JP2007269413A

JP2007269413A - エレベーターの制御装置

Info

Publication number: JP2007269413A
Application number: JP2006093896A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takagi; 宏之高木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】半導体モジュールと冷却器との間の接触熱抵抗の増加による半導体モジュールの温度上昇を速やかに検出するエレベーターの制御装置を得ること。
【解決手段】エレベーターのかご２５をモータ１７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１５と、該インバータ１５を構成すると共に、半導体素子を有する半導体モジュールと、該半導体モジュールから発生した熱を放散させる冷却器４３と、該半導体モジュールのケースの第１温度値を検出する第１温度センサ５１と、冷却器４３の第２温度値を検出する第２温度センサ５３と、第１温度値と第２温度値との温度差が予め定められた第１閾値を越えるか否かを判定する判定器９０と、を備えたものである。
【選択図】図１

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。

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。
特開平９−２９０９７０号公報

上記エレベーターの制御装置は、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ものであるため、半導体モジュールと冷却器との間の接触熱抵抗に起因するものではなかった。
一方、発明者はエレベーターの制御装置において、半導体モジュールと冷却器との間の接触熱抵抗の経年変化が生じ、該接触熱抵抗が増加することにより半導体モジュールの温度が異常に上昇することを見出した。
つまり上記エレベーターの制御装置は、半導体モジュールと冷却器との間の接触熱抵抗の増加による半導体モジュールの温度上昇には、充分に対応しきれていないという課題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、半導体モジュールと冷却器との間の接触熱抵抗の増加による半導体モジュールの温度上昇を速やかに検出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。

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、半導体素子を有する半導体モジュールと、該半導体モジュールから発生した熱を放散させる冷却器と、該半導体モジュールのケースの第１温度値を検出する第１温度検出手段と、前記冷却器の第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温度値との温度差が予め定められた第１閾値を越えるか否かを判定する第１判定手段と、を備えたことを特徴とするものである。

第２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、半導体素子を有する半導体モジュールと、該半導体モジュールから発生した熱を放散させる冷却器と、該半導体モジュールのケースの第１温度値を検出する第１温度検出手段と、前記第１温度値が予め定められた第２閾値を越えるか否かを判定する第２判定手段と、
を備えたことを特徴とするものである。

第３の発明に係るエレベーターの制御装置は、かごを予め定められた運転モードによりかごを駆動する運転モード手段を、備えたことを特徴とするものである。

第１の発明によれば、該半導体モジュールのケースの第１温度値を検出する第１温度検出手段と、冷却器の第２温度値を検出する第２温度検出手段と、第１温度値と第２温度値との温度差が予め定められた第１閾値を越えるか否かを判定する第１判定手段とを備えたので、半導体モジュールと冷却器との間の接触熱抵抗の増加による半導体モジュールの温度上昇を速やかに検出できるという効果がある。

第２の発明によれば、該半導体モジュールのケースの第１温度値を検出する第１温度検出手段と、前記第１温度値が予め定められた第２閾値を越えるか否かを判定する第２判定手段とを備えたので、温度検出手段が一つで簡易に半導体モジュールと冷却器との間の接触熱抵抗の増加による半導体モジュールの温度上昇を速やかに検出できるという効果がある。

第３の発明によれば、かごを予め定められた運転モードによりかごを駆動する運転モード手段を備えたので、かごの運転モードが特定されるので、半導体モジュールと冷却器との間の接触熱抵抗の増加による半導体モジュールの温度上昇の検出精度が向上するという効果がある。

実施の形態１．
本発明の一実施の形態を図１乃至図３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、図３は図１によるエレベーターの制御装置の動作及び各部の温度を示す波形図である。
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５,常開接点７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１１と、コンバータ１１の脈流電圧を平滑化するコンデンサ１３と、制御部３３からの速度指令信号をゲートドライバ３５を介して、入力の直流電圧を出力に可変電圧・可変周波数を発生する交流電源変換手段としてのインバータ１５と、インバータ１５によりシーブ２０を回転させるモータ１７とを備えている。

エレベーター１は、シーブ２０にロープ２１が掛けられており、ロープ２１の一端にかご２５を固定し、ロープ２１の他端に釣合錘２３が固定されている。かご２５には、かご２５内の負荷を検出する負荷検出器２７が設けられている。
さらに、制御部３３には、負荷検出器２７の検出結果が無負荷の場合、かご２５を所定の階間を上昇及び下降運転させる無負荷運転モードの指令をインバータ１５に発生する運転モード手段としてのテスト指令部８０を有している。

インバータ１５は、図２に示すように半導体素子としての電力トランジスタ１６ａを有する半導体モジュール１６から成っており、半導体モジュール１６は、金属ケース１６ｃの接触熱抵抗Ｒcを小さくするための熱伝導介在物としてのシリコングリース４１を介して冷却器としての放熱フィン４３に固定されている。

半導体モジュール１６には、金属ケース１６ｃの第１温度値Ｔ1としてのケース温度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５１が設けられており、放熱フィン４３には、放熱フィン４３の第２温度値Ｔ2としてのフィン温度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５３を有している。

判定器９０には、第１温度センサ５１と第２温度センサ５３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Ｔｃを求める演算部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の接触熱抵抗Ｒcが異常に増加して異常であ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。
テスト指令部８０からの指令により所定の階間を無負荷運転でかご２５を走行させると、図３(a)に示すように、下降走行→停止→上昇走行→停止を繰り返し、図３(b)に示すように、半導体モジュール１６の損失が発生し、該損失によって図３(c)に示すように、放熱フィン４３のフィン温度Ｔ2及び半導体モジュール１６のケース温度Ｔ1が変化する。
ここで、図３(c)において、実線が放熱フィン４３のフィン温度Ｔ2を示す。なお、該温度Ｔ2は上記接触熱抵抗Ｒcの状態によってあまり変わらない。また、点線が上記接触熱抵抗Ｒcが正常値の場合のケース温度Ｔ1を示し、点線が上記接触熱抵抗Ｒcが増大した場合のケース温度Ｔ1を示している。

テスト指令部８０からの指令により所定の階間を無負荷運転でかご２５を走行させると、図３の(a)に示すように、下降走行→停止→上昇走行→停止を繰り返した場合の接触熱抵抗が正常値の場合における半導体モジュール１６のケース温度Ｔ1と、放熱フィン４３のフィン温度Ｔ2との差となるＴｃを測定しておいて、該Ｔｃに余裕を見込んだ基準値Ｔｒを記憶部９４に記憶されている。そして判定器９０は、上記Ｔ1，Ｔ2を測定して上記Ｔｃを求め、記憶部９４から基準値Ｔｒを読み出して上記Ｔｃと比較して上記Ｔｃが基準値Ｔｒ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。

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４を参照して説明する。図４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１１により直流にしてコンデンサ１３により直流を平滑化してインバータ１５を介してモータ１７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３３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２５の負荷が無負荷か否かを負荷検出器２７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８０からの指令により所定の階間を無負荷運転で走行させる(ステップＳ１０５)。

所定時間内であれば、演算部９２は、第１温度センサ５１，第２温度センサ５３からそれぞれ第１温度値Ｔ1、第２温度値Ｔ2を検出して第１温度値Ｔ1と第２温度値Ｔ2との温度差Ｔcを求め(ステップＳ１０７)、上記温度差Ｔcが記憶部９４から読み出した閾値Ｔｒを越えていないかを判断する(ステップＳ１０９)。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２５を最寄階に停止する(ステップＳ１１１)。
一方、ステップＳ１０９において、越えていなければ、かご２５を所定時間走行させたか否かを判断し(ステップＳ１１３)、所定時間内であれば、上記ステップＳ１０７に戻る。

実施の形態２．
本発明の他の実施の形態を図１により説明する。実施の形態１では、第１温度センサ５１，第２温度センサ５３を有しているが、本実施形態では、第１温度センサ５１のみを有し，第２温度センサ５３を備えていない。そして、判定器９０の記憶部９４には、ケース温度Ｔ1の基準値Ｔ1ｒが記憶されている。

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，図５を参照して説明する。図５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。
いま、制御部３３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２５の負荷が無負荷か否かを負荷検出器２７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８０からの指令により所定の階間を無負荷運転でかご２５を走行させ(ステップＳ１０５)、所定時間走行させたか否かを判断する(ステップＳ１１３)。

所定時間内であれば、演算部９２は、第１温度センサ５１からそれぞれ第１温度値Ｔ1を検出し(ステップＳ２０７)、上記温度Ｔ1が記憶部９４から読み出した閾値Ｔ1ｒを越えていないかを判断する(ステップＳ１０９)。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２５を最寄階に停止する(ステップＳ１１１)。

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。

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である。図１に示す半導体モジュールの断面図である。図１によるエレベーターの制御装置の動作及び各部の温度を示す波形図である。本発明の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。本発明の他の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。

符号の説明

１５インバータ、１６半導体モジュール、１７モータ、２５かご、４３放熱フィン、５１第1温度センサ、５３第２温度センサ、８０テスト指令部、９０判定器。

Claims

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、半導体素子を有する半導体モジュールと、
該半導体モジュールから発生した熱を放散させる冷却器と、
該半導体モジュールのケースの第１温度値を検出する第１温度検出手段と、
前記冷却器の第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温度値との温度差が予め定められた第１閾値を越えるか否かを判定する第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。
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、半導体素子を有する半導体モジュールと、
該半導体モジュールから発生した熱を放散させる冷却器と、
該半導体モジュールのケースの第１温度値を検出する第１温度検出手段と、
前記第１温度値が予め定められた第２閾値を越えるか否かを判定する第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。
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を、
備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のエレベーターの制御装置。