JP2010058865A - エレベーターの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子を含む電力変換装置を備えたエレベーターの制御装置において、前記半導体素子の寿命を延ばす。
【解決手段】エレベーターかご９を運転する交流電動機６を駆動制御するインバータ４を有するエレベーターの制御装置で、エレベーターかご９の負荷を検出するかご負荷検出装置１１と、かご負荷検出装置１１により検出されるかご負荷とエレベーターの複数の運転パターンによって交流電動機６の加速度を指定する加速度指定テーブル７とを備え、加速度指定テーブル７に指定された交流電動機６の加速度は、インバータ４に含まれる半導体素子のジャンクション温度リップルあるいはベース板温度リップルにより規制される。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体素子を含むインバータ装置などの電力変換装置を備えたエレベーターの制御装置に関するものである。

一般に、半導体素子を含む電力変換装置、例えば、インバータ装置を備えたエレベーターの制御装置は、三相交流電源を整流器により整流して直流に変換し、変換された直流をコンデンサで平滑したのち、可変電圧可変周波数制御のインバータ装置で交流電力に変換して三相誘導電動機を制御している。そして、三相誘導電動機は、減速機等を介して直結された巻上機を回転させ、巻上機に対してロープでつるべ式に構成されたエレベーターかごとカウンターウェイトを昇降させるように構成されている。

このように構成された制御装置によりエレベーターの運転が継続されると、インバータ装置に含まれる半導体素子の発熱損失が徐々に蓄積されることになり、半導体素子の放熱面温度が上昇して遂には半導体素子が熱破壊に至る。

このような半導体素子の熱破壊を防止するために、半導体素子に対する負荷を軽減する装置として、半導体素子のスイッチングする時の瞬時のスイッチングロスを演算するスイッチングロス演算器と、半導体素子がオンし、一定電流が流れている時の瞬時のオンロスを演算するオンロス演算器と、を備え、これらスイッチングロス及びオンロスより瞬時のジャンクション温度上昇を推定し、このジャンクション温度に応じて半導体素子に対する負荷を軽減するようにしたエレベーターの制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２５５４４２号公報（要約の欄、図１）

前記特許文献に開示された技術によれば、半導体素子のスイッチングロス及びオンロスより瞬時のジャンクション温度上昇を推定することにより、ジャンクション温度に応じて半導体素子に対する負荷を軽減することが可能となる。しかし、この特許文献に開示された技術では、ジャンクション温度リップルについては考慮されておらず、半導体素子の寿命を延ばすには不十分であるという課題があった。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、半導体素子を含む電力変換装置を備えたエレベーターの制御装置において、前記半導体素子の寿命を延ばすことを目的とするエレベーターの制御装置を提供するものである。

この発明に係るエレベーターの制御装置は、エレベーターかごを運転する交流電動機を駆動制御する電力変換装置を有するエレベーターの制御装置であって、前記エレベーターかごの負荷を検出するかご負荷検出装置と、前記かご負荷検出装置により検出されるかご負荷とエレベーターの複数の運転パターンによって前記交流電動機の加速度を指定する加速度指定テーブルと、を備え、前記加速度指定テーブルに指定された前記交流電動機の加速度は、前記電力変換装置に含まれる半導体素子のジャンクション温度リップルあるいはベース板温度リップルにより規制されるものである。

この発明に係るエレベーターの制御装置によれば、エレベーターの制御装置に備えられた電力変換装置に含まれる半導体素子の寿命を延ばすことが可能となる。

以下、添付の図面を参照して、この発明に係るエレベーターの制御装置について好適な実施の形態を説明する。なお、この発明はこれらにより限定されるものではない。

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示すブロック構成図である。図１において、交流電源１はコンバータ２で直流に変換され、平滑コンデンサ３により平滑されて電力変換装置、例えば、可変電圧可変周波数制御のインバータ４に供給される。インバータ４はＩＧＢＴなどの半導体素子を含んで構成されており、制御装置５の指令により動作し、供給された直流を所望電圧所望周波数の交流に変換して三相誘導電動機（以下、電動機と称する。）６を駆動制御する。

制御装置５は、後述するエレベーターかご（以下、かごと称する。）の負荷とエレベーターの複数の運転パターンに基づく加速度をテーブルとして有する加速度指定テーブル７からの信号を得てインバータ４に指令を与え、電動機６を駆動制御する。なお、加速度指定テーブル７では、初期条件として一定の加速度が指定されるように構成されている。

電動機６が駆動制御することにより、電動機６に直結された巻上機８が回転し、巻上機８を介してかご９、およびカウンターウェイト１０が昇降する。かご９には、かご９の負荷を検出するかご負荷検出装置１１が設けられており、インバータ４と電動機６との間には、電動機６に流れる電流を検出する電流検出手段、例えば、電流検出器１２が設けられている。インバータ４には、インバータ４を構成する半導体素子のベース板温度を検出する温度検出手段、例えば、温度検出器１３が設けられている。また、温度算出手段１４が設けられており、この温度算出手段１４は、温度検出器１３で検出された半導体素子のベース板温度と電流検出器１２により検出された電動機電流とから、半導体素子のジャンクション温度リップルあるいは半導体素子のベース板温度リップルを算出し、算出結果に基づき加速度指定テーブル７の加速度を変更するように構成されている。

実施の形態１に係るエレベーターの制御装置は前記のように構成されており、次に動作について説明する。電動機６を駆動して巻上機６を回転させ、エレベーターの走行を継続させた結果、インバータ４に含まれる半導体素子の発熱損失が徐々に蓄積され、温度算出手段１４で算出される半導体素子のジャンクション温度リップルあるいは半導体素子のベース板温度リップルが規定値以上となった場合、温度算出手段１４はそのときのかご負荷と運転パターンにおける加速度を、半導体素子のジャンクション温度リップルあるいは半導体素子のベース板温度リップルが上記規定値となる前の加速度より小さくするように加速度指定テーブル７の値を変更し、今後同様の走行時には変更した加速度にて走行するようにする。ここで、前記規定値は、インバータ４の半導体素子に必要とされる寿命から決定される値である。

次に、加速度を小さくすることにより、インバータ４の半導体素子のジャンクション温度リップルあるいはベース板温度リップルが小さくなることについて、図２を用いて説明する。図２はエレベーターの回生運転時と力行運転時におけるインバータ４の半導体素子のジャンクション温度変動あるいはベース板温度変動を示す図である。

図２において、インバータ４の半導体素子のジャンクション温度リップルあるいはベース板温度リップルΔＴが大きいほど半導体素子の寿命が短くなることが一般的に知られている。図に示すように、かご９の負荷とカウンターウェイト１０のアンバランス量が大きくなると、力行運転の加速時や回生運転の減速時には、インバータ４の半導体素子に大きな電流が流れるため、温度変動の傾きが大きくなる。そこで、加速度を制限することにより温度変動の傾きを抑えれば、加速時間や減速時間は長くなるが、加減速中に半導体素子に流れる電流は小さくなる。発生損失は電流の２乗に比例するため、加減速中の半導体素子の温度上昇は小さくなり、結果として前記温度リップルΔＴは小さくなる。その結果、半導体素子の寿命を延ばすことが可能となる。

以上のように、実施の形態１に係るエレベーターの制御装置によれば、インバータ４の半導体素子のジャンクション温度リップルあるいはベース板温度リップル小さくし、その結果、インバータ４の半導体素子の寿命を延ばすことができる。

実施の形態２．
次に、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について説明する。図３は実施の形態２に係るエレベーターの制御装置を示すブロック構成図である。実施の形態２に係るエレベーターの制御装置は、加速度指定テーブル３０が有する加速度の値を、予めインバータ４の半導体素子のジャンクション温度リップルあるいはベース板温度リップルを規定値以下に制限する値に設定したものである。また、実施の形態２においては、実施の形態１における電流検出器１２、温度検出器１３、温度算出手段１４が省略されている。なお、その他の構成並びに動作については、実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。

前記の実施の形態２に係るエレベーターの制御装置によれば、加速度指定テーブル３０が有する加速度の値を、予めインバータ４の半導体素子のジャンクション温度リップルあるいはベース板温度リップルを規定値以下に制限する値に設定することにより、実施の形態１における電流検出器１２、温度検出器１３、温度算出手段１４を省略した上で、インバータ４の半導体素子のジャンクション温度リップルあるいはベース板温度リップル小さくし、その結果、インバータ４の半導体素子の寿命を延ばすことができる。

なお、前記各実施の形態においては、電力変換装置としてインバータを例に挙げて説明したが、コンバータなどに含まれる半導体素子にも適用も可能であり、この発明は、その主旨を逸脱しない諸種の設計的変更をも包摂するものである。

この発明に係るエレベーターの制御装置は、半導体素子からなるインバータなどの電力変換装置により三相誘導電動機を駆動制御し、巻上機に対してロープでつるべ式に構成されたエレベーターかごとカウンターウェイトを昇降させるエレベーターに利用できる。

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示すブロック構成図である。 エレベーターの回生運転時と力行運転時におけるインバータの半導体素子のジャンクション温度変動あるいはベース板温度変動を示す図である。 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を示すブロック構成図である。

符号の説明

１ 交流電源
２ コンバータ
３ 平滑コンデンサ
４ インバータ
５ 制御装置
６ 三相誘導電動機
７、３０ 加速度指定テーブル
８ 巻上機
９ エレベーターかご
１０ カウンターウェイト
１１ かご負荷検出装置
１２ 電流検出器
１３ 温度検出器
１４ 温度算出手段

Claims (3)

1. エレベーターかごを運転する交流電動機を駆動制御する電力変換装置を有するエレベーターの制御装置であって、
   前記エレベーターかごの負荷を検出するかご負荷検出装置と、
   前記かご負荷検出装置により検出されるかご負荷とエレベーターの複数の運転パターンによって前記交流電動機の加速度を指定する加速度指定テーブルと、を備え、
   前記加速度指定テーブルに指定された前記交流電動機の加速度は、前記電力変換装置に含まれる半導体素子のジャンクション温度リップルあるいはベース板温度リップルにより規制されることを特徴とするエレベーターの制御装置。
2. 前記電力変換装置に含まれる半導体素子のべース板温度を検出する温度検出手段と、
   前記交流電動機の電流を検出する電流検出手段と、
   前記温度検出手段と前記電流検出手段の検出値から前記半導体素子のジャンクション温度リップルあるいはベース板温度リップルを算出する温度算出手段と、
   を備え、
   前記温度算出手段の算出結果が規定値以上となった場合に、前記加速度指定テーブルに指定された前記交流電動機の加速度を、上記規定値になる前の加速度より小さくする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。
3. 前記加速度指定テーブルに指定された前記交流電動機の加速度は、前記電力変換装置に含まれる半導体素子のジャンクション温度リップルあるいはベース板温度リップルが規定値を超えないようにあらかじめ指定された値である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。

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