JP2017208940A - 電力変換装置及びそれを適用したエレベータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換用の三相のアームに適用されるパワー半導体スイッチング素子が一部故障しても電力供給を継続できる機能を持つ小型化された電力変換装置を提供する。【解決手段】この電力変換装置１００Ａでは、インバータ回路１０２Ａのアーム１０６ａが壊れると、接続点１１６ｅ、１１６ｆからの電流値が信号制御部２４０で検出されて異常発生が判定され、制御部２４０によってパルス幅変調整流回路１０１Ａを構成する三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１０５ａのうちの一相のアーム１０５ａを商用電源１１０から切り離す制御指令信号を第１の接続部１４１へ送出し、第２の接続部１４２ａへ制御指令信号を送出して切り離された箇所と壊れたＭＯＳＦＥＴ１２６ｃ、１３６ｃを含むアーム１０６ａとモータ１２０とが接続されている箇所を接続するため、回路１０１Ａのアーム１０５ａが故障した回路１０２Ａのアーム１０６ａと置き換えられる。【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換用の三相のアームにパワー半導体スイッチング素子を用いた電力変換装置及びそれを適用したエレベータ装置に関する。

従来、エレベータ装置等の可変速駆動にはインバータ等の電力変換器を介して直流を可変周波数の交流に変換した上でモータを駆動する手法が一般的となっている。また、エレベータ装置では、地震等の緊急時にはテールコード等の長尺物の絡まり等を考慮し、安全性の確保が確認されるまで乗りかごの走行を一時停止するのが基本的な機能上の慣習となっている。

ところが、緊急時に乗りかごの走行を一時停止する機能を持たせた場合には、一度に複数の建物で数多くの利用者（乗客）が乗りかご内に閉じ込められてしまう事態を回避できないため、こうした出来事が起きると実際に社会的な問題になり易い。そこで、最近では、特に高層ビル等では緊急時においても避難等の目的でエレベータ装置を有効に活用し、緊急時でも直ちに一時停止せずに、安全を確保した上で乗りかごを最寄り階まで走行させるようにエレベータ装置の非常時の稼働を可能とする機能を持たせる潮流に次第に変化しつつある。

一方、エレベータ装置では、一般に建物に設備された乗りかごが昇降する昇降路の上方で電力変換器や巻上機のモータ等が設置される機械室は、最上階付近に設置され、建物の床面積を有効に利用する目的で省スペース化が求められている。このため、エレベータ装置の制御盤（エレベータ制御装置と呼ばれても良い）は、冗長性を保つように余剰の電力変換器ユニットを持つ構成のものが殆どなく、電力変換用の三相のアームに適用されるパワー半導体スイッチング素子が故障した際には緊急停止し、乗りかご内への利用者の閉じ込めを回避できない場合が多いのが現状である。

そこで、エレベータ装置の非常時稼働を行わせる機能に関連する周知技術として、共通部分を必要とせず、何れかの電力変換器または制御装置に異常があってもシステムを停止することなく故障個所の修理・復旧が可能な「電力変換装置」（特許文献１参照）が挙げられる。

特許５１９１０３２号公報

上述した特許文献１に係る技術は、エレベータ装置における電力変換用の三相のアームに適用されるパワー半導体スイッチング素子の故障による緊急停止を回避するため、複数の電力変換器及び２台以上の運転制御装置を用いることで乗りかご内での利用者の閉じ込め防止対策を図っているが、実際には高層ビル等の建物では上述したように建物の床面積を有効に利用する目的で最上階付近に設置される機械室にも省スペース化が求められ、運転制御装置（エレベータ制御装置）にも小型化が要求される上、特に高層ビルでは高層階の有効利用のニーズが高いという事情もあることにより、冗長性を保つ大規模な構成の電力変換装置を設置することは殆ど実用的に実施し難い状況となっている。

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その主たる技術的課題は、電力変換用の三相のアームに適用されるパワー半導体スイッチング素子が一部故障しても電力供給を継続できる機能を持つ小型化された電力変換装置を提供することにある。

また、本発明のその他の技術的課題は、上記機能により電力供給されて乗りかご内での利用者の閉じ込めを回避し得るエレベータ装置を提供することにある。

上記技術的課題を解決するため、本発明の一形態は、商用電源から供給される第１の交流電力を直流電力に変換する第１の変換回路と、第１の変換回路から供給される直流電力を第２の交流電力に変換して誘導性負荷に供給する第２の変換回路と、を有する電力変換装置において、第１の変換回路は、電力変換用にパワー半導体スイッチング素子を用いた三相のアームを有するパルス幅変調整流回路であり、第２の変換回路は、電力変換用にパワー半導体スイッチング素子を用いた三相のアームを有するインバータ回路であり、パルス幅変調整流回路を構成する三相のアームのうちの少なくとも一相のアームにおける商用電源との接続を切り離し可能な第１の接続部と、第１の接続部及びパルス幅変調整流回路を構成する三相のアームのうちの切り離されるアームに接続されると共に、インバータ回路を構成する三相のアームと個別に接続されて当該インバータ回路を構成する当該三相のアームに対して選択的に接続可能な３段構造の第２の接続部と、インバータ回路を構成する三相のアームの動作を監視した結果、当該三相のアームのうちの何れかのアームについての異常発生を検出すると、第１の接続部、並びに第２の接続部の該当するものへ制御指令信号を送出してパルス幅変調整流回路における商用電源との接続を切り離した少なくとも一相のアームの駆動制御を当該異常発生した何れかのアームの代用動作として接続する制御を行う信号制御部と、を備えたことを特徴とする。

上記技術的課題を解決するため、本発明の他形態は、商用電源から供給される第１の交流電力を直流電力に変換する第１の変換回路と、第１の変換回路から供給される直流電力を第２の交流電力に変換して誘導性負荷に供給する第２の変換回路と、を有する電力変換装置において、第１の変換回路は、電力変換用にパワー半導体スイッチング素子を用いた三相のアームを有するパルス幅変調整流回路であり、第２の変換回路は、電力変換用にパワー半導体スイッチング素子を用いた三相のアームを有するインバータ回路であり、パルス幅変調整流回路を構成する三相のアームのうちの少なくとも一相のアームにおける商用電源との接続を切り離し可能な第１の接続部と、第１の接続部及びパルス幅変調整流回路を構成する三相のアームのうちの切り離されるアームに接続されると共に、インバータ回路を構成する三相のアームと個別に接続されて当該インバータ回路を構成する当該三相のアームに対して選択的に接続可能な３段構造の第２の接続部と、インバータ回路を構成する三相のアームを個別に切り離し可能な第３の接続部と、インバータ回路を構成する三相のアームの動作を監視した結果、当該三相のアームのうちの何れかのアームについての異常発生を検出すると、第１の接続部及び第２の接続部と第３の接続部の該当するものとへ制御指令信号を送出して当該異常発生した何れかアームを切り離した上、パルス幅変調整流回路における商用電源との接続を切り離した少なくとも一相のアームの駆動制御を当該異常発生した何れかのアームの代用動作として接続する制御を行う信号制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、上記何れかの構成により、電力変換用の三相のアームに適用されるパワー半導体スイッチング素子が一部故障しても電力供給を継続できる機能を持つ小型化された電力変換装置を提供することができるようになる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１に係る電力変換装置の基本構成を周辺装置を含めて示した概略回路図である。 本発明の実施例２に係る電力変換装置の基本構成を周辺装置を含めて示した概略回路図である。 本発明の実施例３に係る電力変換装置の基本構成を周辺装置を含めて示した概略回路図である。 本発明の実施例４に係る電力変換装置の基本構成を周辺装置を含めて示した概略回路図である。 図１〜図４に示した各実施例に係る電力変換装置を適用したエレベータ装置の概略構成を示した図である。

以下に、本発明の電力変換装置及びそれを適用したエレベータ装置について、幾つかの実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。尚、以下の各実施例では同一な構成要素には同じ符号を付し、重複する箇所での説明は省略するものとする。

図１は、本発明の実施例１に係る電力変換装置１００Ａの基本構成を周辺装置を含めて示した概略回路図である。

図１を参照すれば、実施例１に係る電力変換装置１００Ａは、商用電源１１０から遮断装置１１１を介して供給される第１の交流電力を直流電力に変換する第１の変換回路として働くと共に、電力変換用にパワー半導体スイッチング素子を用いた三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１０５ａを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）整流回路１０１Ａと、直流電力を蓄える平滑コンデンサ１１９と、第１の変換回路から供給される直流電力を平滑コンデンサ１１９で蓄えられた直流電力と合わせて第２の交流電力に変換して誘導性負荷であるモータ（Ｍ）１２０に供給する第２の変換回路として働くと共に、電力変換用にパワー半導体スイッチング素子を用いた三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａを有するインバータ回路１０２Ａと、を有して構成される。

また、この電力変換装置１００Ａは、パルス幅変調整流回路１０１Ａを構成する三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１０５ａのうちの一相のアーム１０５ａにおける商用電源１１０との接続を切り離し可能な第１の接続部１４１がパルス幅変調整流回路１０１Ａにおけるアーム１０４ａ、１０５ａの間に設けられている他、第１の接続部１４１及びパルス幅変調整流回路１０１Ａを構成する三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１０５ａのうちの切り離されるアーム１０５ａと接続されると共に、インバータ回路１０２Ａを構成する三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａと個別に接続されてインバータ回路１０２Ａを構成する三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａに対して選択的に接続可能な３段構造の第２の接続部１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃと、インバータ回路１０２Ａを構成する三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａの動作を監視した結果、これらの三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａのうちの何れかのアームについての異常発生を検出すると、第１の接続部１４１、並びに第２の接続部１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃの該当するものへ制御指令信号を送出してパルス幅変調整流回路１０１Ａにおける商用電源１１０との接続を第１の接続部１４１で切り離した一相のアーム１０５ａの駆動制御をインバータ回路１０２Ａを構成する三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａのうちの異常発生した何れかのアームに対応する第２の接続部１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃの該当するもので接続状態にすることにより、代用動作として接続する制御を行う信号制御部２４０と、を備えている。第１の接続部１４１は通常状態では接続状態にあり、デバイス構成としてはヒューズ等を用いる場合を例示できる。第２の接続部１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃは通常状態では非接続状態にあり、デバイス構成としては切り替えスイッチ等の使用を例示できる。

各回路におけるデバイス構成を具体的に説明すれば、パルス幅変調整流回路１０１Ａにおけるアーム１０３ａは、遮断装置１１１で相分離された一相に対応するインダクタ１１２ａに対し、ドレイン端子側が接続される一方のパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１２３ｃ、ＭＯＳＦＥＴ１２３ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続されたショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）の適用を例示できるダイオード１２３ｄ、及びＭＯＳＦＥＴ１２３ｃのゲート端子に接続されたゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）１２３ｂから構成される上アームと、ソース端子側が接続される他方のパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１３３ｃ、ＭＯＳＦＥＴ１３３ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１３３ｄ、及びＭＯＳＦＥＴ１３３ｃのゲート端子に接続されたゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）１３３ｂから構成される下アームと、に区別される。因みに、ここでの上アーム及び下アームに係るデバイス構成は、モジュールとみなすことができる。

また、アーム１０４ａは、遮断装置１１１で相分離された他の一相に対応するインダクタ１１２ｂに対し、ドレイン端子側が接続される一方のパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１２４ｃ、ＭＯＳＦＥＴ１２４ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１２４ｄ、及びＭＯＳＦＥＴ１２４ｃのゲート端子に接続されたゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）１２４ｂから構成される上アームと、ソース端子側が接続される他方のパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１３４ｃ、ＭＯＳＦＥＴ１３４ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１３４ｄ、及びＭＯＳＦＥＴ１３４ｃのゲート端子に接続されたゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）１３４ｂから構成される下アームと、に区別される。

更に、アーム１０５ａは、遮断装置１１１で相分離された別の一相に対応するインダクタ１１２ｃに対し、信号制御部２４０によって接続を切り離し可能な第１の接続部１４１を経由してドレイン端子側が接続される一方のパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１２５ｃ、ＭＯＳＦＥＴ１２５ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１２５ｄ、及びＭＯＳＦＥＴ１２５ｃのゲート端子に接続されたゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）１２５ｂから構成される上アームと、ソース端子側が接続される他方のパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１３５ｃ、ＭＯＳＦＥＴ１３５ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１３５ｄ、及びＭＯＳＦＥＴ１３５ｃのゲート端子に接続されたゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）１３５ｂから構成される下アームと、に区別される。

一方、インバータ回路１０２Ａにおけるアーム１０６ａは、第１の接続部１４１と接続される第２の接続部１４２ａに対し、ドレイン端子側が接続される一方のパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１２６ｃ、及びＭＯＳＦＥＴ１２６ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１２６ｄから構成される上アームと、ソース端子側が接続される他方のパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１３６ｃ、及びＭＯＳＦＥＴ１３６ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１３４ｄから構成される下アームと、に区別される。因みに、ここでの上アーム及び下アームに係るデバイス構成についても、モジュールとみなすことができる。

また、インバータ回路１０２Ａにおけるアーム１０７ａは、第１の接続部１４１と接続される第２の接続部１４２ｂに対し、ドレイン端子側が接続される一方のパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１２７ｃ、及びＭＯＳＦＥＴ１２７ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１２７ｄから構成される上アームと、ソース端子側が接続される他方のパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１３７ｃ、及びＭＯＳＦＥＴ１３７ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１３７ｄから構成される下アームと、に区別される。

更に、インバータ回路１０２Ａにおけるアーム１０８ａは、第１の接続部１４１と接続される第２の接続部１４２ｃに対し、ドレイン端子側が接続される一方のパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１２８ｃ、及びＭＯＳＦＥＴ１２８ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１２８ｄから構成される上アームと、ソース端子側が接続される他方のパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１３８ｃ、及びＭＯＳＦＥＴ１３８ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１３８ｄから構成される下アームと、に区別される。

その他、パルス幅変調整流回路１０１Ａにおける三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１０５ａの上アームとインバータ回路１０２Ａにおける三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａの上アームとに係るＭＯＳＦＥＴ１２３ｃ、１２４ｃ、１２５ｃ、１２６ｃ、１２７ｃ、１２８ｃのソース端子側はそれぞれ接続点１１３ｅ、１１４ｅ、１１５ｅ、１１６ｅ、１１７ｅ、１１８ｅにより平滑コンデンサ１１９の一端側との間で互いに接続され、同様に各回路の下アームに係るＭＯＳＦＥＴ１３３ｃ、１３４ｃ、１３５ｃ、１３６ｃ、１３７ｃ、１３８ｃのドレイン端子側はそれぞれ接続点１１３ｆ、１１４ｆ、１１５ｆ、１１６ｆ、１１７ｆ、１１８ｆにより平滑コンデンサ１１９の他端側との間で互いに接続され、更に、インバータ回路１０２Ａにおけるアーム１０６ａに係る接続点１１６ｅ、１１６ｆとアーム１０７ａに係る接続点１１７ｅ、１１７ｆとアーム１０８ａに係る接続点１１８ｅ、１１８ｆとが互いに接続されて信号制御部２４０に対して接続されるように構成されることにより、信号制御部２４０がパルス幅変調整流回路１０１Ａにおける三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１０５ａとインバータ回路１０２Ａにおける三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａとの動作状態を電流値の検出等で監視できるようになっている。

ところで、実施例１に係る電力変換装置１００Ａでは、パワー半導体スイッチング素子としてＮ型のＭＯＳＦＥＴ１２３ｃ、１２４ｃ、１２５ｃ、１２６ｃ、１２７ｃ、１２８ｃ、１３３ｃ、１３４ｃ、１３５ｃ、１３６ｃ、１３７ｃ、１３８ｃを用いた上、ダイオード１２３ｄ、１２４ｄ、１２５ｄ、１２６ｄ、１２７ｄ、１２８ｄ、１３３ｄ、１３４ｄ、１３５ｄ、１３６ｄ、１３７ｄ、１３８ｄを接続する構成を例示したが、実用上では開示した構成に限定されず、Ｐ型のＭＯＳＦＥＴを用いることも可能である他、ダイオードを除いたＭＯＳＦＥＴのみによる構成としたり、或いは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）にダイオードを接続する構成等を採用しても良い。また、パワー半導体スイッチング素子のデバイスについては、シリコンＳｉや炭化珪素ＳｉＣ、窒化ガリウムＧａＮ等を適用する場合を例示できるが、こうした形態に限定されない。

以下は、実施例１に係る電力変換装置１００Ａにおいて、インバータ回路１０２Ａの一相目のアーム１０６ａが壊れて異常発生に至った場合を想定する。こうした場合には接続点１１６ｅ、１１６ｆからの動作状態を示す電流値が信号制御部２４０で検出されて異常発生を判定できる。これにより、信号制御部２４０は、パルス幅変調整流回路１０１Ａを構成する三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１０５ａのうちの一相のアーム１０５ａを商用電源１１０から切り離す制御指令信号を第１の接続部１４１へ送出し、これを受けて第１の接続部１４１では商用電源１１０からの第１の交流電力を遮断して切り離しが行われる。また、信号制御部２４０は、合わせて第２の接続部１４２ａへ制御指令信号を送出し、第１の接続部１４１でアーム１０５ａの商用電源１１０から切り離された箇所と壊れたパワー半導体スイッチング素子のＭＯＳＦＥＴ１２６ｃ、１３６ｃを含むアーム１０６ａとモータ１２０とが接続されている箇所を第２の接続部１４２ａで接続することにより、パワー半導体スイッチング素子のＭＯＳＦＥＴ１２５ｃ、１３５ｃを含むアーム１０５ａとモータ１２０とを接続する。この結果、パルス幅変調整流回路１０１Ａの一相を構成するアーム１０５ａが故障したインバータ回路１０２Ａの一相のアーム１０６ａと置き換えられる配線接続パターンとなる。

因みに、第１の接続部１４１での切り離しや第２の接続部１４２ａでの接続は、信号制御部２４０からの制御指令信号により自動的に行われるデバイスを用いる場合を想定しているが、それ以外にも作業員が手動で切り替えを行う手動式スイッチを適用することが可能である。但し、手動式スイッチを適用する場合、信号制御部２４０は、自動で行う制御指令信号の内容に該当するデータを付設される表示装置の表示部に表示させて作業員に報知させることが好ましい。

上述した異常発生時の動作では、壊れたパワー半導体スイッチング素子のＭＯＳＦＥＴ１２６ｃ、１３６ｃを含むアーム１０６ａはパルス幅変調整流回路１０１Ａから切り離されていないが、電力変換装置１００Ａがエレベータ装置に適用される場合には、パワー半導体スイッチング素子の故障の殆どが最終的にはオープン状態となるため、基本動作上の問題はなく、モータ１２０への第２の交流電力が継続して供給される。この結果、係る電力変換装置１００Ａを適用したエレベータ装置では、特許文献１の構成と比べれば小型化された電力変換装置１００Ａにおける電力変換用のインバータ回路１０２Ａを構成する三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａに適用されるパワー半導体スイッチング素子が一部故障しても電力供給を継続できる機能が持たされ、乗りかご内での利用者の閉じ込めを回避し得るようになる。

その他、実施例１に係る電力変換装置１００Ａでは、インバータ回路１０２Ａの一相のアーム１０６ａの故障によってパルス幅変調整流回路１０１Ａにおける接続形態が変更された後、一相のアーム１０５ａにおけるゲート駆動回路１２５ｂ、１３５ｂは、信号制御部２４０からの制御指令信号によってインバータ機能の単相動作に切り替わり、更に残りの相に係るアーム１０３ａのゲート駆動回路１２３ｂ、１３３ｂとアーム１０４ａのゲート駆動回路１２４ｂ、１３４ｂとは、信号制御部２４０からの制御指令信号によって三相整流動作から単相整流動作に切り替わる。これによって、電力変換装置１００Ａでは、パルス幅変調整流回路１０１Ａによるインバータ回路１０２Ａへ向けた電力変換用の補助動作が継続されるため、インバータ回路１０２Ａの一相のアーム１０６ａが故障した後も、インバータ回路１０２Ａにおける電力変換動作が安定して継続されることになる。因みに、ここではインバータ回路１０２Ａの一相目のアーム１０６ａが壊れた場合を例示したが、インバータ回路１０２Ａの他の相に係るアーム１０７ａ、１０８ａが壊れた場合についても同様な動作が選択的に行われるものとする。

次に、電力変換装置１００Ａのパルス幅変調整流回路１０１Ａにおける一相のアーム１０３ａが壊れた場合を想定する。この場合には第１の接続部１４１及び第２の接続部１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃに係る回路上の接続パターンの変更はなく、壊れていない他の相のアーム１０４ａのゲート駆動回路１２４ｂ、１３４ｂとアーム１０５ａのゲート駆動回路１２５ｂ、１３５ｂとを信号制御部２４０からの制御指令信号によって三相整流動作から単相整流動作に切り替える。これによって、電力変換装置１００Ａでは、パルス幅変調整流回路１０１Ａによるインバータ回路１０２Ａへ向けた電力変換用の補助動作が継続されるため、パルス幅変調整流回路１０１Ａの一相のアーム１０３ａが故障した後も、インバータ回路１０２Ａにおける電力変換動作が安定して継続されることになる。因みに、ここではパルス幅変調整流回路１０１Ａの一相目のアーム１０３ａが壊れた場合を例示したが、パルス幅変調整流回路１０１Ａの他の相に係るアーム１０４ａ、１０５ａが壊れた場合についても同様な動作が行われるものとする。

このように、実施例１に係る電力変換装置１００Ａによれば、装置体積の小型化を保ったままでパルス幅変調整流回路１０１Ａにおける三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１０５ａとインバータ回路１０２Ａにおける三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａとにおける或る相のパワー半導体スイッチング素子が故障した場合においても、他の相の正常なパワー半導体スイッチング素子による置き換え機能が持たされ、これによって故障した箇所を補うことができるため、電力変換動作の継続を保障することができる。

図２は、本発明の実施例２に係る電力変換装置１００Ｂの基本構成を周辺装置を含めて示した概略回路図である。

図２を参照すれば、実施例２に係る電力変換装置１００Ｂは、実施例１に係る電力変換装置１００Ａと比べれば、パルス幅変調整流回路１０１Ｂにおける三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１０５ａの上アームとインバータ回路１０２Ｂにおける三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａの上アームとに係るＭＯＳＦＥＴ１２３ｃ、１２４ｃ、１２５ｃ、１２６ｃ、１２７ｃ、１２８ｃのソース端子側は接続点１１３ｅ、１１３ｆ、１１４ｅ、１１４ｆ、１１５ｅ、１１５ｆに代えてそれぞれヒューズの使用を例示できる切り離し可能な第３の接続部２１３ｅ、２１４ｅ、２１５ｅ、２１６ｅ、２１７ｅ、２１８ｅにより平滑コンデンサ１１９の一端側との間で互いに接続され、同様に各回路の下アームに係るＭＯＳＦＥＴ１３３ｃ、１３４ｃ、１３５ｃ、１３６ｃ、１３７ｃ、１３８ｃのドレイン端子側は接続点１１６ｅ、１１６ｆ、１１７ｅ、１１７ｆ、１１８ｅ、１１８ｆに代えてそれぞれヒューズの使用を例示できる切り離し可能な第３の接続部２１３ｆ、２１４ｆ、２１５ｆ、２１６ｆ、２１７ｆ、２１８ｆにより平滑コンデンサ１１９の他端側との間で互いに接続され、更に、インバータ回路１０２Ｂにおけるアーム１０６ａに係る第３の接続部２１６ｆとアーム１０７ａに係る第３の接続部２１７ｆとアーム１０８ａに係る第３の接続部２１８ｆとが互いに接続されて信号制御部２４０に対して接続されるように構成された点が相違している。

実施例２に係る電力変換装置１００Ｂは、上述した構成によって信号制御部２４０がパルス幅変調整流回路１０１Ｂにおける三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１０５ａとインバータ回路１０２Ｂにおける三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａとの動作状態を電流値の検出等で監視できる他、インバータ回路１０２Ｂに係る一相のアーム１０６ａに対する切り離し用の第３の接続部２１６ｅ、２１６ｆ、他の一相のアーム１０７ａに対する切り離し用の第３の接続部２１７ｅ、２１７ｆ、別の一相のアーム１０８ａに対する切り離し用の第３の接続部２１８ｅ、２１８ｆを有している。これにより、インバータ回路１０２Ｂの三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａに係る何れかのパワー半導体スイッチング素子が破壊した場合、それを電流値等で検知した信号制御部２４０が制御指令信号を送出して第３の接続部２１６ｅ、２１６ｆ、２１７ｅ、２１７ｆ、２１８ｅ、２１８ｆを選択的に切り離すことで商用電源１１０及びパルス幅変調整流回路１０１Ｂから確実に遮断することができる。

即ち、実施例２に係る電力変換装置１００Ｂにおける信号制御部２４０は、インバータ回路１０２Ｂを構成する三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａの動作を監視した結果、三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａのうちの何れかのアームについての異常発生を検出すると、第１の接続部１４１及び第２の接続部１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃと第３の接続部２１６ｅ、２１６ｆ、２１７ｅ、２１７ｆ、２１８ｅ、２１８ｆの該当するものとへ制御指令信号を送出して異常発生した何れかアームを切り離した上、パルス幅変調整流回路１０１Ｂにおける商用電源１１０との接続を切り離した一相のアーム１０５ａの駆動制御を異常発生した何れかのアームの代用動作として接続する制御を行うことになる。実施例２に係る電力変換装置１００Ｂにおけるインバータ回路１０２Ｂの三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａに係る個別に切り離し可能な第３の接続部２１６ｅ、２１６ｆ、２１７ｅ、２１７ｆ、２１８ｅ、２１８ｆやパルス幅変調整流回路１０１Ｂの三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１０５ａに係る個別に切り離し可能な第３の接続部２１３ｅ、２１３ｆ、２１４ｅ、２１４ｆ、２１５ｅ、２１５ｆは、上述したヒューズ以外にもバスバーとしたり、或いは作業員が工具等を用いて手動で切り離しを行う手動切り離し手段であっても適用することが可能である。但し、手動切り離し手段を適用する場合においても、信号制御部２４０は、自動で行う制御指令信号の内容に該当するデータを付設される表示装置の表示部に表示させて作業員に報知させることが好ましい。何れにせよ、壊れた三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０８ａのうちの何れかのアームをパルス幅変調整流回路１０１Ｂから電気的に完全に切り離すことができれば例示した形態に限定されない。

図３は、本発明の実施例３に係る電力変換装置１００Ｃの基本構成を周辺装置を含めて示した概略回路図である。

図３を参照すれば、実施例３に係る電力変換装置１００Ｃは、実施例１に係る電力変換装置１００Ａと比べれば、パルス幅変調整流回路１０１Ｃにおける三相目のアーム１１０ａとインバータ回路１０２Ｃにおける三相目のアーム１０９ａがデバイスの２並列接続で構成されている点が相違している。

具体的に云えば、パルス幅変調整流回路１０１Ｃにおける三相目のアーム１１０ａの上アームは、信号制御部２４０によって接続を切り離し可能な第１の接続部１４１に対し、ドレイン端子側が接続されるパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１２５ｃ、ＭＯＳＦＥＴ１２５ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１２５ｄ、及びＭＯＳＦＥＴ１２５ｃのゲート端子に接続されたゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）１２５ｂによるデバイス構成以外に、ドレイン端子側が接続されるパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１３０ｃ、ＭＯＳＦＥＴ１３０ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１３０ｄ、及びＭＯＳＦＥＴ１３０ｃのゲート端子に接続されたゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）１３０ｂを有しており、ＭＯＳＦＥＴ１２５ｃ、１３０ｃのソース端子同士が接続されて構成されている。

また、パルス幅変調整流回路１０１Ｃにおける三相目のアーム１１０ａの下アームは、信号制御部２４０によって接続を切り離し可能な第１の接続部１４１に対し、ソース端子側が接続されるパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１３５ｃ、ＭＯＳＦＥＴ１３５ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１３５ｄ、及びＭＯＳＦＥＴ１３５ｃのゲート端子に接続されたゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）１３５ｂによるデバイス構成以外に、ドレイン端子側が接続されるパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１４０ｃ、ＭＯＳＦＥＴ１４０ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１４０ｄ、及びＭＯＳＦＥＴ１４０ｃのゲート端子に接続されたゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）１４０ｂを有しており、ＭＯＳＦＥＴ１３５ｃ、１４０ｃのドレイン端子同士が接続されて構成されている。

更に、インバータ回路１０２Ｃにおける三相目のアーム１０９ａの上アームは、第１の接続部１４１と接続された第２の接続部１４２ｃに対し、ドレイン端子側が接続されるパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１２８ｃ、及びＭＯＳＦＥＴ１２８ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１２８ｄによるデバイス構成以外に、ドレイン端子側が接続されるパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１２９ｃ、及びＭＯＳＦＥＴ１２９ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１２９ｄを有しており、ＭＯＳＦＥＴ１２８ｃ、１２９ｃのソース端子同士が接続されて構成されている。

加えて、インバータ回路１０２Ｃにおける三相目のアーム１０９ａの下アームは、第１の接続部１４１と接続された第２の接続部１４２ｃに対し、ソース端子側が接続されるパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１３８ｃ、及びＭＯＳＦＥＴ１３８ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１３８ｄによるデバイス構成以外に、ソース端子側が接続されるパワー半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１３９ｃ、及びＭＯＳＦＥＴ１３９ｃのドレイン端子からソース端子へ向かう方向に接続された同様なダイオード１３９ｄを有しており、ＭＯＳＦＥＴ１３８ｃ、１３９ｃのドレイン端子同士が接続されて構成されている。

ところで、実施例３に係る電力変換装置１００Ｃは、実際には上述したパルス幅変調整流回路１０１Ｃにおける三相目のアーム１１０ａ以外のアーム１０３ａ、１０４ａやインバータ回路１０２Ｃにおける三相目のアーム１０９ａ以外のアーム１０６ａ、１０７ａについても、同様にデバイスの２並列接続で構成されているものとする。ここでは、電力変換装置１００Ｃのインバータ回路１０２Ｃの三相目のアーム１０９ａが壊れた場合を想定する。こうした場合には接続点１１８ｅ、１１８ｆからの動作状態を示す電流値が信号制御部２４０で検出されて異常発生を判定できる。これにより、信号制御部２４０は、パルス幅変調整流回路１０１Ｃを構成する三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１１０ａのうちの三相目のアーム１１０ａを商用電源１１０から切り離す制御指令信号を第１の接続部１４１へ送出すると共に、第２の接続部１４２ｃへ制御指令信号を送出して選択的に接続を行わせることにより、第１の接続部１４１で商用電源１１０からの第１の交流電力が遮断されて切り離された三相目のアーム１１０ａを故障したインバータ回路１０２Ｃの三相目のアーム１０９ａと置き換えて電力変換動作を継続させることができる。

また、信号制御部２４０は、この後に制御指令信号を送出してパルス幅変調整流回路１０１Ｃにおける三相目のアーム１１０ａに係るゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）１２５ｂ、１３５ｂ、１３０ｂ、１４０ｂをインバータ機能としての単相動作に切り替えると共に、パルス幅変調整流回路１０１Ｃにおける他の相のアーム１０３ａ、１０４ａに係るゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）１２３ｂ、１３３ｂ、１２４ｂ、１３４ｂを三相整流動作から単相整流動作に切り替える。

因みに、実施例３の電力変換装置１００Ｃでは、パルス幅変調整流回路１０１Ｃにおける三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１１０ａとインバータ回路１０２Ｃにおける三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０９ａとがパワー半導体スイッチング素子の２並列接続により構成された場合を想定しているため、故障したインバータ回路１０２Ｃにおける三相目のアーム１０９ａの１モジュールのパワー半導体スイッチング素子をパルス幅変調整流回路１０１Ｃにおける三相目のアーム１１０ａの１モジュールのパワー半導体スイッチング素子で置き換えることもできる。こうした場合、パルス幅変調整流回路１０１Ｃを三相整流動作に維持できるため、パルス幅変調整流回路１０１Ｃにおけるゲート駆動は三相動作のままで良いことになる。また、パルス幅変調整流回路１０１Ｃ及びインバータ回路１０２Ｃにおける少なくとも一相のアーム（ここではそれぞれ三相目のアーム１１０ａ、１０９ａが該当する）は故障前よりも少ないパワー半導体スイッチング素子で構成されることになるため、パワー半導体スイッチング素子から流すことのできる電流値は仕様上、故障前よりも少なくなる。こうした場合、エレベータ装置への適用を想定すると、乗りかごの走行速度は通常状態よりも遅い所謂縮退運転として動作されることになる。更に、パルス幅変調整流回路１０１Ｃにおける三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１１０ａとインバータ回路１０２Ｃにおける三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０９ａとにおける上アームと下アームとが上述したようにパワー半導体スイッチング素子の２並列接続によって構成される場合には、故障したインバータ回路１０２Ｃの三相目のアーム１０９ａと置き換えるパワー半導体スイッチング素子のモジュール数は１モジュールで対応することになるが、３並列接続以上で構成された場合にはこうしたパターンに限らず、複数のモジュールで置き換えることが可能である。

尚、実施例３に係る電力変換装置１００Ｃにおけるパルス幅変調整流回路１０１Ｃにおける三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１１０ａとインバータ回路１０２Ｃにおける三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０９ａとについても、実施例２で説明したように、パルス幅変調整流回路１０１Ｃにおける接続点１１３ｅ、１１３ｆ、１１４ｅ、１１４ｆ、１１５ｅ、１１５ｆに代えて切り離し用の第３の接続部２１３ｅ、２１３ｆ、２１４ｅ、２１４ｆ、２１５ｅ、２１５ｆを設けると共に、インバータ回路１０２Ｃにおける接続点１１６ｅ、１１６ｆ、１１７ｅ、１１７ｆ、１１８ｅ、１１８ｆに代えて切り離し用の第３の接続部２１６ｅ、２１６ｆ、２１７ｅ、２１７ｆ、２１８ｅ、２１８ｆを設けるようにしても良い。

図４は、本発明の実施例４に係る電力変換装置１００Ｄの基本構成を周辺装置を含めて示した概略回路図である。

図４を参照すれば、実施例４に係る電力変換装置１００Ｄは、実施例３に係る電力変換装置１００Ｃと比べれば、パルス幅変調整流回路１０１Ｄにおける三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１１０ａとインバータ回路１０２Ｃにおける三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０９ａとのデバイス構成は同様であるが、パルス幅変調整流回路１０１Ｄを構成する三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１１０ａのうちの三相目のアーム１１０ａにおける商用電源１１０との接続を切り離し可能な第１の接続部１４１がアーム１０４ａ、１０５ａの間に設けられている以外に、他の二相目のアーム１０４ａにおける商用電源１１０との接続を切り離し可能な他の第１の接続部１４３がアーム１０３ａ、１０４ａの間に設けられ、これらの第１の接続部１４１、１４３に接続される第２の接続部１４２ａ′、１４２ｂ′、１４２ｃ′が２系統の入力を行うタイプとなっており、インバータ回路１０２Ｃにおける三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０９ａの複数の相のパワー半導体スイッチング素子が故障した場合であっても、パルス幅変調整流回路１０１Ｄにおける二つの相のアーム１０４ａ、１１０ａによって置き換えることで電力変換動作を継続させ、エレベータ装置の乗りかごの走行運転を実行できるように構成した点が相違している。因みに、ここでも第１の接続部１４１、１４３は通常状態で接続状態にあり、第２の接続部１４２ａ′、１４２ｂ′、１４２ｃ′は通常状態で非接続状態にある。

実施例４に係る電力変換装置１００Ｄにおいて、インバータ回路１０２Ｃの三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１１０ａの全てが故障した場合を想定する。こうした場合には接続点１１６ｅ、１１６ｆ、１１７ｅ、１１７ｆ、１１８ｅ、１１８ｆからの動作状態を示す電流値が信号制御部２４０で検出されて異常発生を判定できる。これにより、信号制御部２４０は、パルス幅変調整流回路１０１Ｄを構成する三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１１０ａのうちのアーム１０４ａ、１１０ａを商用電源１１０から切り離す制御指令信号を第１の接続部１４１、１４３へ送出すると共に、第２の接続部１４２ａ′、１４２ｂ′、１４２ｃ′へ制御指令信号を送出して選択的に接続を行わせることにより、第１の接続部１４１、１４３で商用電源１１０からの第１の交流電力が遮断されて切り離されたパルス幅変調整流回路１０１Ｄにおける三相目のアーム１１０ａを故障したインバータ回路１０２Ｃの故障した一相目、二相目のアーム１０６ａ、１０７ａと置き換えると共に、パルス幅変調整流回路１０１Ｄにおける二相目のアーム１０４ａをインバータ回路１０２Ｃにおける故障した三相目のアーム１０９ａと置き換えて電力変換動作を継続させることができる。

また、信号制御部２４０は、この後に制御指令信号を送出してパルス幅変調整流回路１０１Ｄの三相目のアーム１１０ａにおけるゲート駆動回路１２５ｂ、１３０ｂ、１３５ｂ１４０ｂをインバータ機能の単相動作に切り替えると共に、パルス幅変調整流回路１０１Ｄの一相目、二相目のアーム１０３ａ、１０４ａにおけるゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）１２３ｂ、１２４ｂ、１３３ｂ、１３４ｂを三相整流動作から単相整流動作に切り替える。

因みに、実施例４の電力変換装置１００Ｄでは、故障した全てのインバータ回路１０２Ｃの三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０９ａの置き換えをパルス幅変調整流回路１０１Ｄの三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１１０ａを構成するパワー半導体スイッチング素子のうちのそれぞれ１モジュールで実施することも可能である。こうした場合、アーム１０３ａ、１０４ａ、１１０ａを構成するパワー半導体スイッチング素子のうちのそれぞれ１モジュールを商用電源１１０から切り離し、壊れたインバータ回路１０２Ｃの三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０９ａのパワー半導体スイッチング素子のモジュールとモータ１２０との接続箇所に接続する。これにより、インバータ回路１０２Ｃの三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０９ａを置き換え、置き換えられたパワー半導体スイッチング素子のモジュールのゲート駆動は信号制御部２４０からの制御指令信号によってインバータ機能の単相動作に切り替わる。但し、この場合、パルス幅変調整流回路１０１Ｄの三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１１０ａの基本動作は三相整流動作のままである。

尚、実施例４に係る電力変換装置１００Ｄにおけるパルス幅変調整流回路１０１Ｄにおける三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１１０ａとインバータ回路１０２Ｃにおける三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０９ａとについても、実施例２で説明したように、パルス幅変調整流回路１０１Ｄにおける接続点１１３ｅ、１１３ｆ、１１４ｅ、１１４ｆ、１１５ｅ、１１５ｆに代えて切り離し用の第３の接続部２１３ｅ、２１３ｆ、２１４ｅ、２１４ｆ、２１５ｅ、２１５ｆを設けると共に、インバータ回路１０２Ｃにおける接続点１１６ｅ、１１６ｆ、１１７ｅ、１１７ｆ、１１８ｅ、１１８ｆに代えて切り離し用の第３の接続部２１６ｅ、２１６ｆ、２１７ｅ、２１７ｆ、２１８ｅ、２１８ｆを設けるようにしても良い。

その他、実施例４に係る電力変換装置１００Ｄにおけるインバータ回路１０２Ｃの三相のアーム１０６ａ、１０７ａ、１０９ａとパルス幅変調整流回路１０１Ｄの三相のアーム１０３ａ、１０４ａ、１１０ａとが３並列接続以上のパワー半導体スイッチング素子のモジュールで構成される場合には、信号制御部２４０からの制御指令信号によりパルス幅変調整流回路１０１Ｄの一相目のアーム１０３ａを構成するモジュールの全部を商用電源１１０から切断するようにし、これらのモジュールのそれぞれを第２の接続部１４２ａ′、１４２ｂ′、１４２ｃ′に接続することでインバータ回路１０２Ｃに置き換えることも可能である。但し、この場合にはパルス幅変調整流回路１０１Ｄにおける二相目、三相目のアーム１０４ａ、１１０ａが信号制御部２４０からの制御指令信号によって単相整流動作に切り替えられることになる。

図５は、上述した各実施例に係る電力変換装置１００（実施例１に係る電力変換装置１００Ａ、実施例２に係る電力変換装置１００Ｂ、実施例３に係る電力変換装置１００Ｃ、実施例４に係る電力変換装置１００Ｄの何れでも良い旨の参照符号を示すものとする）を適用したエレベータ装置の概略構成を示した図である。

図５を参照すれば、ここではエレベータ装置に適用される電力変換装置１００を簡略的に示している。即ち、ここでの電力変換装置１００は、商用電源１１０に遮断装置１１１を介して相分離されるインダクタ１１２（各実施例で説明したインダクタ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに該当する）に接続されるパルス幅変調整流回路１０１（各実施例で説明したパルス幅変調整流回路１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄの何れでも良い旨の参照符号を示すものとする）とモータ１２０に接続されるインバータ回路１０２（各実施例で説明したインバータ回路１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃの何れでも良い旨の参照符号を示すものとする）とを備える他、少なくとも第１の接続部１４１（１４３）、第２の接続部１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ（１４２ａ′、１４２ｂ′、１４２ｃ′については省記する）、及びコンデンサ１１９を有している。

係る電力変換装置１００がエレベータ装置に適用される場合、汎用的には電力変換装置１００からの交流電圧（第２の交流電圧）で駆動されるモータ１２０は建物に設備される昇降路上の機械室に設置される巻上機に備えられるもので、図５では昇降路におけるそれぞれ乗場ドア２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃ、２３４ｄが備えられた多階床間を昇降する乗りかご２３２と釣合い錘２３３とが機械室に設けられたモータ１２０の回転軸に連結された綱車（シーブ）を介して主ロープ２３１で連結される様子を示している。更に、かごドア２３５を備えた乗りかご２３２の走行動作を制御するエレベータ制御装置２２０は機械室に設けられるものとする。但し、エレベータ装置によっては、機械室が昇降路上に設置されない機械室レスタイプの形態もあるが、各実施例に係る電力変換装置１００は何れの場合にも適用可能であるとする。エレベータ装置自体は、よく知られているように、エレベータ制御装置２２０によって電力変換装置１００を介して巻上機のモータ１２０を駆動制御することで主ロープ２３１を介して乗りかご２３２及び釣合い錘２３３に駆動力が伝動される結果、乗りかご２３２と釣合い錘２３３とが相反する方向にシーソ式で昇降するようになっている。ここでのエレベータ制御装置２２０は、乗りかご２３２内の行先階登録や各階床での乗場呼び登録を検出し、その検出結果を遮断装置１１１へ送出する検出装置２２４と、検出装置２２４での検出結果に応じて信号制御部２４０ａ、２４０ｂへの指令内容を割り付ける変換制御装置２２３と、を備えている。因みに、信号制御部２４０ａ、２４０ｂは上述した各実施例で開示した信号制御部２４０に対応するもので、図５では変換制御装置２２３で信号指令制御を割り付けるために分割された機器構成を例示したが、単一な機器構成であっても良い。

何れにしても、各実施例に係る電力変換装置１００が小型化されてエレベータ装置に適用された場合には、パルス幅変調整流回路１０１やインバータ回路１０２における電力変換用の三相のアームに適用されるパワー半導体スイッチング素子が一部故障しても電力供給を継続できる機能を持つため、乗りかご２３２内での利用者の閉じ込めを回避し得るようになる。

以上に説明した各実施例に係る電力変換装置１００は、各回路におけるデバイス構成の細部を種々変更できる他、図５を参照して説明したエレベータ装置についても乗りかご２３２を２系統以上で並設した構成とできる等、種々変更可能であるため、本発明の電力変換装置及びそれを適用したエレベータ装置は各実施例で開示した内容のものに限定されない。

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ 電力変換装置
１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ パルス幅変調（ＰＷＭ）整流回路
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ インバータ回路
１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａ、１０７ａ、１０８ａ、１０９ａ、１１０ａ アーム
１１０ 商用電源
１１１ 遮断装置
１１２、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ インダクタ
１１３ｅ、１１４ｅ、１１５ｅ、１１６ｅ、１１７ｅ、１１８ｅ、１１３ｆ、１１４ｆ、１１５ｆ、１１６ｆ、１１７ｆ、１１８ｆ 接続点
１１９ コンデンサ
１２０ モータ
１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂ、１３０ｂ、１３３ｂ、１３４ｂ、１３５ｂ、１４０ｂ ゲート駆動回路（Ｇ／Ｄ）
１２３ｃ、１２４ｃ、１２５ｃ、１２６ｃ、１２７ｃ、１２８ｃ、１２９ｃ、１３０ｃ、１３３ｃ、１３４ｃ、１３５ｃ、１３６ｃ、１３７ｃ、１３８ｃ、１３９ｃ、１４０ｃ ＭＯＳＦＥＴ
１２３ｄ、１２４ｄ、１２５ｄ、１２６ｄ、１２７ｄ、１２８ｄ、１２９ｄ、１３０ｄ、１３３ｄ、１３４ｄ、１３５ｄ、１３６ｄ、１３７ｄ、１３８ｄ、１３９ｄ、１４０ｄ ダイオード
１４１、１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ａ′、１４２ｂ′、１４２ｃ′、１４３、２１３ｅ、２１４ｅ、２１５ｅ、２１６ｅ、２１７ｅ、２１８ｅ、２１３ｆ、２１４ｆ、２１５ｆ、２１６ｆ、２１７ｆ、２１８ｆ 接続部
２２０ エレベータ制御装置
２２３ 変換制御装置
２２４ 検出装置
２３１ 主ロープ
２３２ 乗りかご
２３３ 釣合い錘
２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃ、２３４ｄ 乗場ドア
２３５ かごドア
２４０、２４０ａ、２４０ｂ 信号制御部

Claims (8)

1. 商用電源から供給される第１の交流電力を直流電力に変換する第１の変換回路と、前記第１の変換回路から供給される前記直流電力を第２の交流電力に変換して誘導性負荷に供給する第２の変換回路と、を有する電力変換装置において、
   前記第１の変換回路は、電力変換用にパワー半導体スイッチング素子を用いた三相のアームを有するパルス幅変調整流回路であり、
   前記第２の変換回路は、電力変換用にパワー半導体スイッチング素子を用いた三相のアームを有するインバータ回路であり、
   前記パルス幅変調整流回路を構成する前記三相のアームのうちの少なくとも一相のアームにおける前記商用電源との接続を切り離し可能な第１の接続部と、前記第１の接続部及び前記パルス幅変調整流回路を構成する前記三相のアームのうちの切り離されるアームと接続されると共に、前記インバータ回路を構成する前記三相のアームと個別に接続されて当該インバータ回路を構成する当該三相のアームに対して選択的に接続可能な３段構造の第２の接続部と、前記インバータ回路を構成する前記三相のアームの動作を監視した結果、当該三相のアームのうちの何れかのアームについての異常発生を検出すると、前記第１の接続部、並びに前記第２の接続部の該当するものへ制御指令信号を送出して前記パルス幅変調整流回路における前記商用電源との接続を切り離した前記少なくとも一相のアームの駆動制御を当該異常発生した何れかのアームの代用動作として接続する制御を行う信号制御部と、を備えたことを特徴とする電力変換装置。
2. 請求項１記載の電力変換装置において、
   前記信号制御部は、前記インバータ回路を構成する前記三相のアームのうちの何れかのアームの異常発生を検出すると、前記パルス幅変調整流回路を構成する前記三相のアームのうちの前記商用電源との接続を切り離していない残りの相のアームの駆動制御を三相整流動作から単相整流動作に切り替えることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１記載の電力変換装置において、
   前記信号制御部は、前記パルス幅変調整流回路を構成する前記三相のアームの動作を監視した結果、当該三相のアームのうちの何れかのアームについての異常発生を検出すると、異常発生していない相のアームの駆動制御を三相整流動作から単相整流動作に切り替えることを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項記載の電力変換装置と、前記電力変換装置から供給される前記第２の交流電力で駆動されるモータと、前記モータによって駆動されて昇降路内を昇降する乗りかごと、を備えたことを特徴とするエレベータ装置。
5. 商用電源から供給される第１の交流電力を直流電力に変換する第１の変換回路と、前記第１の変換回路から供給される前記直流電力を第２の交流電力に変換して誘導性負荷に供給する第２の変換回路と、を有する電力変換装置において、
   前記第１の変換回路は、電力変換用にパワー半導体スイッチング素子を用いた三相のアームを有するパルス幅変調整流回路であり、
   前記第２の変換回路は、電力変換用にパワー半導体スイッチング素子を用いた三相のアームを有するインバータ回路であり、
   前記パルス幅変調整流回路を構成する前記三相のアームのうちの少なくとも一相のアームにおける前記商用電源との接続を切り離し可能な第１の接続部と、前記第１の接続部及び前記パルス幅変調整流回路を構成する前記三相のアームのうちの切り離されるアームと接続されると共に、前記インバータ回路を構成する前記三相のアームと個別に接続されて当該インバータ回路を構成する当該三相のアームに対して選択的に接続可能な３段構造の第２の接続部と、前記インバータ回路を構成する前記三相のアームを個別に切り離し可能な第３の接続部と、前記インバータ回路を構成する前記三相のアームの動作を監視した結果、当該三相のアームのうちの何れかのアームについての異常発生を検出すると、前記第１の接続部及び前記第２の接続部と前記第３の接続部の該当するものとへ制御指令信号を送出して当該異常発生した何れかアームを切り離した上、前記パルス幅変調整流回路における前記商用電源との接続を切り離した前記少なくとも一相のアームの駆動制御を当該異常発生した何れかのアームの代用動作として接続する制御を行う信号制御部と、を備えたことを特徴とする電力変換装置。
6. 請求項５記載の電力変換装置において、
   前記信号制御部は、前記インバータ回路を構成する前記三相のアームのうちの何れかのアームの異常発生を検出すると、前記パルス幅変調整流回路を構成する前記三相のアームのうちの前記商用電源との接続を切り離していない残りの相のアームの駆動制御を三相整流動作から単相整流動作に切り替えることを特徴とする電力変換装置。
7. 請求項５記載の電力変換装置において、
   前記信号制御部は、前記パルス幅変調整流回路を構成する前記三相のアームの動作を監視した結果、当該三相のアームのうちの何れかのアームについての異常発生を検出すると、異常発生していない相のアームの駆動制御を三相整流動作から単相整流動作に切り替えることを特徴とする電力変換装置。
8. 請求項５〜７の何れか１項記載の電力変換装置と、前記電力変換装置から供給される前記第２の交流電力で駆動されるモータと、前記モータによって駆動されて昇降路内を昇降する乗りかごと、を備えたことを特徴とするエレベータ装置。