JP2017218278A - Control device for elevator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エレベータの制御装置に関する。 The present invention relates to an elevator control device.
従来のエレベータの制御装置は、商用交流電源を直流に変換するコンバータと、変換された直流を平滑する平滑コンデンサと、平滑された直流を任意の周波数の交流に変換してカゴを駆動するモータを駆動制御する三相インバータとから構成されている（例えば、特許文献１参照）。 A conventional elevator control device includes a converter that converts commercial AC power into DC, a smoothing capacitor that smoothes the converted DC, and a motor that drives the car by converting the smoothed DC into AC of an arbitrary frequency. It is comprised from the three-phase inverter which carries out drive control (for example, refer patent document 1).
特許文献１に記載のエレベータ制御装置においては、三相インバータが、３つの半導体ブリッジから構成されている。三相インバータは、診断用電流を流す診断用電流指令手段と、診断用電流が流れている状態で電圧を検出する電圧検出手段と、検出された電圧に基づいて異常か否かを判定する判断手段とを有している。
In the elevator control device described in
このとき、診断用電流指令手段は、３つの半導体ブリッジから２つを選択して、それぞれ、第１半導体ブリッジと第２半導体ブリッジとし、第１半導体ブリッジの上アームと第２半導体ブリッジの下アームとに診断用電流を流す。そうして、電圧検出部は、導通した状態の第１半導体ブリッジの上アーム及び第２半導体ブリッジの下アームの少なくともいずれか一方のオン電圧値を検出する。判断手段は、検出されたオン電圧値と閾値とを比較し、オン電圧値が閾値を超えた場合に、異常であると判定し、異常信号を出力する。 At this time, the diagnostic current command means selects two of the three semiconductor bridges to be the first semiconductor bridge and the second semiconductor bridge, respectively, and the upper arm of the first semiconductor bridge and the lower arm of the second semiconductor bridge And a diagnostic current is supplied to Then, the voltage detection unit detects an ON voltage value of at least one of the upper arm of the first semiconductor bridge and the lower arm of the second semiconductor bridge in a conductive state. The determination means compares the detected on-voltage value with a threshold value, determines that the on-voltage value exceeds the threshold value, determines that it is abnormal, and outputs an abnormal signal.
特許文献１に記載の従来技術は、インバータやコンバータを構成するパワー半導体素子の劣化を、そのオン電圧値に基づいて診断するものである。しかしながら、パワー半導体素子のゲートドライバに使用している電解コンデンサが劣化し、ドライブ能力が不足となった場合には、パワー半導体素子の劣化を検出する前に、パワー半導体素子が故障したり、あるいは、スイッチング損失の増加によって、想定よりも早くパワー半導体素子が劣化してしまう可能性がある。
The prior art described in
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、適切な時期にゲートドライバの交換を実現するために、簡単な構成で、ゲートドライバに使用している電解コンデンサの劣化診断を行うことで、ゲートドライバに起因したパワー半導体素子の故障及び劣化を未然に防止し、装置全体の信頼性の向上を図ることが可能な、エレベータの制御装置を得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem. In order to realize replacement of the gate driver at an appropriate time, the deterioration diagnosis of the electrolytic capacitor used in the gate driver is performed with a simple configuration. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an elevator control device that can prevent failure and deterioration of a power semiconductor element due to a gate driver and improve the reliability of the entire device.
この発明は、電圧駆動型のパワー半導体素子と、前記パワー半導体素子に対するゲート給電用の電解コンデンサを有して前記パワー半導体素子を駆動するゲートドライバと、前記電解コンデンサの劣化診断用のパルスオン信号から構成されたゲートドライブ信号を前記ゲートドライバに対して出力する制御部と、前記ゲートドライブ信号に従って前記ゲートドライバが前記パワー半導体素子を駆動させたときに、前記パワー半導体素子のゲート電圧を検出し、検出した前記ゲート電圧が参照電圧を超えたときに、電圧検出信号を出力するゲート電圧検出部と、前記ゲート電圧検出部から入力される前記電圧検出信号に基づいて、前記電解コンデンサの劣化診断を行う劣化診断部とを備え、前記劣化診断部は、前記ゲート電圧検出部からの前記電圧検出信号の入力があった場合に、前記電解コンデンサが正常であると判定し、前記ゲート電圧検出部からの前記電圧検出信号の入力が無かった場合に、前記電解コンデンサが劣化していると判定する、エレベータの制御装置である。 The present invention includes a voltage-driven power semiconductor element, a gate driver that has an electrolytic capacitor for feeding a gate to the power semiconductor element and drives the power semiconductor element, and a pulse-on signal for diagnosing deterioration of the electrolytic capacitor. A control unit that outputs a configured gate drive signal to the gate driver; and when the gate driver drives the power semiconductor element according to the gate drive signal, detects a gate voltage of the power semiconductor element; When the detected gate voltage exceeds a reference voltage, a gate voltage detection unit that outputs a voltage detection signal, and deterioration diagnosis of the electrolytic capacitor based on the voltage detection signal input from the gate voltage detection unit A deterioration diagnosis unit for performing the deterioration diagnosis unit, the deterioration diagnosis unit from the gate voltage detection unit It is determined that the electrolytic capacitor is normal when a pressure detection signal is input, and the electrolytic capacitor is deteriorated when the voltage detection signal is not input from the gate voltage detection unit. It is the control apparatus of the elevator which determines.
この発明に係るエレベータの制御装置によれば、制御部が、劣化診断用のゲートドライブ信号を出力し、ゲートドライバが、当該ゲートドライブ信号に従って、パワー半導体素子を駆動させ、ゲート電圧検出部１７が、駆動中のパワー半導体素子のゲート電圧を検出し、検出したゲート電圧が参照電圧を超えたときに、電圧検出信号を出力し、劣化診断部１８が、当該電圧検出信号に基づいて、電解コンデンサ１０，１１の劣化診断を行うようにしたので、簡単な構成で、ゲートドライバに使用している電解コンデンサの劣化診断を行うことで、ゲートドライバに起因したパワー半導体素子の故障及び劣化を未然に防止し、装置全体の信頼性の向上を図ることができる。
According to the elevator control device of the present invention, the control unit outputs a gate drive signal for deterioration diagnosis, the gate driver drives the power semiconductor element according to the gate drive signal, and the gate voltage detection unit 17 The gate voltage of the power semiconductor element being driven is detected, and when the detected gate voltage exceeds the reference voltage, a voltage detection signal is output, and the
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置の構成を示した部分構成図である。図１に示すように、エレベータの制御装置は、三相インバータ２０と、ゲートドライバ３４と、劣化診断部１８と、エレベータ制御部１９とを有している。
1 is a partial configuration diagram showing a configuration of an elevator control device according to
但し、図１は、三相インバータ２０の１相分のみを示している。また、ゲートドライバ３４に関しては、三相インバータ２０の１アーム分に対する構成のみを示している。すなわち、図１に示すゲートドライバ６は、三相インバータ２０の１つの相における上アーム分のゲートドライバである。ゲートドライバ６は、三相インバータ２０の３つの相における上アーム及び下アームのそれぞれに対して１つずつ設けられるので、合計６個のゲートドライバ６が設けられている。これらの６個のゲートドライバ６により、ゲートドライバ３４が構成されている。
However, FIG. 1 shows only one phase of the three-
図１において、符号１は、三相インバータ２０の１相分のパワーモジュール、もしくは、複数個のパワーモジュールを組み合わせて成るパワーモジュール構成部である。但し、以下では、簡略化して、「パワーモジュール１」と呼ぶこととする。パワーモジュール１において、電圧駆動型トランジスタ２が上アームを構成し、電圧駆動型トランジスタ３が下アームを構成している。電圧駆動型トランジスタ２と電圧駆動型トランジスタ３とは直列に接続されている。また、電圧駆動型トランジスタ２には、フライホイールダイオード４が、逆並列接続されている。同様に、電圧駆動型トランジスタ３には、フライホイールダイオード５が、逆並列接続されている。電圧駆動型トランジスタ２，３は、図１においては、ＩＧＢＴから構成されている例が示されているが、その場合に限らず、ＭＯＳＦＥＴから構成しても良い。
In FIG. 1,
三相インバータ２０は、図１に示すパワーモジュール１が３相分設けられて構成されている。すなわち、図１に示すパワーモジュール１が例えばＵ相分だとすると、パワーモジュール１と同じ構成がさらに、Ｖ相分とＷ相分の合計２つ設けられ、それらの３つのパワーモジュールが並列に接続されて、三相インバータ２０を構成している。
The three-
図５に示すように、三相インバータ２０は、モータ２１に接続されている。モータ２１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相からなる３相モータから構成されている。モータ２１は、三相インバータ２０により駆動される。モータ２１は、巻上機のシーブ２３を介して、ロープ２５により、エレベータの釣合おもり２７とカゴ２９とを昇降させる。三相インバータ２０は、コンバータ３２および平滑コンデンサ３３を介して、三相交流電源３０に接続されている。三相交流電源３０とコンバータ３２との間には、常開接点３１が接続されている。コンバータ３２は、三相交流電源３０の交流電圧を直流電圧に変換する。平滑コンデンサ３３は、コンバータから出力される直流電圧を平滑する。三相インバータ２０は、平滑された直流電圧を可変電圧、可変周波数の交流電圧に変換して、モータ２１を駆動制御する。
As shown in FIG. 5, the three-
ゲートドライバ３４は、三相インバータ２０に接続されている。ゲートドライバ３４は、上述したように、６個のゲートドライバ６が組み合わされて構成されている。図１に示すゲートドライバ６は、三相インバータ２０のうちの１相のパワーモジュール１の上アームを構成する電圧駆動型トランジスタ２を駆動するためのゲートドライバである。
The
ゲートドライバ６は、図１に示すように、正電源７（＋ＶＣＣ）と、負電源８（−ＶＥＥ）と、正電源７及び負電源８の基準電位となるグランド９と、正電源７の平滑用電解コンデンサ１０と、負電源８の平滑用電解コンデンサ１１と、オン動作用の出力トランジスタ１４と、オフ動作用の出力トランジスタ１５と、電圧駆動型トランジスタ２を駆動するためのゲート抵抗１６によって構成される。正電源７は、電圧駆動型トランジスタ２をオン動作させる。負電源８は、電圧駆動型トランジスタ２を確実にオフさせて誤動作を防止する。また、図１において、１２は、正電源７によって供給される電源記号（＋ＶＣＣ）を示す。１３は、負電源８によって供給される電源記号（−ＶＥＥ）を示す。なお、この構成は、ゲートドライバ６の１つの構成例であり、本実施の形態１は、電解コンデンサを有するゲートドライバであれば、いずれの構成のものにも、適用可能である。
As shown in FIG. 1, the gate driver 6 includes a positive power source 7 (+ VCC), a negative power source 8 (−VEE), a ground 9 serving as a reference potential for the positive power source 7 and the negative power source 8, and a smoothing of the positive power source 7. An
ゲートドライバ６は、さらに、ゲート電圧検出部１７を有している。ゲート電圧検出部１７は、電圧駆動型トランジスタ２のゲート端子とエミッタ端子との間に印加されるゲート電圧Ｖｇｅを検出する。ゲート電圧検出部１７は、検出したゲート電圧Ｖｇｅと参照電圧Ｖｒｅｆ１とを比較し、Ｖｇｅ＞Ｖｒｅｆ１となったときに、電圧検出信号（Ｈレベル）を出力する。参照電圧Ｖｒｅｆ１は予め設定された閾値である。 The gate driver 6 further includes a gate voltage detection unit 17. The gate voltage detector 17 detects a gate voltage Vge applied between the gate terminal and the emitter terminal of the voltage driven transistor 2. The gate voltage detector 17 compares the detected gate voltage Vge with the reference voltage Vref1, and outputs a voltage detection signal (H level) when Vge> Vref1. The reference voltage Vref1 is a preset threshold value.
ゲートドライバ６には、劣化診断部１８が接続されている。各ゲートドライバ６に対して、１つの劣化診断部１８を設けるようにしてもよいが、複数のゲートドライバ６に対して、１つの劣化診断部１８を設けるようにしてもよい。劣化診断部１８は、ゲート電圧検出部１７から出力される電圧検出信号に基づいて、電解コンデンサ１０および１１及びゲートドライバ６の健全性をチェックする。劣化診断部１８は、ゲート電圧検出部１７からの電圧検出信号の入力があれば「正常」と判定する。一方、劣化診断部１８は、ゲート電圧検出部１７からの電圧検出信号の入力が無ければ「異常」と判定し、電解コンデンサ１０，１１の劣化が発生、もしくは、ゲートドライバ６の異常が発生していると判断して、異常検出信号を出力する。劣化診断部１８は、エレベータ制御部１９に接続されている。劣化診断部１８は、異常検出信号を、エレベータ制御部１９に対して出力する。
A
エレベータ制御部１９は、ゲートドライバ３４を介して、三相インバータ２０およびエレベータの運行を制御する。エレベータ制御部１９は、例えば、昇降路の最上端に設けられた機械室に設置されているエレベータ制御盤から構成される。エレベータ制御部１９は、電解コンデンサ１０および１１及びゲートドライバ６の健全性をチェックするときに、劣化診断用のゲートドライブ信号を、ゲートドライバ６に対して出力する。また、エレベータ制御部１９は、劣化診断の結果として、劣化診断部１８からの異常検出信号を受信すると、エレベータ制御部１９に設けられた表示装置の表示画面で異常表示を行う、保守員へ通報する、あるいは、エレベータの運転停止等を行う。
The elevator control unit 19 controls the operation of the three-
なお、図５においては、図の簡略化のために、図１に示した劣化診断部１８とエレベータ制御部１９についての図示を省略しているが、実際には、図１に示すように、劣化診断部１８とエレベータ制御部１９とが設けられている。
In FIG. 5, illustration of the
次に、この発明の実施の形態１に係る、図１に示したエレベータの制御装置の動作について説明する。
Next, the operation of the elevator control apparatus shown in FIG. 1 according to
劣化診断動作を行う場合、まず、エレベータ制御部１９が、ゲートドライバ６に対して、劣化診断用のゲートドライブ信号を出力する。これにより、電圧駆動型トランジスタ２が、ゲートドライバ６により駆動される。電圧駆動型トランジスタ２が駆動されると、電圧駆動型トランジスタ２のゲート端子とエミッタ端子との間に印加されるゲート電圧Ｖｇｅの値が上昇する。ゲート電圧検出部１７は、当該ゲート電圧Ｖｇｅを検出し、検出結果を参照電圧Ｖｒｅｆ１と比較する。検出結果が予め設定された参照電圧Ｖｒｅｆ１を超えた場合に、ゲート電圧検出部１７は、電圧検出信号を出力する。一方、検出結果が参照電圧Ｖｒｅｆ１を超えない場合には、ゲート電圧検出部１７は、電圧検出信号を出力しない。劣化診断部１８は、ゲート電圧検出部１７からの電圧検出信号の入力があれば、電解コンデンサ１０，１１が「正常」と判断し、一方、ゲート電圧検出部１７からの電圧検出信号の入力が無ければ、電解コンデンサ１０，１１が劣化により「異常」と判断する。このように、本実施の形態では、電圧駆動型トランジスタ２のゲート電圧Ｖｇｅの値を検出するだけで、ゲートドライバ６に使用している電解コンデンサ１０，１１の劣化診断を行うことができる。一般的に、電解コンデンサは、設置環境や使用状況によって機器寿命が異なるが、本実施の形態に係る劣化診断を行うことにより、適切な時期にゲートドライバ６を交換できるので、ゲートドライバ６に起因したパワーモジュール１の故障を未然に防止し、信頼性の高いインバータ２０を得ることができる。また、劣化診断を行った後に交換するようにしたので、ゲートドライバ６を最大限長く使用できるため、保守コストを低減することができる。
When performing the deterioration diagnosis operation, first, the elevator control unit 19 outputs a gate drive signal for deterioration diagnosis to the gate driver 6. As a result, the voltage-driven transistor 2 is driven by the gate driver 6. When the voltage driven transistor 2 is driven, the value of the gate voltage Vge applied between the gate terminal and the emitter terminal of the voltage driven transistor 2 increases. The gate voltage detector 17 detects the gate voltage Vge, and compares the detection result with the reference voltage Vref1. When the detection result exceeds the preset reference voltage Vref1, the gate voltage detection unit 17 outputs a voltage detection signal. On the other hand, when the detection result does not exceed the reference voltage Vref1, the gate voltage detection unit 17 does not output a voltage detection signal. The
次に、この発明の実施の形態１に係る、図１に示したエレベータの制御装置の各構成の動作を、図２の波形を用いて、さらに詳細に説明する。
Next, the operation of each component of the elevator control apparatus shown in FIG. 1 according to
図２において、横軸は時間を示す。 In FIG. 2, the horizontal axis represents time.
図２において、縦軸の（ａ）〜（ｅ）は以下の通りである。 In FIG. 2, (a) to (e) on the vertical axis are as follows.
（ａ）は、エレベータ制御部１９からゲートドライバ６に対して出力される、劣化診断用のゲートドライブ信号である。ゲートドライブ信号は、パルス幅Ｔ１の短パルスオン信号である。パルス幅Ｔ１は、予め設定されている。 (A) is a gate drive signal for deterioration diagnosis output from the elevator control unit 19 to the gate driver 6. The gate drive signal is a short pulse-on signal having a pulse width T1. The pulse width T1 is set in advance.
（ｂ）は、上記（ａ）のゲートドライブ信号によって、ゲートドライバ６が電圧駆動型トランジスタ２を駆動した場合の、正常時のゲート電圧Ｖｇｅの波形である。ゲート電圧Ｖｇｅは、上記（ａ）のゲートドライブ信号が出力されると、初期値（−ＶＥＥ）から徐々に増加していき、参照電圧Ｖｒｅｆ１の値を超える。参照電圧Ｖｒｅｆ１は、予め設定された固定値である。また、ゲート電圧Ｖｇｅは、上記（ａ）のゲートドライブ信号の出力が停止されると、徐々に減少し、最初の初期値（−ＶＥＥ）と同じ値に戻る。 (B) is a waveform of the gate voltage Vge at the normal time when the gate driver 6 drives the voltage drive type transistor 2 by the gate drive signal of (a). When the gate drive signal (a) is output, the gate voltage Vge gradually increases from the initial value (−VEE) and exceeds the value of the reference voltage Vref1. The reference voltage Vref1 is a fixed value set in advance. Further, when the output of the gate drive signal in (a) is stopped, the gate voltage Vge gradually decreases and returns to the same value as the initial initial value (−VEE).
（ｃ）は、正常時のゲート電圧検出部１７の出力信号である。ゲート電圧検出部１７は、ゲート電圧Ｖｇｅと参照電圧Ｖｒｅｆ１とを比較し、Ｖｇｅ＞Ｖｒｅｆ１となったときに、電圧検出信号（Ｈレベル）を出力する。 (C) is an output signal of the gate voltage detector 17 at the normal time. The gate voltage detector 17 compares the gate voltage Vge and the reference voltage Vref1, and outputs a voltage detection signal (H level) when Vge> Vref1.
（ｄ）は、平滑用電解コンデンサ１０，１１が劣化した場合、すなわち、異常時のゲート電圧Ｖｇｅの波形である。平滑用電解コンデンサ１０，１１の劣化によって、平滑用電解コンデンサ１０，１１の内部抵抗（ＥＳＲ：等価直列抵抗）が増加すると、ゲート駆動電流が上記抵抗分によって制限されるため、ゲート電圧Ｖｇｅの立上り時間および立下り時間が増加する。このため、ゲート電圧Ｖｇｅは、図２に示す通り、参照電圧Ｖｒｅｆ１まで上昇しなくなる。この結果、波形（ｅ）に示す通り、ゲート電圧検出部１７の出力信号は、変化しない。
(D) is a waveform of the gate voltage Vge when the smoothing
（ｅ）は、異常時のゲート電圧検出部１７の出力信号である。上述したように、ゲート電圧検出部１７は、ゲート電圧Ｖｇｅと参照電圧Ｖｒｅｆ１とを比較し、Ｖｇｅ＞Ｖｒｅｆ１となったときに、電圧検出信号（Ｈレベル）を出力する。上述したように、平滑用電解コンデンサ１０，１１が劣化している場合には、ゲート電圧Ｖｇｅが参照電圧Ｖｒｅｆ１を超える値まで上昇しなくなるため、波形（ｅ）においては、ゲート電圧検出部１７の電圧検出信号は変化せず、常に０（Ｌレベル）である。
(E) is an output signal of the gate voltage detector 17 at the time of abnormality. As described above, the gate voltage detection unit 17 compares the gate voltage Vge and the reference voltage Vref1, and outputs a voltage detection signal (H level) when Vge> Vref1. As described above, when the smoothing
図４は、ある環境条件下における、電解コンデンサの経年劣化を示す特性カーブの一例である。図４において、横軸は時間を示し、縦軸は静電容量及びＥＳＲ（等価直列抵抗）を示す。図４に示す通り、時間の経過とともに、静電容量が低下していくと共に、ＥＳＲ（等価直列抵抗）が著しく増加していくことが確認されており、本発明の実施の形態１は、この特性変化に着目している。 FIG. 4 is an example of a characteristic curve showing the aging of the electrolytic capacitor under a certain environmental condition. In FIG. 4, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates capacitance and ESR (equivalent series resistance). As shown in FIG. 4, it has been confirmed that the capacitance decreases with time and the ESR (equivalent series resistance) increases remarkably. Focuses on characteristic changes.
劣化診断部１８は、エレベータ制御部１９からの劣化診断用のゲートドライブ信号と、ゲート電圧検出部１７からの電圧検出信号とを入力とする。劣化診断部１８は、これらの入力信号に基づいて、電解コンデンサ１０および１１の劣化、もしくは、ゲートドライバ６の異常が発生していないか否かを判定する。具体的には、劣化診断部１８は、ゲートドライブ信号で電圧駆動型トランジスタ２を駆動しているにもかかわらず、ゲート電圧Ｖｇｅが参照電圧Ｖｒｅｆ１まで上昇しない場合、すなわち、ゲート電圧検出部１７からＨレベルの電圧検出信号が入力されない場合に、電解コンデンサ１０および１１の劣化、もしくは、ゲートドライバ６の異常と判断し、異常検出信号を出力する。当該異常検出信号は、エレベータ制御部１９に送信される。エレベータ制御部１９は、異常検出信号を受信すると、エレベータ制御部１９に設けられた表示装置の表示画面で異常表示を行う、保守員へ通報する、あるいは、エレベータの運転停止等を行う。一方、劣化診断部１８は、ゲートドライブ信号で電圧駆動型トランジスタ２を駆動したときに、ゲート電圧Ｖｇｅが参照電圧Ｖｒｅｆ１を超える値まで上昇した場合、すなわち、ゲート電圧検出部１７からＨレベルの電圧検出信号が入力された場合に、電解コンデンサ１０および１１の劣化及びゲートドライバ６の異常はいずれも発生していないと判断し、異常検出信号を出力しない。
The
実施の形態１では、インバータ２０の始動前、即ち、エレベータの運転前に、劣化診断用のゲートドライブ信号を出力し、電圧駆動型トランジスタ２のゲート電圧Ｖｇｅが参照電圧Ｖｒｅｆ１を超えるまで上昇するか否かを監視することで、ゲートドライバ６に使用している平滑用電解コンデンサ１０および１１の劣化等によって、ゲートドライバ６のゲートドライブ能力が低下した異常状態が発生しているか否かを検出することができる。そのため、ゲートドライバ６に起因したパワーモジュール１の故障を未然に防止し、信頼性の高いインバータを実現することができる。また、参照電圧Ｖｒｅｆ１の値を適切に設定することで、簡単に且つ精度高く、劣化診断判定ができる。また、簡単な回路構成で、安価に、劣化診断判定を実現することができる。また、劣化診断を行った上で、ゲートドライバ６を交換するようにしたので、ゲートドライバ６を最大限長く使用できるため、保守コストを低減できる。
In the first embodiment, before the
以上のように、この発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置は、電圧駆動型のパワー半導体素子としての電圧駆動型トランジスタ２と、電圧駆動型トランジスタ２に対するゲート給電用の電解コンデンサ１０，１１を有して、電圧駆動型トランジスタ２を駆動するゲートドライバ６と、電解コンデンサ１０，１１の劣化診断用のパルスオン信号から構成されたゲートドライブ信号をゲートドライバ６に対して出力するエレベータ制御部１９と、ゲートドライブ信号に従ってゲートドライバ６が電圧駆動型トランジスタ２を駆動させたときに、電圧駆動型トランジスタ２のゲート電圧を検出し、検出したゲート電圧が参照電圧を超えたときに、電圧検出信号を出力するゲート電圧検出部１７と、ゲート電圧検出部１７から入力される電圧検出信号に基づいて、電解コンデンサ１０，１１の劣化診断を行う劣化診断部１８とを備えている。本実施の形態においては、劣化診断部１８は、ゲート電圧検出部１７からの電圧検出信号の入力があった場合に、電解コンデンサ１０，１１が正常であると判定し、ゲート電圧検出部１７からの電圧検出信号の入力が無かった場合に、電解コンデンサ１０，１１が劣化していると判定する。これにより、本実施の形態１においては、簡単な構成で、安価に、ゲートドライバ６に使用している電解コンデンサ１０，１１の劣化診断が可能となる。電解コンデンサの機器寿命は、設置環境や使用状況によって異なるが、本実施の形態によれば、適切な時期にゲートドライバ６を交換できるので、ゲートドライバ６に起因したパワーモジュールの故障を未然に防止し、信頼性の高いインバータを実現することができる。また、ゲートドライバ６を最大限長く使用できるため、保守コストを低減できる。
As described above, the elevator control apparatus according to the first embodiment of the present invention includes the voltage-driven transistor 2 as the voltage-driven power semiconductor element, and the
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２における動作波形を示した図である。本実施の形態２と上述の実施の形態１との違いは、動作波形のみである。本実施の形態２に係るエレベータの制御装置の構成は、図１及び図５に示した実施の形態１の構成と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing operation waveforms in the second embodiment of the present invention. The difference between the second embodiment and the first embodiment described above is only the operation waveform. Since the configuration of the elevator control device according to the second embodiment is the same as the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 5, the description thereof is omitted here.
図３において、横軸は時間を示す。また、縦軸において、（ａ）〜（ｃ）は、図２と同じである。すなわち、図３の（ａ）〜（ｃ）は、正常時を示したものである。この場合、実施の形態１で説明した通り、ゲート電圧Ｖｇｅが、参照電圧Ｖｒｅｆ１まで上昇して、波形（ｃ）で電圧検出信号が出力されているため、劣化診断部１８で正常と判定される。 In FIG. 3, the horizontal axis indicates time. In the vertical axis, (a) to (c) are the same as those in FIG. That is, (a)-(c) of FIG. 3 shows the normal time. In this case, as described in the first embodiment, the gate voltage Vge rises to the reference voltage Vref1, and the voltage detection signal is output with the waveform (c). .
（ｄ）は、エレベータ制御部１９が出力する劣化診断用のゲートドライブ信号の波形である。但し、このときのゲートドライブ信号のハルス幅は、Ｔ２である。パルス幅Ｔ２は、パルス幅Ｔ１よりも短くなるように設定されている。パルス幅Ｔ２は可変である。エレベータ制御部１９がパルス幅Ｔ２の値を、０から徐々に増加、あるいは、パルス幅Ｔ１から徐々に減少させていき、ゲート電圧検出部１７が出力する電圧検出信号により、ゲート電圧Ｖｇｅの最大値が参照電圧Ｖｒｅｆと一致するという条件を満たすパルス幅Ｔ２を、劣化診断部１８が検出する。
(D) is a waveform of the gate drive signal for deterioration diagnosis output from the elevator controller 19. However, the Halth width of the gate drive signal at this time is T2. The pulse width T2 is set to be shorter than the pulse width T1. The pulse width T2 is variable. The elevator controller 19 gradually increases the value of the pulse width T2 from 0 or gradually decreases from the pulse width T1, and the maximum value of the gate voltage Vge is determined by the voltage detection signal output from the gate voltage detector 17. The
（ｅ）は、上記（ｄ）の時間Ｔ２幅のゲートドライブ信号によって、ゲートドライバ６が電圧駆動型トランジスタ２を駆動した場合の、ゲート電圧Ｖｇｅの波形を示す。 (E) shows a waveform of the gate voltage Vge when the gate driver 6 drives the voltage-driven transistor 2 by the gate drive signal having the time T2 width of (d).
（ｆ）は、上記（ｄ）及び（ｅ）の場合の、ゲート電圧検出部１７の出力信号である。ここでは、劣化診断用のゲートドライブ信号のパルス幅Ｔ２が、パルス幅Ｔ１に対して短くなっているため、ゲート電圧Ｖｇｅが参照電圧Ｖｒｅｆ１を超えるまで上昇せずに、Ｖｇｅ＜Ｖｒｅｆ１のため、電圧検出信号は出力されない。 (F) is an output signal of the gate voltage detector 17 in the cases (d) and (e) above. Here, since the pulse width T2 of the gate drive signal for deterioration diagnosis is shorter than the pulse width T1, the gate voltage Vge does not rise until it exceeds the reference voltage Vref1, and Vge <Vref1. No detection signal is output.
劣化診断部１８は、ゲート電圧検出部１７が出力信号により検出したパルス幅Ｔ２を、パルス幅Ｔ１と比較することから、現在のゲートドライバ６のドライブ能力のマージン、すなわち、電解コンデンサ１０，１１の劣化度合いを確認することができる。例えば、Ｔ１／Ｔ２＝２の場合は、２倍のマージンがあると判断する。
Since the
あるいは、ゲートドライバ３４の設置時に、パルス幅Ｔ２を検出して、それを初期値として記憶しておき、ゲート電圧検出部１７が出力信号により検出したパルス幅Ｔ２と初期値とを比較することで、電解コンデンサ１０，１１の劣化度合いを確認するようにしてもよい。あるいは、ゲート電圧検出部１７が出力信号により検出したパルス幅Ｔ２の経年変化量に基づいて、電解コンデンサ１０，１１の劣化度合いを確認するようにしてよい。
Alternatively, when the
本実施の形態２では、劣化診断用のゲートドライブ信号のパルス幅Ｔ２を可変とし、ゲート電圧Ｖｇｅが参照電圧Ｖｒｅｆ１まで上昇する閾値となるパルス幅Ｔ２を、定期的に観測することによって、ゲートドライバ６の劣化度合いを監視し、ゲートドライバ６の平滑用電解コンデンサ１０，１１の残寿命を予測することが可能である。
In the second embodiment, the pulse width T2 of the gate drive signal for deterioration diagnosis is made variable, and the pulse width T2 that becomes a threshold value at which the gate voltage Vge rises to the reference voltage Vref1 is periodically observed, thereby the gate driver. 6 is monitored, and the remaining life of the smoothing
以上のように、本実施の形態２に係るエレベータの制御装置においては、上述の実施の形態１と同様の効果が得られる。また、さらに、本実施の形態２においては、ゲートドライブ信号のパルス幅を可変にした。そうして、ゲート電圧検出部１７が出力する電圧検出信号により、劣化診断部１８は、電圧駆動型トランジスタ２のゲート電圧の最大値が参照電圧と一致するという条件を満たすゲートドライブ信号のパルス幅を検出し、上記検出したパルス幅に基づいて、電解コンデンサ１０，１１の劣化度合いを判定する。このように、本実施の形態２においては、電解コンデンサ１０，１１の劣化度合いを判断するため、ゲートドライバ６の残寿命を推定することができる。
As described above, in the elevator control apparatus according to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment described above can be obtained. Furthermore, in the second embodiment, the pulse width of the gate drive signal is made variable. Then, based on the voltage detection signal output from the gate voltage detection unit 17, the
なお、上記の実施の形態１，２においては、インバータ２０に設けられた電圧駆動型のパワー半導体素子として、電圧駆動型トランジスタ２，３を例に挙げて説明したが、その場合に限らず、いずれのタイプの電圧駆動型のパワー半導体素子にも、実施の形態１，２を適用することができる。
In the first and second embodiments, the voltage-driven power semiconductor elements provided in the
また、実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせてもよい。すなわち、その場合には、実施の形態１の方法により、電解コンデンサ１０，１１の劣化の有無を判定し、劣化していることが検出された場合に、実施の形態２の方法により、電解コンデンサ１０，１１の劣化度合いを検出する。
Further, the first embodiment and the second embodiment may be combined. That is, in that case, the presence or absence of deterioration of the
１ パワーモジュール、２，３ 電圧駆動型トランジスタ、４，５ フライホイールダイオード、６ ゲートドライバ、７ 正電源（＋ＶＣＣ）、８ 負電源（−ＶＥＥ）、９ グランド、１０，１１ 平滑用電解コンデンサ、１４，１５ 出力トランジスタ、１６ ゲート抵抗、１７ ゲート電圧検出部、１８ 劣化診断部、１９ エレベータ制御部、２０ インバータ、３４ ゲートドライバ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記パワー半導体素子に対するゲート給電用の電解コンデンサを有して前記パワー半導体素子を駆動するゲートドライバと、
前記電解コンデンサの劣化診断用のパルスオン信号から構成されたゲートドライブ信号を前記ゲートドライバに対して出力する制御部と、
前記ゲートドライブ信号に従って前記ゲートドライバが前記パワー半導体素子を駆動させたときに、前記パワー半導体素子のゲート電圧を検出し、検出した前記ゲート電圧が参照電圧を超えたときに、電圧検出信号を出力するゲート電圧検出部と、
前記ゲート電圧検出部から入力される前記電圧検出信号に基づいて、前記電解コンデンサの劣化診断を行う劣化診断部と
を備え、
前記劣化診断部は、前記ゲート電圧検出部からの前記電圧検出信号の入力があった場合に、前記電解コンデンサが正常であると判定し、前記ゲート電圧検出部からの前記電圧検出信号の入力が無かった場合に、前記電解コンデンサが劣化していると判定する、
エレベータの制御装置。 A voltage-driven power semiconductor element;
A gate driver for driving the power semiconductor element having an electrolytic capacitor for gate power supply to the power semiconductor element;
A control unit that outputs a gate drive signal composed of a pulse-on signal for deterioration diagnosis of the electrolytic capacitor to the gate driver;
The gate driver detects the gate voltage of the power semiconductor element when the gate driver drives the power semiconductor element according to the gate drive signal, and outputs a voltage detection signal when the detected gate voltage exceeds a reference voltage A gate voltage detector to
A deterioration diagnosis unit that performs deterioration diagnosis of the electrolytic capacitor based on the voltage detection signal input from the gate voltage detection unit, and
The degradation diagnosis unit determines that the electrolytic capacitor is normal when the voltage detection signal is input from the gate voltage detection unit, and the voltage detection signal is input from the gate voltage detection unit. If not, it is determined that the electrolytic capacitor has deteriorated.
Elevator control device.
前記劣化診断部は、前記パワー半導体素子の前記ゲート電圧の最大値が前記参照電圧と一致するという条件を満たす前記ゲートドライブ信号のパルス幅を、前記ゲート電圧検出部が出力する電圧検出信号に基づいて検出し、
検出した前記パルス幅に基づいて、前記電解コンデンサの劣化度合いを判定する、
請求項１に記載のエレベータの制御装置。 The pulse width of the gate drive signal is variable,
The deterioration diagnosis unit is configured to determine a pulse width of the gate drive signal that satisfies a condition that a maximum value of the gate voltage of the power semiconductor element matches the reference voltage based on a voltage detection signal output from the gate voltage detection unit. Detect
Based on the detected pulse width, the degree of deterioration of the electrolytic capacitor is determined.
The elevator control device according to claim 1.
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