JP2012036003A - Control device for elevator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、三相交流モータを備えたエレベータの制御装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an elevator control apparatus including a three-phase AC motor.
通常、エレベータでは、三相交流モータを乗りかごの駆動手段として備えている。この三相交流モータは、三相の巻線を有し、これらを順に励磁していくことで回転する。この三相交流モータを回転駆動するための装置として、三相出力型のインバータが用いられる。 Usually, an elevator is provided with a three-phase AC motor as driving means for a car. This three-phase AC motor has three-phase windings, and rotates by exciting them sequentially. As a device for rotationally driving the three-phase AC motor, a three-phase output type inverter is used.
このインバータには、三相交流モータの三相の巻線に正および負の電流を流すための6個(1相2個×3)のスイッチング素子が設けられており、そのうちの1つでも断線した状態にあると、モータは正常に回転せず、エレベータ(乗りかご)は異常な振動を発しながら走行することになる。 This inverter is provided with 6 switching elements (2 per phase x 3) for passing positive and negative currents through the three-phase windings of a three-phase AC motor. In this state, the motor does not rotate normally, and the elevator (car) travels with abnormal vibration.
このような断線による素子故障のことを「オフモード故障」または「オープンモード故障」と呼ぶ。これに対し、各素子のいずれかが短絡した状態での故障のことを「オンモード故障」あるいは「短絡モード故障」と呼ぶ。 An element failure due to such disconnection is referred to as an “off mode failure” or an “open mode failure”. On the other hand, a failure in a state where one of the elements is short-circuited is referred to as an “on-mode failure” or a “short-circuit failure”.
オンモード故障であれば、過大な電流がモータに流れるため、その電流を検知することで故障の有無を判断できる。ところが、オフモード故障の場合には、電流検知では分からない。そこで、エレベータの走行時に異常な速度を検出した場合に、オフモード故障の可能性を考えて、エレベータを緊急停止させるといった方法が一般的に用いられている。 If it is an on-mode failure, an excessive current flows through the motor, and therefore the presence or absence of the failure can be determined by detecting the current. However, in the case of an off-mode failure, current detection is not known. Therefore, a method is generally used in which, when an abnormal speed is detected during the traveling of the elevator, the elevator is stopped immediately in consideration of the possibility of an off-mode failure.
なお、スイッチング素子が故障した場合に備え、予備のスイッチング素子の並列追加しておき、これらのスイッチング素子を選択的に切り替えて使用する方法もある。 In addition, there is a method in which spare switching elements are added in parallel and these switching elements are selectively switched and used in case a switching element fails.
しかしながら、インバータがオンモード故障している状態でエレベータを走行させると、異常な振動が発生し、危険である。また、走行中に異常速度を検出して緊急停止する方法では、乗客が転倒するなどの可能性があり、好ましくない。 However, if the elevator is driven in a state where the inverter is in the on-mode failure, abnormal vibration occurs, which is dangerous. In addition, the method of detecting an abnormal speed while traveling and performing an emergency stop is not preferable because there is a possibility that the passenger falls.
そこで、走行前にインバータの素子故障を確実に検出して、乗客の安全を確保することが求められる。 Therefore, it is required to reliably detect an element failure of the inverter before traveling to ensure passenger safety.
本実施形態に係るエレベータの制御装置は、三相交流モータの駆動により乗りかごを昇降動作させるエレベータの制御装置において、上記三相交流モータの三相を順次駆動するための複数のスイッチング素子を有するインバータと、上記三相交流モータの各相に流れる電流値を測定する電流測定手段と、上記乗りかごの走行前に、上記三相交流モータの三相のうちの二相の組み合わせに対して電流が流れるように上記インバータの各素子を順に動作させたときの上記電流測定手段の測定結果に基づいて上記インバータの故障の有無を検出するインバータ故障検出手段と、このインバータ故障検出手段によって上記インバータの故障が検出された場合に上記乗りかごの走行を禁止制御する運転制御手段とを具備したことを特徴とする。 An elevator control apparatus according to the present embodiment is an elevator control apparatus that moves a car up and down by driving a three-phase AC motor, and includes a plurality of switching elements for sequentially driving the three phases of the three-phase AC motor. An inverter, a current measuring means for measuring a current value flowing in each phase of the three-phase AC motor, and a current for a combination of two phases of the three phases of the three-phase AC motor before traveling of the car Inverter failure detection means for detecting the presence or absence of failure of the inverter based on the measurement result of the current measurement means when each element of the inverter is operated in order so that current flows, and the inverter failure detection means And a driving control means for prohibiting the traveling of the car when a failure is detected.
以下、図面を参照して実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。なお、図中のDE1〜3は減算器、AD1〜2は加算器を示している。また、「SPC」は速度制御指令、「WTC」は荷重吊り合いトルク電流指令、「ICHK」は素子故障確認指令である。これらは、主制御装置に相当する運転制御装置30から出力される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an elevator control device according to the first embodiment. In the figure, DE1 to DE3 denote subtracters, and AD1 to AD2 denote adders. “SPC” is a speed control command, “WTC” is a load balancing torque current command, and “ICHK” is an element failure confirmation command. These are output from the
本装置では、電動機として三相交流モータ1を備え、そのモータ駆動手段として、インバータ4を含む各制御機器が設けられている。三相交流モータ1は、U相,V相,W相の三相の巻線を有し、これらを順に励磁することで回転する。
In this apparatus, a three-
この三相交流モータ1の回転軸にシーブ1aが回転自在に取り付けられ、そのシーブ1aと三相交流モータ1をつなぐ回転シャフトを制動するように電磁ブレーキ1bが配設されている。このシーブ1aにはロープ1cが巻き掛けられており、そのロープ1cの一端には乗りかご2、他端には吊り合い重り(カウンタウエイト)3が連結されている。
A
三相交流モータ1が駆動されると、シーブ1aが回転し、それに伴いロープ1cを介して乗りかご2と吊り合い重り3がつるべ式に昇降動作する。なお、このとき、電磁ブレーキ1bはシーブ1aから離間した状態にある。
When the three-
また、三相交流モータ1の回転軸には回転位相検出器5が取り付けられている。この回転位相検出器5は、三相交流モータ1の回転子の位相「θ」を検出する。この回転位相検出器5の位相信号「θ」は、微分器15にて微分され、現在速度を示す速度信号「V」として速度制御系にフィードバックされる。
A
速度制御器8は、微分器15から出力される速度信号「V」と速度指令演算器7から出力される速度指令「V*」の目標速度との差分信号に基づいて、三相交流モータ1の回転速度を目標速度に追従させるためのトルク電流を算出し、これをトルク電流指令「Iq*」として電流制御器9に出力する。電流制御器9は、速度制御器8で算出されたトルク電流に対応した電圧を三相交流モータ1に供給するための電圧指令「Vq*」を出力する。
The
一方、三相交流モータ1を構成するU相,V相,W相のうちの任意の二相(ここではU相とW相)に電流検出器10a,10bが設けられている。インバータ4の電圧供給によって三相交流モータ1が駆動されると、U相とW相に流れる電流「Iu」,「Iw」が電流検出器10a,10bにて検出される。
On the other hand,
なお、三相交流モータ1では、三相の電流値を合計するとゼロになる特性を有する。したがって、V相の電流「Iv」については、下記の(1)式に従って算出することができる。
The three-
Iv=−Iu−Iw …(1)
3軸/2軸変換器11は、電流検出器10a,10bにて検出された電流「Iu」、「Iw」と、回転位相検出器5の位相信号「θ」を使って、U相,V相,W相に対する3軸電流をトルク電流Iqとその直行軸電流「Id」の2軸電流に変換する。このときの変換式を下記の(2)式に示す。
The 3-axis / 2-
ここで、三相交流モータ1が永久磁石同期電動機である場合、位相信号θが0°で、Iu=I,Iv=−I/2,Iw=−I/2の電流が流れるときに、永久磁石に最大のトルクが発生するように設定されている。
Here, when the three-
この2軸電流のうち、電流「Id」はId*(=0)に追従するように、電流「Iq」は速度制御器8からのトルク電流指令「Iq*」に追従するように、電流制御器9で2軸電圧指令「Vd*」、「Vq*」が演算される。
Of these two-axis currents, current control is performed so that the current “Id” follows Id * (= 0) and the current “Iq” follows the torque current command “Iq * ” from the
また、2軸/3軸変換器12は、上記2軸電圧指令「Vd*」,「Vq*」を3軸電圧指令「Vu*」,「Vv*」,「Vw*」に変換して、ゲート駆動回路6介してインバータ4に出力する。このときの変換式を下記の(3)式に示す。
インバータ4は、例えばPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)などの方式を用いて三相交流モータ1に対して所要の電圧を供給する。
The
図2にインバータ4の構成を示す。
+側(P)の相をUVW、−側(N)の相をXYZと表記する。なお、図中のLU,LV,LWは三相交流モータ1の三相のコイル、RU,RV,RWは抵抗である。
FIG. 2 shows the configuration of the
The + side (P) phase is expressed as UVW, and the-side (N) phase is expressed as XYZ. In the figure, LU, LV, and LW are three-phase coils of the three-
インバータ4には、U相−X相のスイッチング素子Qu,Qx、V相−Y相のスイッチング素子Qv,Qy、W相−Z相のスイッチング素子Qw,Qzがそれぞれに2つ1組で設けられている。QuはU相の+側,QxはU相の−側に設けられたスイッチング素子である。同様に、QvはV相の+側,QyはV相の−側に設けられたスイッチング素子、QwはW相の+側,QzはW相の−側に設けられたスイッチング素子である。
The
ゲート駆動回路6は、これらのスイッチング素子Qu,Qx,Qv,Qy,Qw,Qzを選択的にオン/オフするためのゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを出力する。
The
また、乗りかご2の下部には、かご内の積載荷重を検出するための荷重検出器13が設置されている。この荷重検出器13にて検出された荷重信号Wtは、重量比較器14に与えられる。重量比較器14では、この荷重信号Wtに基づいて乗りかご2と吊り合い重り3との重量差を算出する。荷重吊り合いトルク電流指令「WTC」がオンすると、上記重量差に応じたアンバランストルクが1次遅れローパスフィルタ16を通して吊り合いトルク電流指令「Ibl*」として出力される。
In addition, a
また、速度異常検出器20は、速度指令演算器7の速度指令「V*」と微分器15から出力される速度信号「V」との差が一定値を超えた場合に速度異常であると判断し、速度異常検出信号「SP_ERR」を運転制御装置31に出力する。運転制御装置31は、この速度異常検出信号「SP_ERR」を入力すると、直ちにモータ1の駆動を停止制御して、エレベータ(乗りかご2)を緊急停止する。
Further, the
さらに、本装置には、インバータ4のオフモード故障を検出するための構成要素として、インバータ故障検出装置30が備えられている。
Further, the present apparatus is provided with an inverter
インバータ故障検出装置30は、エレベータの走行前、つまり、乗りかご2が各階で走行を開始する直前に、三相交流モータ1の三相の巻線のうちの二相の組み合わせに対して正または負の電流が流れるように電圧を印加したときの電流測定結果に基づいてオフモード故障の有無を検出する。運転制御装置31は、このインバータ故障検出装置30によってオフモード故障が検出された場合に、三相交流モータ1の駆動を中止して、乗りかご2の走行を禁止する。
The inverter
以下に、このインバータ4のオフモード故障に関する本装置の処理動作について詳しく説明する。
Hereinafter, the processing operation of the present apparatus relating to the off-mode failure of the
図3はエレベータ走行時の処理の流れを説明するためのフローチャート、図4はインバータの素子故障確認処理の流れを説明するためのフローチャートである。なお、これらのフローチャートで示される処理は、基本的に主制御装置である運転制御装置30の下で実行される。
FIG. 3 is a flow chart for explaining the flow of processing during elevator travel, and FIG. 4 is a flow chart for explaining the flow of inverter element failure confirmation processing. The processes shown in these flowcharts are basically executed under the
(a)インバータ4が正常な場合(オフモード故障していない場合)
図5はエレベータ走行時の各信号の状態を示すタイミングチャート、図6はインバータ故障確認時(正常な場合)の各信号の状態を示すタイミングチャートである。
(A) When
FIG. 5 is a timing chart showing the state of each signal during elevator traveling, and FIG. 6 is a timing chart showing the state of each signal at the time of inverter failure confirmation (when normal).
また、図7はインバータ4が正常な場合での各相のスイッチング素子と電流の流れとの関係を示す図である。図7(a)はU相とY相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図(b)はW相とX相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図(c)はV相とZ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態を示している。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between each phase switching element and the current flow when the
今、エレベータの乗りかご2がある階で停止しているものとする。このとき、乗りかご2がアンバランス方向に動かないように、電磁ブレーキ1bがシーブ1aに当接している。この状態で、図5に示すように、運転制御装置31から走行開始指令「RUN」が出力されると(ステップS1)、素子故障確認指令「ICHK」がオンして(ステップS1)、乗りかご2の走行前にインバータ素子故障処理が実行される(ステップS3)。
Assume that the
インバータ素子故障処理では、まず、U相,Y相のスイッチング素子Qu,Qyの故障有無を確認するために、図6のt1のタイミングに示すように、ゲート駆動回路6からゲート信号Gu,Gyが出力される(ステップS11)。これにより、図7(a)に示すように、スイッチング素子Qu,Qyがオンし、矢印の方向に電流が流れる。
In the inverter element failure processing, first, in order to confirm the presence / absence of a failure in the switching elements Qu and Qy of the U phase and the Y phase, the gate signals Gu and Gy are received from the
このとき、三相交流モータ1の巻線に流れるU相の電流Iuが電流検出器10aによって検出される。インバータ故障検出装置30は、その電流Iuの絶対値と予め設定された基準値「Ichk*」とを比較する(ステップS12)。なお、「Ichk*」の値は、電流が流れているか否かを判定するためにはゼロでも良いが、ノイズを考慮すると、ゼロより少し上の値に設定しておくことが好ましい。
At this time, the U-phase current Iu flowing through the windings of the three-
電流Iuの絶対値が基準値「Ichk*」以上であれば(ステップS12のYes)、続いてX相,W相のスイッチング素子Qx,Qwの故障有無を確認するために、図6のt2のタイミングに示すように、ゲート駆動回路6からゲート信号Gx,Gwが出力される(ステップS13)。これにより、図7(b)に示すように、スイッチング素子Qx,Qwがオンし、矢印の方向に電流が流れる。 If the absolute value of the current Iu is equal to or greater than the reference value “Ichk *” (Yes in step S12), then, in order to confirm whether or not the X-phase and W-phase switching elements Qx and Qw are faulty, at t2 in FIG. As shown in the timing, the gate signals Gx and Gw are output from the gate drive circuit 6 (step S13). Accordingly, as shown in FIG. 7B, the switching elements Qx and Qw are turned on, and a current flows in the direction of the arrow.
このとき、三相交流モータ1の巻線に流れるW相の電流Iwが電流検出器10bで検出される。インバータ故障検出装置30は、その電流Iwの絶対値と予め設定された基準値「Ichk*」とを比較する(ステップS14)。
At this time, the W-phase current Iw flowing through the winding of the three-
その結果、電流Iwの絶対値が基準値「Ichk*」以上であれば(ステップS14のYes)、続いてV相,Z相のスイッチング素子Qv,Qzの故障有無を確認するために、図6のt3のタイミングに示すように、ゲート駆動回路6からゲート信号Gv,Gzが出力される(ステップS15)。これにより、図7(c)に示すように、スイッチング素子Qv,Qzがオンし、矢印の方向に電流が流れる。 As a result, if the absolute value of the current Iw is greater than or equal to the reference value “Ichk *” (Yes in step S14), then, in order to confirm whether or not the V-phase and Z-phase switching elements Qv and Qz are faulty, FIG. As shown at the timing t3, the gate signals Gv and Gz are output from the gate drive circuit 6 (step S15). Accordingly, as shown in FIG. 7C, the switching elements Qv and Qz are turned on, and a current flows in the direction of the arrow.
三相交流モータ1の巻線に流れるV相の電流Ivについては、電流検出器10a,10bの検出値を用いて、Iv=−Iu−Iwとして算出する。その結果、電流Ivの絶対値が基準値「Ichk*」以上であれば(ステップS16のYes)、インバータ4の各素子は正常であると判断されて、通常の運転処理が実行される。
The V-phase current Iv flowing through the windings of the three-
このような走行前のインバータ素子故障処理により、インバータ4の各素子が正常であると判断されると、図3に示すように、荷重吊り合いトルク電流指令「WTC」がオンする(ステップS4)。これに伴い、乗りかご2と吊り合い重り3との重量差に応じたアンバランストルクが1次遅れローパスフィルタ16を通して吊り合いトルク電流指令「Ibl*」として出力される(ステップS5)。
When it is determined that each element of the
吊り合いトルク電流指令「Ibl*」は、q軸電流指令「Iq*」として電流制御器9に与えられる。この吊り合いトルク電流指令「Ibl*」が確立すると、速度制御指令「SPC」がオンする(ステップS6)。これにより、速度指令演算器7と速度制御器8が起動され、三相交流モータ1が所定の速度で駆動される(ステップS7)。このとき、電磁ブレーキ1bは開放状態にあり、三相交流モータ1の駆動に伴い、乗りかご2がロープ1cを介して上昇方向または下降方向に移動する。
The suspension torque current command “Ibl * ” is given to the
乗りかご2が目的階に到着して停止すると(ステップS8のYes)、走行開始指令「RUN」,荷重吊り合いトルク電流指令「WTC」,速度制御指令「SPC」をオフして、次の走行に備える(ステップS9)。
When the
(b)インバータ4がオフモード故障している場合
図8はエレベータ走行時の各信号の状態を示すタイミングチャートである。図9はインバータ故障確認時(故障している場合)の各信号の状態を示すタイミングチャートである。図中の点円の部分が電流を検知できなかった箇所を示している。
(B) When the
また、図10はインバータ4がオフモード故障している場合での各相のスイッチング素子と電流の流れとの関係を示す図である。図10(a)はU相とY相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図(b)はW相とX相のスイッチング素子をオンさせたときの状態を示している。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the switching element of each phase and the current flow when the
今、エレベータの乗りかご2がある階で停止しているものとする。このとき、乗りかご2がアンバランス方向に動かないように、電磁ブレーキ1bがシーブ1aに当接している。この状態で、図8に示すように、運転制御装置31から走行開始指令「RUN」が出力されると(ステップS1)、素子故障確認指令「ICHK」がオンして(ステップS1)、乗りかご2の走行前にインバータ素子故障処理が実行される(ステップS3)。
Assume that the
インバータ素子故障処理では、まず、U相,Y相のスイッチング素子Qu,Qyの故障有無を確認するために、図9のt1のタイミングに示すように、ゲート駆動回路6からゲート信号Gu,Gyが出力される(ステップS11)。これにより、図10(a)に示すように、スイッチング素子Qu,Qyがオンし、矢印の方向に電流が流れる。
In the inverter element failure processing, first, in order to confirm the presence / absence of failure of the switching elements Qu and Qy of the U phase and the Y phase, the gate signals Gu and Gy are received from the
このとき、三相交流モータ1の巻線に流れるU相の電流Iuが電流検出器10aによって検出される。インバータ故障検出装置30は、その電流Iuの絶対値と予め設定された基準値「Ichk*」とを比較する(ステップS12)。
At this time, the U-phase current Iu flowing through the windings of the three-
電流Iuの絶対値が基準値「Ichk*」以上であれば(ステップS12のYes)、続いてX相,W相のスイッチング素子Qx,Qwの故障有無を確認するために、図9のt2のタイミングに示すように、ゲート駆動回路6からゲート信号Gx,Gwが出力される(ステップS13)。これにより、図10(b)に示すように、スイッチング素子Qx,Qwがオンし、矢印の方向に電流が流れる。 If the absolute value of the current Iu is greater than or equal to the reference value “Ichk *” (Yes in step S12), then, in order to confirm whether or not the X-phase and W-phase switching elements Qx and Qw are faulty, As shown in the timing, the gate signals Gx and Gw are output from the gate drive circuit 6 (step S13). Accordingly, as shown in FIG. 10B, the switching elements Qx and Qw are turned on, and a current flows in the direction of the arrow.
このとき、三相交流モータ1の巻線に流れるW相の電流Iwが電流検出器10bで検出される。インバータ故障検出装置30は、その電流Iwの絶対値と予め設定された基準値「Ichk*」とを比較する(ステップS14)。
At this time, the W-phase current Iw flowing through the winding of the three-
ここで、電流Iwの絶対値が基準値「Ichk*」未満であった場合には(ステップS14のNo)、インバータ故障検出装置30は、X相,W相のスイッチング素子Qx,Qwのどちらか一方あるいは両方がオフモード故障つまり断線しているものと判断し、故障検出信号を運転制御装置31に出力する。運転制御装置31では、この故障検出信号を受信すると、三相交流モータ1の駆動を停止し、乗りかご2の走行を禁止制御する(ステップS17)。
Here, when the absolute value of the current Iw is less than the reference value “Ichk *” (No in step S14), the inverter
なお、ここでは、「U相,Y相」→「X相,W相」→「V相,Z相」の順に正または負に駆動して、それぞれの電流の流れをチェックしたが、特にその順番に限定されるものではなく、別の順にチェックすることでも良い。 In this case, the current flow was checked by driving positively or negatively in the order of “U phase, Y phase” → “X phase, W phase” → “V phase, Z phase”. It is not limited to the order, but may be checked in another order.
このように第1の実施形態では、乗りかご2が走行する前に、三相交流モータ1の三相のうちの二相の組み合わせに対して正または負の電流が流れるように、3パターンの組み合わせでインバータ4の各スイッチング素子を順に動作させることで、オフモード故障を検出することができ、オフモード故障を検出した場合には直ちに走行を禁止して乗客の安全を確保することができる。
As described above, in the first embodiment, before the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
上記第1の実施形態では、インバータ4のオフモード故障の有無を検出することはできても、どの素子が故障しているかまでは分からない。第2の実施形態では、故障箇所の特定と発報について説明する。
In the first embodiment, the presence or absence of an off-mode failure of the
図11は第2の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。なお、上記第1の実施形態における図1と同じ部分には同一符号を付して、その説明を省略するものとする。 FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an elevator control device according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as FIG. 1 in the said 1st Embodiment, and the description shall be abbreviate | omitted.
第2の実施形態では、運転制御装置31から出力される素子故障確認指令「ICHK」により、三相交流モータ1の三相のうちの二相の組み合わせに対して正および負の電流が流れるようにインバータ4の各スイッチング素子を順に動作させて、故障箇所を特定するように構成されている。
In the second embodiment, the element failure confirmation command “ICHK” output from the
また、運転制御装置31に発報装置32が接続されており、インバータ4のオフモード故障が検出された際に、その故障箇所を含めて故障の発生を監視センタ33に発報するように構成されている。
In addition, a
監視センタ33は、各地域に存在するエレベータの運転状態を通信ネットワークを介して遠隔監視しており、何らかの異常を検知した際に保守員を現場に派遣するなどの対処を行う。発報装置32は、この監視センタ33に対する通信機能を有する。
The
以下に、第2の実施形態の動作について詳しく説明する。
図12は第2の実施形態におけるインバータ素子故障確認処理の流れを説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、図3のステップS2で実行される。
The operation of the second embodiment will be described in detail below.
FIG. 12 is a flowchart for explaining the flow of the inverter element failure confirmation process in the second embodiment. The process of this flowchart is executed in step S2 of FIG.
図13は第2の実施形態におけるンバータ故障確認時(故障している場合)の各信号の状態を示すタイミングチャートである。図中の点円の部分が電流を検知できなかった箇所を示している。 FIG. 13 is a timing chart showing the state of each signal when an inverter failure is confirmed (when a failure occurs) in the second embodiment. The point circles in the figure indicate the places where no current was detected.
上述したように、インバータ4には、U相−X相のスイッチング素子Qu,Qx、V相−Y相のスイッチング素子Qv,Qy、W相−Z相のスイッチング素子Qw,Qzがそれぞれに2つ1組で設けられている。乗りかご2の走行前に、これらの素子の故障の有無を確認するために素子故障確認指令「ICHK」が出力され、図12に示すインバータ素子故障確認処理が実行される。
As described above, the
すなわち、ゲート駆動回路6からGu,Gy、Gx,Gw、Gv,Gz、Gx,Gv、Gu,Gz、Gy,Gwのゲート信号が順に出力され(図13のt1〜t6参照)、インバータ故障検出装置30にて三相交流モータ1の各相に流れる電流の絶対値が予め設定されたIchk*以上であるか否かが判断される(ステップS21〜32)。
That is, gate signals of Gu, Gy, Gx, Gw, Gv, Gz, Gx, Gv, Gu, Gz, Gy, and Gw are sequentially output from the gate drive circuit 6 (see t1 to t6 in FIG. 13), and inverter failure detection is performed. It is determined whether or not the absolute value of the current flowing in each phase of the three-
この場合、三相交流モータ1のU相の電流Iuは電流検出器10aによって検出され、W相の電流Iwは電流検出器10bで検出される。また、V相の電流Ivは、電流検出器10a,10bの検出値を用いて、Iv=−Iu−Iwより算出される。ここで、電流の絶対値がIchk*未満となった場合、インバータ故障検出装置30は、該当する相のエラー信号を図示せぬメモリにセットする(ステップS41〜S46)。
In this case, the U-phase current Iu of the three-
図14および図15に具体例を示す。
図14および図15はインバータ4がオフモード故障している場合での各相のスイッチング素子と電流の流れとの関係を示す図である。図14(a)はU相とY相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図(b)はW相とX相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図(c)はV相とZ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態を示している。図15(a)はV相とX相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図(b)はU相とZ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図(c)はW相とY相のスイッチング素子をオンさせたときの状態を示している。
A specific example is shown in FIGS.
FIG. 14 and FIG. 15 are diagrams showing the relationship between the switching element of each phase and the current flow when the
今、X相のスイッチング素子Qxがオフモード故障している場合を想定する。ゲート信号Gx,Gwの出力時にX相,W相のいずれかのスイッチング素子が故障しているものと判断されて、エラー信号ERRx1,ERRw1がセットされる(ステップS42)。 Assume that the X-phase switching element Qx has an off-mode failure. When the gate signals Gx and Gw are output, it is determined that one of the X-phase and W-phase switching elements has failed, and the error signals ERRx1 and ERRw1 are set (step S42).
続いて、ゲート信号Gx,Gvの出力時にX相,V相のいずれかのスイッチング素子が故障しているものと判断されて、エラー信号ERRx2,ERRv2がセットされる(ステップS44)。 Subsequently, when the gate signals Gx and Gv are output, it is determined that either the X-phase or V-phase switching element has failed, and the error signals ERRx2 and ERRv2 are set (step S44).
インバータ故障検出装置30は、上記ステップS41〜S46の結果をAND演算し、インバータ4の故障箇所の判定を行う(ステップS47)。
The inverter
図14(b)および図15(a)に示すように、X相のスイッチング素子Qxがオフモード故障している場合には、
ERRx=ERRx1∩ERRx2
=1∩1
=1
となり、「Qxの故障」と判断されることになる。
As shown in FIG. 14B and FIG. 15A, when the X-phase switching element Qx has an off-mode failure,
ERRx = ERRx1∩ERRx2
= 1∩1
= 1
Thus, it is determined as “Qx failure”.
このようにして、インバータ4のいずれか1相以上の故障が検出されると(ステップS48のYes)、故障箇所を特定した故障検出信号が運転制御装置31に出力される。運転制御装置31は、この故障検出信号を受信すると、三相交流モータ1の駆動を停止し、乗りかご2の走行を禁止制御する(ステップS49)。
In this way, when a failure in one or more phases of the
また、運転制御装置31は、発報装置32を起動して、監視センタ33に対してインバータ4の故障を発報する(ステップS50)。その際、故障箇所を含めて発報することで、監視センタ33から現場に派遣された保守員は、インバータ4に組み込まれている6つの素子を1つずつ確認しなくても、故障している素子を特定してすぐに修理することができる。
In addition, the
なお、ここでは、「U相,Y相」→「X相,W相」→「V相,Z相」の順に正および負に駆動して、それぞれの電流の流れをチェックしたが、特にその順番に限定されるものではなく、別の順にチェックすることでも良い。 Here, the current flow was checked by driving positively and negatively in the order of “U phase, Y phase” → “X phase, W phase” → “V phase, Z phase”. It is not limited to the order, but may be checked in another order.
このように第2の実施形態によれば、三相交流モータ1の三相のうちの二相の組み合わせに対して正および負の電流が流れるように、6パターン(正側の3パターン+負側の3パターン)の組み合わせでインバータ4の各スイッチング素子を順に動作させることで、故障箇所を含めてオフモード故障を確実に検出することができ、故障を検出した場合には直ちに走行を禁止して乗客の安全を確保することができる。
As described above, according to the second embodiment, six patterns (positive three patterns + negative) are generated so that positive and negative currents flow in the combination of two phases of the three phases of the three-
さらに、オフモード故障を検出した際に、その故障箇所を含めて監視センタ33に発報することで、保守員が現場に到着したときに、どの素子が故障しているのかを事前に知っているので、修理作業をスムーズに行うことができる。
Further, when an off-mode failure is detected, the failure center including the failure location is notified to the
なお、上記第1の実施形態でも発報装置32を設け、オフモード故障を検出した場合に、その旨を監視センタ33に発報するようにしても良い。
In the first embodiment as well, the
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
図16は第3の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。なお、上記第2の実施形態における図11と同じ部分には同一符号を付して、その説明を省略するものとする。予め設定された故障検出時刻が記憶された記憶装置34と、走行開始指令「RUN」のオン・オフの状態を随時測定する稼働状態測定装置35が設けられている。
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of an elevator control device according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as FIG. 11 in the said 2nd Embodiment, and the description shall be abbreviate | omitted. A
上記第1および第2の実施形態では、エレベータの走行毎にインバータ4のオフモード故障を確認していた。しかし、走行開始指令「RUN」がオンしてからの応答性が低下することを考えると、故障確認を定期的に行い、その間に素子故障が発生しても、多少の振動はやむを得ないという選択もある。
In the first and second embodiments, an off-mode failure of the
そこで、図17に示すように、記憶装置34に故障確認を行う時刻を設定しておく。図17の例では、6:00,9:00,12:00,15:00…と3時間毎に故障確認を行うように設定されている。
Therefore, as shown in FIG. 17, a time for confirming the failure is set in the
運転制御装置31は、この記憶装置34に設定された時刻になったときに、走行開始指令「RUN」を出力しているか否かを判断する。走行開始指令「RUN」を出力していなければ、運転制御装置31は、ゲート駆動回路6およびインバータ故障検出装置30に素子故障確認指令「ICHK」を出力して、インバータ4の素子故障確認を行う。もし、故障確認中に走行開始指令「RUN」が発生した場合、故障確認は中断し、次のエレベータ停止のタイミングを待って、再度素子故障確認を行う。
The
あるいは、稼働状態測定装置35が走行開始指令「RUN」のオン・オフの状態を随時測定し、その測定結果から1日の閑散時間帯を学習するようにしも良い。図18に閑散時間帯の例を示す。この例では、「6:00〜7:00」,「10:00〜11:00」,「14:00〜15:00」…が閑散時間帯として設定されている。
Alternatively, the operating
運転制御装置31は、この稼働状態測定装置35に設定された閑散時間帯に走行開始指令「RUN」が出力されていないことを確認して、ゲート駆動回路6およびインバータ故障検出装置30に素子故障確認指令「ICHK」を出力して、インバータ4の素子故障確認を行う。もし、故障確認中に走行開始指令「RUN」が発生した場合、故障確認は中断し、次のエレベータ停止のタイミングを待って、再度素子故障確認を行う。
The
このように第3の実施形態によれば、予め設定された時刻または閑散時間帯になったときに乗りかご2の走行状態を確認し、乗りかご2が停止しているときにインバータ4の素子故障確認を行うようにしたことで、走行開始時の応答性を低下させずに、インバータ4のオフモード故障を検出することができる。
As described above, according to the third embodiment, the traveling state of the
以上のように、これらの実施形態によれば、走行前にインバータの素子故障を確実に検出して、乗客の安全を確保することのできるエレベータの制御装置が提供される。 As described above, according to these embodiments, there is provided an elevator control device that can reliably detect an element failure of an inverter before traveling to ensure passenger safety.
なお、上記各実施形態では、エレベータの駆動源として用いられるインバータのオフモード故障を検出する場合を想定して説明したが、他の分野で用いられているインバータでも同様に適用可能である。 In each of the above embodiments, the case where an off-mode failure of an inverter used as a drive source for an elevator is detected has been described. However, an inverter used in another field can be similarly applied.
また、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Moreover, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…三相交流モータ、1a…シーブ、1b…電磁ブレーキ、1c…ロープ、2…かご、3…吊り合い重り、4…インバータ、5…回転位相検出器、6…ゲート駆動回路、7…速度指令演算器、8…速度制御器、9…電流制御器、10a,10b…電流検出器、11…3軸/2軸変換器、12…2軸/3軸変換器、13…かご荷重測定器、14…重量比較器、15…微分器、16…1次遅れローパスフィルタ、20…速度異常検出器、30…インバータ故障検出装置、31…運転制御装置、32…発報装置、33…監視センタ、34…記憶装置、35…稼働状態測定装置。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記三相交流モータの三相を順次駆動するための複数のスイッチング素子を有するインバータと、
上記三相交流モータの各相に流れる電流値を測定する電流測定手段と、
上記乗りかごの走行前に、上記三相交流モータの三相のうちの二相の組み合わせに対して電流が流れるように上記インバータの各素子を順に動作させたときの上記電流測定手段の測定結果に基づいて上記インバータの故障の有無を検出するインバータ故障検出手段と、
このインバータ故障検出手段によって上記インバータの故障が検出された場合に上記乗りかごの走行を禁止制御する運転制御手段と
を具備したことを特徴とするエレベータの制御装置。 In an elevator control device that moves a car up and down by driving a three-phase AC motor,
An inverter having a plurality of switching elements for sequentially driving the three phases of the three-phase AC motor;
Current measuring means for measuring a current value flowing in each phase of the three-phase AC motor;
Measurement result of the current measuring means when each element of the inverter is operated in order so that a current flows to a combination of two phases of the three phases of the three-phase AC motor before the car travels An inverter failure detection means for detecting the presence or absence of a failure of the inverter based on
An elevator control device comprising: an operation control means for prohibiting the traveling of the car when the inverter failure detection means detects a failure of the inverter.
上記三相交流モータの三相のうちの二相の組み合わせに対して正または負の電流が流れるように上記インバータの各素子を順に動作させ、上記電流測定手段の測定結果に予め設定された基準値未満の組み合わせがあった場合に上記インバータに故障が発生しているものと判断することを特徴とする請求項1記載のエレベータの制御装置。 The inverter failure detecting means is
Each element of the inverter is operated in order so that a positive or negative current flows for a combination of two phases of the three phases of the three-phase AC motor, and a reference set in advance in the measurement result of the current measuring means 2. The elevator control device according to claim 1, wherein when there is a combination less than the value, it is determined that a failure has occurred in the inverter.
上記三相交流モータの三相のうちの二相の組み合わせに対して正および負の電流が流れるように上記インバータの各素子を順に動作させ、上記電流測定手段の測定結果に予め設定された基準値未満の組み合わせがあった場合に上記インバータに故障が発生しているものと判断すると共に、当該組み合わせから故障箇所を特定することを特徴とする請求項1記載のエレベータの制御装置。 The inverter failure detecting means is
Each element of the inverter is operated in order so that positive and negative currents flow for a combination of two phases of the three phases of the three-phase AC motor, and a reference set in advance in the measurement result of the current measuring means 2. The elevator control apparatus according to claim 1, wherein when there is a combination less than the value, it is determined that a failure has occurred in the inverter, and a failure location is specified from the combination.
上記運転制御手段は、
上記記憶手段に設定された時刻になったときに、上記乗りかごの走行状態を確認し、上記乗りかご停止しているときに上記インバータ故障検出手段に対して素子故障確認指令を出すことを特徴とする請求項1、2、4のいずれかに記載のエレベータの制御装置。 A storage means in which a time for checking an element failure of the inverter is set;
The operation control means includes
When the time set in the storage means is reached, the traveling state of the car is confirmed, and when the car is stopped, an element failure confirmation command is issued to the inverter failure detecting means. The elevator control device according to any one of claims 1, 2, and 4.
上記運転制御手段は、
上記稼働状態測定手段記憶手段に設定された閑散時間帯になったときに、上記乗りかごの走行状態を確認し、上記乗りかご停止しているときに上記インバータ故障検出手段に対して素子故障確認指令を出すことを特徴とする請求項1、2、4のいずれかに記載のエレベータの制御装置。 Measures the operating state of the car and includes operating state measuring means for setting a quiet time period from the measurement result.
The operation control means includes
When it is a quiet time set in the operating state measuring means storage means, the running state of the car is confirmed, and when the car is stopped, the inverter failure detecting means is checked for an element failure. The elevator control device according to claim 1, wherein a command is issued.
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