JP2007230728A - Control device of elevator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレベーターの制御装置に関し、半導体モジュールの劣化判断に関するものである。 The present invention relates to an elevator control device, and relates to semiconductor module deterioration determination.
従来のエレベーターの制御装置は下記特許文献1に記載のように、商用交流電源を直流に変換するコンバータと、上記コンバータの出力を交流に変換しエレベーター駆動用の誘導電動機に給電するインバータと、上記コンバータ及び上記インバータを制御する制御手段を備えたエレベーターの制御装置において、上記装置を構成する各部品の稼働状況を計測する手段と、上記計測値に予め設定した重み付けを行い寿命予測基準値を得る手段と、上記基準値に基づいて各部品の寿命を予測する手段を備えたものである。
かかる制御装置によれば、負荷が変動する部品及び寿命特性が線形でない部品に関しても、精度の高い寿命予測を行うことができる。
According to such a control device, it is possible to perform life prediction with high accuracy even for parts whose load varies and parts whose life characteristics are not linear.
しかし、上記エレベーターの制御装置では、装置を構成する各部品の稼働状況を計測する手段と、計測値に予め設定した重み付けを行い寿命予測基準値を得る手段と、基準値に基づいて各部品の寿命を予測する手段とにより、部品の寿命を予測したので、部品の個々のバラツキによる影響を考慮できないと共に、各部品の温度上昇を正確に捉えていないという課題があった。 However, in the elevator control device, means for measuring the operating status of each component constituting the device, means for obtaining a life prediction reference value by weighting the measured value in advance, and each component based on the reference value Since the life of parts is predicted by means for predicting the life, there is a problem that the influence of individual variations of parts cannot be taken into account and the temperature rise of each part is not accurately captured.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、部品の個々のバラツキによる影響を考慮できると共に、各部品の温度上昇を正確に捉えて半導体モジュールの寿命を予測するエレベーターの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides an elevator control device that can take into account the effects of individual variations of components and accurately estimate the temperature rise of each component to predict the life of a semiconductor module. The purpose is to do.
第1の発明に係るエレベーターの制御装置は、エレベーターのかごをモータにより駆動すると共に、直流を交流に変換するインバータと、該インバータを構成すると共に、半導体素子と絶縁基板を介して設けられたベースを有する半導体モジュールと、前記半導体素子の第1温度値を検出する第1温度検出手段と、前記ベースの第2温度値を検出する第2温度検出手段と、前記第1温度値と前記第2温度値との温度差に基づいて前記半導体モジュールの劣化を判定する第1判定手段と、を備えたことを特徴とするものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an elevator control apparatus that drives an elevator car by a motor, converts an direct current into an alternating current, and constitutes the inverter, and includes a base provided via a semiconductor element and an insulating substrate. A first temperature detecting means for detecting a first temperature value of the semiconductor element, a second temperature detecting means for detecting a second temperature value of the base, the first temperature value and the second temperature value. First determination means for determining deterioration of the semiconductor module based on a temperature difference from a temperature value.
第2の発明に係るエレベーターの制御装置における第1判定手段は、第1温度値と前記第2温度値との温度差に基づいて熱抵抗を推定することにより半導体モジュールの劣化を判定する、ことを特徴とするものである。 The first determination means in the elevator control device according to the second invention determines deterioration of the semiconductor module by estimating a thermal resistance based on a temperature difference between the first temperature value and the second temperature value. It is characterized by.
第3の発明に係るエレベーターの制御装置は、エレベーターのかごをモータにより駆動すると共に、直流を交流に変換するインバータと、該インバータを構成すると共に、半導体素子と絶縁基板とを介して設けられたベースを有する半導体モジュールと、前記半導体素子の第1温度値を検出する第1温度検出手段と、前記ベースの第2温度値を検出する第2温度検出手段と、前記かごを予め定められた運転モードにより前記かごを駆動する運転モード手段と、前記第1温度値と前記第2温度値との温度差が初期値からの増分値に基づいて前記半導体モジュールの劣化を判定する第2判定手段と、を備えたことを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an elevator control device that drives an elevator car with a motor, converts an direct current into an alternating current, constitutes the inverter, and is provided via a semiconductor element and an insulating substrate. A semiconductor module having a base; first temperature detecting means for detecting a first temperature value of the semiconductor element; second temperature detecting means for detecting a second temperature value of the base; and a predetermined operation of the car. An operation mode means for driving the car according to a mode; a second determination means for determining deterioration of the semiconductor module based on an incremental value from an initial value of a temperature difference between the first temperature value and the second temperature value; , Provided.
第1の発明によれば、半導体モジュールのバラツキによる影響を考慮できると共に、各部の温度上昇を正確に捉えて半導体モジュールの寿命を予測できるという効果がある。 According to the first invention, it is possible to consider the influence due to the variation in the semiconductor modules, and to predict the lifetime of the semiconductor module by accurately grasping the temperature rise of each part.
第2の発明によれば、第1温度値と前記第2温度値との温度差に基づいて熱抵抗を推定することにより半導体モジュールの寿命を予測したので、正確な予測が可能になるという効果がある。 According to the second aspect of the invention, since the lifetime of the semiconductor module is predicted by estimating the thermal resistance based on the temperature difference between the first temperature value and the second temperature value, it is possible to perform an accurate prediction. There is.
第3の発明によれば、半導体素子の第1温度値を検出する第1温度検出手段と、ベースの第2温度値を検出する第2温度検出手段と、かごを予め定められた運転モードにより前記かごを駆動する運転モード手段と、第1温度値と第2温度値との温度差が初期値からの増分値に基づいて半導体モジュールの劣化を判定する第2判定手段とを備えたので、半導体モジュールのバラツキを考慮した半導体モジュールの寿命予測ができるという効果がある。 According to the third invention, the first temperature detecting means for detecting the first temperature value of the semiconductor element, the second temperature detecting means for detecting the second temperature value of the base, and the car according to a predetermined operation mode. Since the operation mode means for driving the car, and the second determination means for determining the deterioration of the semiconductor module based on the temperature difference between the first temperature value and the second temperature value from the initial value, There is an effect that the lifetime of the semiconductor module can be predicted in consideration of the variation of the semiconductor module.
実施の形態1.
本発明の一実施の形態を図1及び図2によって説明する。図1は本発明の一実施の形態を示すエレベーターの制御装置の全体構成図、図2は図1に示す半導体モジュールの断面図である。
図1及び図2において、エレベーター1は、交流電源3からメインブレーカ4を介して交流電圧を直流電圧に変換する直流電源変換手段としてのコンバータ5と、コンバータ5の脈流電圧を平滑化するコンデンサ7と、制御部20からの速度指令信号により直流電圧を可変電圧・可変周波数の交流電源変換手段としてのインバータ9と、インバータ9によりシーブ13を回転させるモータ11とを備えている。
シーブ13にロープ17が掛けられており、ロープ17の一端にかご15を固定し、ロープ17の他端に釣合錘19が固定されている。かご15には、かご15内の負荷を検出する負荷検出器16が設けられている。
さらに、制御部20には、負荷検出器15の検出結果が無負荷の場合、かご15を各階運転させる無負荷各階運転モードの指令をインバータ9に発生する運転モード手段としてのテスト指令部22を有している。
Embodiment 1 FIG.
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an elevator control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor module shown in FIG.
1 and 2, an elevator 1 includes a converter 5 as a DC power source conversion unit that converts an AC voltage into a DC voltage from an
A
Further, the
インバータ9には、半導体素子としての電力トランジスタ60を有する半導体モジュール50を有している。半導体モジュール50は、金属ベース61と、該金属ベース61に載せられた第1半田付け部62aを介して設けられた絶縁基板65と、第2半田付け部62cを介して電力トランジスタ50とが設けられている。
そして、絶縁基板65と第1半田付け部62aとの間に絶縁基板65と第1半田付け部62aとの接着性を良くする第1下地層64aが設けられており、絶縁基板65と第2半田付け部62cとの間に絶縁基板65と第2半田付け部62cとの接着性を良くする第2下地層64cが設けられている。
なお、半導体モジュール50の金属ベース61には、放熱フィン80が固定されている。
The
A
Note that
半導体モジュール50の冷却は、電力トランジスタ60で発生した熱が第1・第2はんだ付け部62a,62cと第1・第2下地層64a,64cと絶縁基板12とを介して金属ベース61に伝導し、金属ベース61に取付けられた放熱フィン80により放熱され、電力トランジスタ60の温度上昇を抑制している。
半導体モジュール50には、電力トランジスタ60の第1温度値T1を検出する第1温度検出手段としての第1温度センサ72と、金属ベース61の第2温度値T2を検出する第2温度検出手段としての第2温度センサ74とを有している。
For cooling the
The
判定器90には、第1温度センサ72と第2温度センサ74との出力信号が入力され、第1温度値T1と第2温度値T2との差ΔTとすると下式を演算する演算部92が設けられている。判定器90の出力には、半導体モジュール50の寿命がまもなく尽きることを表示すると共に、通報する表示器100が設けられている。
R=ΔT/Q
ここに、R:金属ベース61と電力トランジスタ60との間の熱抵抗
Q:電力トランジスタ60の発熱量
ここで、テスト指令部22からの指令により各階の無負荷運転でかご15を走行させた場合の発熱量Qを測定しておいて、記憶部94に記憶されている。そして、記憶部94には、熱抵抗Rの熱抵抗閾値Rrを記憶する。
これにより、上式より熱抵抗Rを求めることができる。そして判定器90は、求めた熱抵抗Rが閾値Rrを越えていないかを判定し、越えていると異常と判定する。
An output signal from the
R = ΔT / Q
Here, R: Thermal resistance between the
Thereby, the thermal resistance R can be obtained from the above equation. Then, the
上記のように構成されたエレベーターの制御装置の動作を図1乃至図3を参照して説明する。図3は図1によるエレベーターの制御装置の動作を示すフローチャートである。交流電源3をコンバータ5により直流にしてコンデンサ7により直流を平滑化してインバータ9を介してモータ11に可変電圧・可変周波数の交流電圧を印加する。
いま、制御部20はエレベーター1の利用が少ない特定の時間か否かを判断し(ステップS101)、特定の時間になると、かご15の負荷が無負荷か否かを負荷検出器16の出力により判断し(ステップS103)、無負荷の場合、テスト指令部22からの指令により各階の無負荷運転でかご15を所定時間走行させたか否かを判断し(ステップS105)、所定時間後であれば、第1温度センサ72,第2温度センサ74から第1温度値T1、第2温度値T2を検出する(ステップS107)。
The operation of the elevator control apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the elevator control apparatus according to FIG. The
Now, the
演算部92は、第1温度値T1と第2温度値T2との差ΔTを求め、記憶部94から発熱量Qを読み出して熱抵抗Rを求める(ステップS109)。演算部72は、該熱抵抗Rが記憶部94から読み出した熱抵抗閾値Rrを越えていないかを判断する(ステップS111)。越えていれば、表示器100に異常を通報すると共に、その旨表示してかご15を停止する(ステップS113)。
The
実施の形態2.
本発明の他の実施の形態を図1によって説明する。判定器90の記憶部94には、据付初期段階において、各階の無負荷運転でかご15を所定時間走行させた後、第1温度値T1と第2温度値T2との差となる初期値ΔT0が記憶されており、次回以降の同一運転モードにより該初期値ΔT0からの増分となる増分許容値となる増分閾値Trが記憶されている。
Embodiment 2. FIG.
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
上記のように構成されたエレベーターの制御装置の動作を図1及び図2、図4を参照して説明する。図4は本実施の形態によるエレベーターの制御装置の動作を示すフローチャートである。
本実施の形態の動作は、実施の形態1の動作、すなわち、図3に示すステップS101〜S107までは同一であるので、実施の形態1と異なる図4に示すステップS209から説明する。
判定器90の第2演算部92は、第1温度値T1と第2温度値T2との温度差ΔTを求める(ステップS209)。演算部92は、該温度差ΔTと初期値ΔT0との増分値ΔTaを求め、増分値ΔTaが記憶部94から読み出した増分閾値Trを越えていないかを判断する(ステップS211)。越えていれば、表示器100に異常を通報すると共に、その旨表示して、かご15を停止する(ステップS113)。
The operation of the elevator control apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 4. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the elevator control apparatus according to the present embodiment.
The operation of the present embodiment is the same as the operation of the first embodiment, that is, steps S101 to S107 shown in FIG. 3, and will be described from step S209 shown in FIG. 4 different from the first embodiment.
The
本発明は、エレベーターに用いられるインバータの半導体モジュールの寿命判断に適用できる。 The present invention can be applied to the life determination of a semiconductor module of an inverter used in an elevator.
9 インバータ、11 モータ、15 かご、22 テスト指令部、50 半導体モジュール、60 電力トランジスタ(半導体素子)、61 ベース、65 絶縁基板、72 第1温度センサ、74 第2温度センサ、90 判定器。 9 Inverter, 11 Motor, 15 Car, 22 Test command section, 50 Semiconductor module, 60 Power transistor (semiconductor element), 61 Base, 65 Insulating substrate, 72 First temperature sensor, 74 Second temperature sensor, 90 Determinator.
Claims (3)
該インバータを構成すると共に、半導体素子と絶縁基板を介して設けられたベースを有する半導体モジュールと、
前記半導体素子の第1温度値を検出する第1温度検出手段と、
前記ベースの第2温度値を検出する第2温度検出手段と、
前記第1温度値と前記第2温度値との温度差に基づいて前記半導体モジュールの劣化を判定する第1判定手段と、
を備えたことを特徴とするエレベーターの制御装置。 An inverter that drives the elevator car by a motor and converts direct current to alternating current;
A semiconductor module comprising the inverter and having a base provided via a semiconductor element and an insulating substrate;
First temperature detecting means for detecting a first temperature value of the semiconductor element;
Second temperature detecting means for detecting a second temperature value of the base;
First determination means for determining deterioration of the semiconductor module based on a temperature difference between the first temperature value and the second temperature value;
An elevator control device comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載のエレベーターの制御装置。 The first determination means determines deterioration of the semiconductor module by estimating a thermal resistance based on the temperature difference;
The elevator control device according to claim 1.
該インバータを構成すると共に、半導体素子と絶縁基板とを介して設けられたベースを有する半導体モジュールと、
前記半導体素子の第1温度値を検出する第1温度検出手段と、
前記ベースの第2温度値を検出する第2温度検出手段と、
前記かごを予め定められた運転モードにより前記かごを駆動する運転モード手段と、
前記第1温度値と前記第2温度値との温度差が初期値からの増分値に基づいて前記半導体モジュールの劣化を判定する第2判定手段と、
を備えたことを特徴とするエレベーターの制御装置。 An inverter that drives the elevator car by a motor and converts direct current to alternating current;
A semiconductor module comprising the inverter and having a base provided via a semiconductor element and an insulating substrate;
First temperature detecting means for detecting a first temperature value of the semiconductor element;
Second temperature detecting means for detecting a second temperature value of the base;
An operation mode means for driving the car according to a predetermined operation mode;
Second determination means for determining deterioration of the semiconductor module based on an incremental value from an initial value of a temperature difference between the first temperature value and the second temperature value;
An elevator control device comprising:
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