングオフ時に、電流検出手段11が、スナバ回路41に流れる電流を検出すると、スナバ監視手段12は、電流検出手段11からの検出電流を入力する。
【0019】
次に、ステップ101において、制御手段15は、スナバ監視手段12が検出電流を入力した場合は、スナバ故障検出手段13はスナバ回路41の故障を検出せず、可変ゲート抵抗部40のスイッチ401が閉じられた状態でかご8を昇降する(通常の運転)。
【0020】
一方、ステップ102において、スナバ監視手段12が、例えば、スナバ回路41aの電流検出手段11からの検出電流を入力しなかった場合は、スナバ監視手段12は、その旨の通知をスナバ故障検出手段13に出力する。すると、スナバ故障検出手段13は、スナバ監視手段12からの上記通知を入力し、スナバ回路41aの故障を検出してエラー情報を出力する。この出力先は、例えば、図示しない警報器、外部のコンピューターである。これにより、エレベーターの保守員に通報することができる。
【0021】
次に、ステップ103において、ゲート抵抗値指令手段14は、上記故障が検出されたスナバ回路41aがサージ電圧を吸収していた主半導体素子4aのスイッチングの速度が遅くなるように、可変ゲート抵抗部40aのゲート抵抗値を可変する指令を行う。この指令は、例えば、可変ゲート抵抗部40aのスイッチ401をオフにする指令である。これにより、可変ゲート抵抗部40aのゲート抵抗値が大きくなる。したがって、主半導体素子4aのスイッチングの速度が遅くなり、主半導体素子4aのターンオフにより生じるサージ電圧の発生を抑制することができ、主半導体素子4aの過電圧による破壊を防止することができる。
【0022】
次に、ステップ104において、制御手段15は、かご8を目的階まで昇降して停止する。このとき、乗客がかご8から降りる。なお、この停止に際し、主半導体素子4aは、例えば、図示しない切替スイッチによりインバータ部4から電気的に切り離される。
【0023】
次に、ステップ105において、制御手段15は、次の目的階まで、エレベーターを通常の運転の場合よりも低速で運転し、又は、ドアの開閉時間を延長して運転する。このようにすると、電動機5への通電量を低減することができるので、主半導体素子のスイッチングの速度を低速にしてそのスイッチングによる損失を低減することが可能となる。したがって、スナバ回路41aが故障してから、保守員がエレベーターの修理を行うまでの間も、エレベーターの運転を行うことが可能となる。
【0024】
なお、その後、保守員が、故障したスナバ回路41aを修理して、エレベーターの制御装置は、通常通り、エレベーターを制御して運転を再開する。
【0025】
以上説明したように、この実施の形態1では、エレベーターの制御装置は、インバータ制御時、スナバ故障検出手段13でスナバ回路41aの故障が検出された場合は、ゲート抵抗値指令手段14で、スイッチング速度を遅くすべく可変ゲート抵抗部40aのゲート抵抗値を可変する指令を行う。このようにすると、サージ電圧の発生が抑制され、主半導体素子が破損するという状況を回避でき、インバータ部4の故障を回避することができる。したがって、乗客を閉じ込めることなく、エレベーターを制御してかご8を目的階に停止することができる。以上から、スナバ回路の適正化を図ることができる。
【0026】
なお、この実施の形態1において、スナバ監視手段12は、スナバ回路41aの電流検出手段11からの電流を入力しなかった場合に、スナバ回路41aの故障を検出してエラー情報を出力したが、これに限られない。例えば、放電電流が所定の値に達しないとき、スナバ監視手段12は、エラー情報を出力してもよい。
【0027】
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2に係るエレベーターの制御装置のうち1アーム分のスナバ回路、かご負荷検出器および制御手段を示す図である。なお、図中、上記実施の形態1と同一部分については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0028】
図4において、かご内負荷検出器20は、かご8内の負荷を検出する。ゲート抵抗制限値判定手段21は、かご8内の負荷に基づいてゲート抵抗制限値を判定する。電動機駆動制御器(速度指令手段)22は、エレベーターの速度を指令する。この指令には、例えば、モータ電流指令、トルク電流指令を用いる。ゲート抵抗値決定手段23は、電動機駆動制御器22の指令値に基づいて可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値を決定(演算)する。制御手段15aは、上述したゲート抵抗制限値判定手段21、電動機駆動制御器22、ゲート抵抗値決定手段23およびゲート抵抗値指令手段14を備え、可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値を制御する。
【0029】
図5は、図1に示したインバータの出力電流と図4に示したかご内負荷検出器が検出するかご内の負荷との関係を示す図である。図5では、インバータの出力電流は、つり合いおもり9がかご8内の負荷とつり合うとき(負荷比率が50%、つまり、かご積載量が50%のとき)に最も小さくなり、他方、かご8内の負荷比率が、0%および100%のときに最も大きくなる。第1の範囲S1は、かご8内の負荷が比較的小さいとき(例えば、負荷比率が0から25%までのとき)を指し、第2の範囲S2は、かご8内の負荷が比較的大きいとき(例えば、負荷比率が75%以上のとき)を指す。なお、第1の範囲S1および第2の範囲S2以外の範囲を標準という。
【0030】
このように、インバータの出力電流は、かご8内の負荷の大きさに応じて変化するが、上述したサージ電圧は、このインバータの出力電流の大きさに基づいて変化する。例えば、インバータの出力電流が小さいときはサージ電圧が小さくなり、他方、その出力電流が大きいときはサージ電圧が大きくなる。
【0031】
このサージ電圧を吸収するスナバ回路41は、サージ電圧が最大のときに、それを構成するコンデンサ、抵抗、ダイオードの仕様(容量)が決まる。そこで、この実施の形態2に係るエレベーターの制御装置は、かご8内の負荷の状況に応じて、可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値を許容範囲内で強制的に可変し、サージ電圧の最大値を強制的に小さくすることにより、スナバ回路を構成する部品(スナバコンデンサ411、スナバダイオード412、スナバ放電抵抗413)の仕様を省力化するというものである。
【0032】
つぎに、このエレベーターの制御装置の制御手段15aの動作を説明する。図6はこの発明の実施の形態2に係るエレベーターの制御装置の制御手段15の動作を示すタイミングチャートである。
【0033】
まず、エレベーターの起動時、かご内負荷検出器20は、かご8内の負荷を検出し、検出後における負荷をゲート抵抗制限値判定手段21へ出力する。
【0034】
次に、ゲート抵抗制限値判定手段21は、かご内負荷検出手段20が検出した負荷に基づいて可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値の制限値を判定するとともに、判定後における制限値をゲート抵抗値指令手段14へ出力する。上記判定例を図6(B)に示す。図6(B)によると、ゲート抵抗値制限値d4は、かご8内の負荷が標準のときのものであり、ゲート抵抗値制限値d5は、かご8内の負荷が第1の範囲S1または第2の範囲S2のときのものである。
【0035】
電動機駆動制御部22は、エレベーターの速度指令をゲート抵抗値決定手段23に出力する。この出力例を図6(A)に示す。図6(A)では、モータ電流指令値d2は、エレベーターの速度d1に従ってかご8が上昇する場合において、かご8内の負荷が定格負荷(例えば、第1の範囲S1又は第2の範囲S2での負荷)のときのものである。また、モータ電流指令値d3は、かご8内の負荷がつり合いおもり9とつり合った状態で上昇運転するときのものである。
【0036】
ゲート抵抗値決定手段23は、例えば、電動機駆動制御部22からのモータ電流指令d2に基づいて、可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値を決定(演算)し、決定後におけるゲート抵抗値d6をゲート抵抗値指令手段14に指令する。この指令例を図6(B)に示す。図6(B)によると、決定後のゲート抵抗値d6は、加速時に最も大きく、減速時に最も小さい。
【0037】
ゲート抵抗値指令手段14は、ゲート抵抗制限値判定手段21から、例えば、ゲート抵抗制限値d5を入力したときは、決定後のゲート抵抗値d6を許容範囲内でゲート抵抗制限値d5に可変し、可変後におけるゲート抵抗値に可変ゲート抵抗部40を設定する指令d7を行う。この指令d7は、例えば、スイッチ401をオンからオフにする指令である。また、許容範囲というのは、主半導体素子の特性などを考慮して予め設定しておく。
【0038】
上記指令例を図6(B)に示す。図6(B)のゲート抵抗値指令d7によると、ゲート抵抗値の最小値はゲート抵抗制限値d5で、その最大値は決定後のゲート抵抗値d6である。例えば、エレベーターが加速する場合を除く運転状況においては、ゲート抵抗値指令d7が示すゲート抵抗値は、ゲート抵抗値制限値d5とほぼ同じ値である。これにより、可変ゲート抵抗部40の抵抗値が強制的に大きくなり、主半導体素子のスイッチングにより発生するサージ電圧の最大値が強制的に小さくなる。
【0039】
以上説明したように、この実施の形態2では、ゲート抵抗値指令手段14は、かご8内の負荷が所定の範囲内の場合は、ゲート抵抗値d6を許容範囲内でゲート抵抗制限値d5に可変して、可変後のゲート抵抗制限値に可変ゲート抵抗部40を設定する指示d7を行う。このため、かご8内の負荷の状況に応じて、可変ゲート抵抗部40における抵抗値を許容範囲内で可変することができ、これにより、エレベーターの運転状態にかかわらず、主半導体素子のスイッチングにより生じるサージ電圧の最大値を小さくできる。したがって、スナバ回路41を形成する部品の仕様を従来に比べて省力化することができる。以上から、エレベーターの運転状況に応じてスナバ回路の適正化を図ることができる。また、このようにすることにより、主半導体素子のスイッチングによるロスを低減することができ、かつ、主半導体素子の寿命を延ばすことができる。
【0040】
なお、この実施の形態2において、かご8内の負荷が第1の範囲S1および第2の範囲S2の場合で説明したが、これに限られない。例えば、かご8内の負荷比率が50%の場合、ゲート抵抗値指令手段14は、可変ゲート抵抗部40のゲート抵抗値が上記許容範囲内で大きくなるように可変してもよい。例えば、抵抗値Rから抵抗値(R÷2)に可変してもよい。この場合、サージ電圧は、抵抗値Rの場合に比べて高くなるが、インバータの出力電流が小さいので問題にならない。
【0041】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、主半導体素子のスイッチングオフ時にスナバ回路の故障が検出された場合は、スイッチング速度を遅くすべく主半導体素子のゲート抵抗値を可変する指令を行うので、スナバ回路の適正化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係るエレベーターの制御装置を含む全体構成を示す図である。
【図2】この発明の実施の形態1に係るエレベーターの制御装置のうち1アーム分のスナバ回路および制御手段を示す図である。
【図3】この発明の実施の形態1に係るエレベーターの制御装置の制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図4】この発明の実施の形態2に係るエレベーターの制御装置のうち1アーム分のスナバ回路、かご内負荷検出手段および制御手段を示す図である。
【図5】図1に示したインバータ部の出力電流と図4に示したかご内負荷検出器が検出したかご内の負荷との関係を示す図である。
【図6】この発明の実施の形態2に係るエレベーターの制御装置の制御手段の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 三相交流電源、2 コンバータ部、3 平滑コンデンサ、4 インバータ部、5 電動機、6 巻上機の綱車、7 ロープ、8 かご、9 つり合いおもり、11 電流検出手段、12 スナバ監視手段、13 スナバ故障検出手段、14 ゲート抵抗値指令手段、20 かご内負荷検出器、21 ゲート抵抗制限値判定手段、22 電動機駆動制御器、23 ゲート抵抗値決定手段、40a、40b 可変ゲート抵抗部、41a、41b スナバ回路、401 スイッチ、402 第1のゲート抵抗、403 第2のゲート抵抗、411 スナバコンデンサ、412 スナバダイオード、413 スナバ放電抵抗。
Claims (2)
- エレベーターのインバータに使用する主半導体素子のスイッチングにより生じるサージ電圧を吸収するスナバ回路と、
前記主半導体素子のゲート抵抗を有する可変ゲート抵抗部と、
前記主半導体素子のスイッチングオフ時に前記スナバ回路に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記可変ゲート抵抗部のゲート抵抗値を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記電流検出手段が検出した電流の有無を監視するスナバ監視手段と、
前記スナバ監視手段における監視結果に基づいて前記スナバ回路の故障を検出するスナバ故障検出手段と、
前記スナバ回路の故障が検出された場合は、スイッチング速度を遅くすべく前記ゲート抵抗値を可変する指令を行う抵抗値指令手段と
を備えたことを特徴とするエレベーターの制御装置。 - エレベーターのインバータに使用する主半導体素子のスイッチングにより生じるサージ電圧を吸収するスナバ回路と、
前記主半導体素子のゲート抵抗を有する可変ゲート抵抗部と、
前記エレベーターのかご内の負荷を検出するかご内負荷検出手段と、
前記可変ゲート抵抗部のゲート抵抗値を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記エレベーターの速度を指令する速度指令手段と、
前記速度指令手段の指令値に基づいて、前記主半導体素子のゲート抵抗値を決定する抵抗値決定手段と、
前記かご内負荷検出手段が検出した負荷に基づいて、前記ゲート抵抗値の制限値を判定する制限値判定手段と、
前記かご内負荷検出手段が検出した負荷が所定の範囲内の場合は、前記抵抗値決定手段が決定したゲート抵抗値を許容範囲内で前記制限値に可変し、可変後におけるゲート抵抗値に可変する指示を行う抵抗値指令手段と
を備えたことを特徴とするエレベーターの制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003153068A JP2004357429A (ja) | 2003-05-29 | 2003-05-29 | エレベーターの制御装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2013015167A1 (ja) * | 2011-07-25 | 2013-01-31 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電力変換装置及び電力変換システム |
WO2018037547A1 (ja) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 三菱電機株式会社 | 電磁操作機構の駆動回路 |
-
2003
- 2003-05-29 JP JP2003153068A patent/JP2004357429A/ja active Pending
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CN109690718A (zh) * | 2016-08-26 | 2019-04-26 | 三菱电机株式会社 | 电磁操作机构的驱动电路 |
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