JP4896992B2 - エレベータの制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、電力変換回路用のパワーモジュールの寿命到達判定を行う機能を有するエレベータの制御装置に関するものである。

従来のエレベータの制御装置では、電力変換回路用のパワーモジュールに流れる電流が測定され、その電流測定値（又は電流指令値）と素子固有の損失特性とにより、熱変動量（又は過渡熱変動量）が算出される。この熱変動量に、半導体素子の寿命特性に基づく重み付けがなされることにより、寿命予測基準値が算出される。そして、この寿命予測基準値が稼働時間に応じて積算されて、その値が予め設定された寿命値に達することによって、パワーモジュールが寿命に到達したと判定される（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２９０９７０号公報

ここで、一般的なＶＶＶＦ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）制御が適用されたエレベータでは、モータ電流及び出力周波数がかごの走行距離やかご内の積載重量等のかごの走行パターンに応じて変化する。これに伴い、電力変換回路の複数のパワーモジュールの温度は、モータ電流及び出力周波数に応じて個別に変化する。これに対して、上記のような従来のエレベータの制御装置では、電流測定値と稼働時間とによりパワーモジュールの寿命を判定しており、かごの走行パターンを考慮していないため、パワーモジュールの寿命到達の判定精度が低下してしまう。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、パワーモジュールの寿命がかごの走行パターンに応じて変動する場合にも、パワーモジュールの寿命到達の判定精度を向上させることができるエレベータの制御装置を得ることを目的とする。

この発明によるエレベータの制御装置は、電源電力をモータ駆動電力に変換するための電力変換回路にパワーモジュールが用いられたものであって、複数のかご走行パターンに対応してかごの走行を制御する主制御部、及びかご走行パターン毎のパワーモジュールの発熱温度変化幅の推定値がかご走行パターンに対応付けて予め登録されており、主制御部からの走行指令に基づいてかご走行パターンに対応する発熱温度変化幅での発熱回数を積算し、その積算した発熱回数に基づいてパワーモジュールが寿命に到達したかどうかを判定する寿命判定部を備えたものである。

この発明の実施の形態１によるエレベータを示す構成図である。 図１の制御装置本体を具体的に示すブロック図である。 パワーモジュールの素子温度変化幅及びケース温度変化幅と発熱許容回数との関係を示すグラフである。 図２のデータテーブル格納部のデータテーブルの一例を説明するための説明図である。 定格負荷積載時のかごの速度、モータ実効電流及びモジュール温度と、時間との関係を示すグラフである。 ５０％負荷積載時のかごの速度、モータ実効電流及びモジュール温度と、時間との関係を示すグラフである。

以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエレベータを示す構成図である。
図において、昇降路の上部には、モータ１、シーブ２及びブレーキ３が設けられている。シーブ２は、モータ１によって回転される。モータ１及びシーブ２の回転は、ブレーキ３によって制動される。シーブ２には、ロープ４が巻き掛けられている。ロープ４の一端部には、昇降路内を昇降されるかご５が吊り下げられている。ロープ４の他端部には、５０％負荷積載時のかご５に釣り合う重量の釣合おもり６が吊り下げられている。かご５及び釣合おもり６は、モータ１の駆動力により昇降路内を昇降される。

モータ１には、速度検出器７が取り付けられている。速度検出器７は、モータ１の回転に応じて速度検出値Ｓを検出する。かご５には、かご５内の負荷の重量値であるかご内重量値Ｗを検出する秤装置８が設けられている。速度検出器７及び秤装置８には、エレベータの運行を制御する制御装置本体９が接続されている。速度検出器７からの速度検出値Ｓ、及び秤装置８からのかご内重量値Ｗは、制御装置本体９に入力される。

モータ１は、コンバータ１０、（平滑・充電用）コンデンサ１１及びインバータ１２を介して商用交流電源１３に接続されている。商用交流電源１３からの電源電力は、コンバータ１０及び（平滑・充電用）コンデンサ１１によって直流に変換される。直流に変換された電力は、インバータ１２によって交流に変換され、モータ駆動電力としてモータ１に供給される。インバータ１２とモータ１との間には、モータ電流を検出するための電流検出器１４が設けられている。電流検出器１４は、制御装置本体９に接続されている。また、電流検出器１４は、モータ電流検出値Ｉを制御装置本体９に知らせる。

かご５の回生運転時に生じたモータ１からの回生電力は、インバータ１２によって直流電力に変換され、コンデンサ１１に充電される。コンデンサ１１に充電された回生電力が所定量を超えると、インバータ１２とコンデンサ１１との間に介在された回生電力消費回路１５によって、コンデンサ１１に充電された回生電力が消費される。ここで、コンバータ１０、インバータ１２及び回生電力消費回路１５は、エレベータの電力変換回路を構成している。電力変換回路には、複数のパワーモジュールが用いられている。パワーモジュールは、内部にＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）やダイオード等の半導体素子（パワー素子）を有している。

図２は、図１の制御装置本体９を具体的に示すブロック図である。制御装置本体９は、主制御部９ａ、速度指令作成部９ｂ、速度制御部９ｃ、電流制御部９ｄ、パルス制御部９ｅ、データテーブル格納部９ｆ及び寿命判定部９ｇを有している。主制御部９ａは、制御装置本体９全体の動作を制御する。また、主制御部９ａは、利用者からの呼び登録操作等に応じて、かご５の走行（運転）を制御するための運転モードを設定し、運転モードに応じた走行指令を生成する。かご５の運転モードとは、例えば１階から２階へのかご５の運転である各階停止運転モード（モード１）、例えば１階から３階へのかご５の直行運転である１階床通過運転モード（モード２）、例えば１階から４階への２階床を通過したかご５の直行運転である２階床通過運転モード（モード３）、例えば１階から５階への３階床を通過したかご５の直行運転である３階床通過運転モード（モード４）、及び例えば１階から６階以上の階への４階床以上を通過したかご５の直行運転である４階床以上通過運転モード（モード５）を含んでいる。即ち、主制御部９ａは、かご５の走行パターンの一部である運転モードに対応してかご５の走行を制御する。

速度指令作成部９ｂは、主制御部９ａからの走行指令に基づいて、かご５の走行速度を決定するための速度指令Ｓ＊を生成する。速度制御部９ｃは、速度検出器７からの速度検出値Ｓと、速度指令作成部９ｂからの速度指令Ｓ＊との偏差を積分し、電流指令Ｉ＊を生成する。電流制御部９ｄは、電流検出器１４からの電流検出値Ｉと、速度制御部９ｃからの電流指令Ｉ＊との偏差を積分し、電圧指令Ｖ＊を生成する。パルス制御部９ｅは、電流制御部９ｄからの電圧指令Ｖ＊に基づく駆動パルスを生成する。また、パルス制御部９ｅは、駆動パルスをインバータ１２に送ることによって、インバータ１２のモータ駆動電力を制御する。データテーブル格納部９ｆには、インバータ１２のパワーモジュールの発熱温度変化幅ΔＴの推定値がかご５の走行パターン（運転モード、及びかご５の積載量）に対応付けて登録されている。発熱温度変化幅ΔＴの推定値とは、発熱温度変化幅ΔＴの事前に測定された測定値、又はエレベータの設置仕様に基づく算出値である。

寿命判定部９ｇは、主制御部９ａからの走行指令に基づいて、かご５の運転モードを判別する。また、寿命判定部９ｇは、かご５の運転モード、及び秤装置８からのかご内重量値Ｗからなる走行パターンに基づいて、データテーブル格納部９ｆ内の発熱温度変化幅ΔＴを参照する。さらに、寿命判定部９ｇは、発熱温度変化幅ΔＴ毎の参照回数を発熱回数として積算する。さらにまた、寿命判定部９ｇには、発熱温度変化幅ΔＴ毎の発熱許容回数が予め設定されており、発熱許容回数に対する発熱回数の割合である熱疲労度を算出する。そして、寿命判定部９ｇは、発熱温度変化幅ΔＴでの熱疲労度と予め設定された寿命値（寿命定数ｋ）とを用いて、インバータ１２を構成するパワーモジュールが寿命となったかどうかを判定する。

これとともに、寿命判定部９ｇは、予め設定された判定開始基準時から熱疲労度算出時までの経過期間を算出し、その経過期間での熱疲労度の増加率に基づいて、発熱回数が発熱許容回数を上回る時期、即ちパワーモジュールの寿命到達時期を予測する。寿命判定部９ｇによるパワーモジュールの寿命の判定内容及び予測内容の情報は、主制御部９ａ及び速度制御部９ｃに送られる。また、寿命判定部９ｇによるパワーモジュールの寿命の判定内容及び予測内容の情報は、制御装置本体９に接続された表示器１６に表示される。

次に、パワーモジュールの寿命に関わる要因について具体的に説明する。近年、パワーモジュールの寿命が、パワーモジュール内の半導体素子上部のワイヤボンド部の寿命と、その半導体素子直下のセラミック基板及び金属ベースの接合部の寿命とにより決定されることが知られている（例えば、三菱電機技報 Ｖｏｌ．７７ Ｎｏ．９ ２００３「パワーモジュールの長寿命化技術」参照）。そして、パワーモジュール内の半導体素子上部のワイヤボンド部の寿命は、半導体素子自体の発熱温度変化幅である素子温度Ｔｊにより決定され、セラミック基板及び金属ベースの接合部の寿命は、半導体素子直下のケース（放熱板）の温度であるケース温度Ｔｃにより決定される。つまり、パワーモジュールは、その使用条件や熱疲労寿命特性によって、素子温度変化幅ΔＴｊ及びケース温度変化幅ΔＴｃのいずれか一方が許容発熱回数を超過することにより寿命に到達する。ここで、寿命判定部９ｇは、パワーモジュールの寿命判定を行うために、発熱温度変化幅ΔＴとして素子温度変化幅ΔＴｊ及びケース温度変化幅ΔＴｃを用いている。

また、素子温度Ｔｊは、（１）式により決定される。これと同様に、素子温度変化幅ΔＴｊは、（２）式により決定される。
Ｔｊ＝Ｔｃ＋ΔＴ（ｊ−ｃ）＝Ｔｃ＋Ｐ×Ｒ（ｊ−ｃ）・・・・（１）式
ΔＴｊ＝ΔＴｃ＋ΔＴ（ｊ−ｃ）＝ΔＴｃ＋Ｐ×Ｒ（ｊ−ｃ）・・・・（２）式
但し、ΔＴｊ ：素子温度変化幅
ΔＴｃ ：ケース温度変化幅
ΔＴ（ｊ−ｃ）：素子−ケース間の温度差
Ｐ ：素子発生損失
Ｒ（ｊ−ｃ） ：素子−ケース間の熱抵抗

即ち、データテーブル格納部９ｆ内の素子温度変化幅ΔＴｊの推定値は、ケース温度変化幅ΔＴｃと、素子発生損失、及び素子−ケース間の熱抵抗とにより算出可能である。また、ケース温度変化幅ΔＴｃの推定値には、エレベータ設置後の実際の測定値、同仕様の他のエレベータの測定値、又は他のエレベータの測定値から算出した推定値が用いられ、素子温度変化幅ΔＴｊの推定値には、ケース温度変化幅ΔＴｃ、素子発生損失、及び素子−ケース間の熱抵抗に基づく算出値が用いられる。

次に、素子温度変化幅ΔＴｊ及びケース温度変化幅ΔＴｃのそれぞれの寿命特性について説明する。図３は、パワーモジュールの素子温度変化幅ΔＴｊ及びケース温度変化幅ΔＴｃと発熱許容回数（ヒートサイクル）との関係を示すグラフである。なお、図３では、縦軸がサイクル数（回）であり、横軸が発熱温度変化幅ΔＴ（Ｋ）である。また、図３の縦軸及び横軸は、ともに対数である。図３から、Ｎｘ回の発熱許容回数が必要なとき、素子温度変化幅ΔＴｊは、ΔＴｊｘ以下、ケース温度変化幅ΔＴｃは、ΔＴｃｘ以下とする必要があることがわかる。寿命判定部９ｇには、走行パターン毎の素子温度変化幅ΔＴｊにそれぞれ対応する発熱許容回数Ｎｘである素子発熱許容回数Ｎｊｘと、走行パターン毎のケース温度変化幅ΔＴｃに対応する発熱許容回数Ｎｘであるケース発熱許容回数Ｎｃｘとが予め登録されている。

次に、パワーモジュールの寿命の到達判定を行うための発熱温度変化幅ΔＴの推定値について具体的に説明する。図４は、図２のデータテーブル格納部９ｆのデータテーブルの一例を説明するための説明図である。データテーブル格納部９ｆには、かご５上昇時の走行パターン毎の素子温度変化幅ΔＴｊであるΔＴｊ＿ＮＬＵＰ１〜５、ΔＴｊ＿ＢＬＵＰ１〜５及びΔＴｊ＿ＦＬＵＰ１〜５がかご５の積載量と運転モードとに対応付けて格納されている。また、データテーブル格納部９ｆには、かご５下降時の素子温度変化幅ΔＴｊであるΔＴｊ＿ＮＬＤＮ１〜５、ΔＴｊ＿ＢＬＤＮ１〜５及びΔＴｊ＿ＦＬＤＮ１〜５がかご５の積載量と運転モードとに対応付けて格納されている。

さらに、データテーブル格納部９ｆには、かご５の上昇時の走行パターン毎のケース温度変化幅ΔＴｃであるΔＴｃ＿ＮＬＵＰ１〜５、ΔＴｃ＿ＢＬＵＰ１〜５及びΔＴｃ＿ＦＬＵＰ１〜５がかご５の積載量と運転モードとに対応付けて格納されている。さらにまた、データテーブル格納部９ｆには、かご５下降時の走行パターン毎のケース温度変化幅ΔＴｃであるΔＴｃ＿ＮＬＤＮ１〜５、ΔＴｃ＿ＢＬＤＮ１〜５及びΔＴｃ＿ＦＬＤＮ１〜５がかご５の積載量と運転モードとに対応付けて格納されている。ここで、データテーブル格納部９ｆに格納された各温度変化幅ΔＴは、走行パターン毎の最大温度変化幅となっている。

次に、データテーブル格納部９ｆに格納された各温度変化幅ΔＴについて具体的に説明する。図５は、定格負荷積載時のかご５の速度、モータ実効電流及びモジュール温度と、時間との関係を示すグラフである。かご５の上昇、停止及び下降に伴うモータ電流について説明する。ここで、モータ実効電流は、モータの負荷トルクにほぼ比例して変化するものと考えてよい。また、モータ電流の周波数は、速度に比例して変化するものと考えてよい。定格負荷を積載しているかご５が上昇する場合（力行運転を行う場合）、電流制御部９ｄは、かご５の加速時に最大トルクを発生するように、インバータ１２からモータ電流を出力させる。かご５の加速が終了すると、電流制御部９ｄは、かご５の定常速度を維持するようにモータ電流を制御する。かご５が停止位置に近づくと、電流制御部９ｄは、かご５を減速させるためにモータ電流を低下させる。そして、かご５が停止直前になると、電流制御部９ｄは、かご５の停止ショックを和らげるために、モータ電流を一時的に上昇させて、静止トルクを発生する。このときに、モータ電流は、直流となる。そして、ブレーキ３が作動した後、電流制御部９ｄは、インバータ１２からのモータ電流の出力を停止させる。

また、かご５が下降する場合（回生運転を行う場合）、電流制御部９ｄは、かご５の加速時に、自重によるかご５の加速を促すようにインバータ１２からモータ電流を出力させる。かご５の加速が終了すると、電流制御部９ｄは、かご５の定常速度を維持するようにモータ電流を制御する。かご５が停止位置に近づくと、電流制御部９ｄは、かご５を減速させるために、かご５の減速時に最大トルクを発生するように、インバータ１２からモータ電流を出力させる。そして、かご５が停止直前になると、電流制御部９ｄは、モータ電流を低下させて、静止トルクを発生し、ブレーキ３が作動した後、インバータ１２からのモータ電流の出力を停止させる。

一方、かご５が無負荷状態の場合では、かご５の上昇時のモータ実効電流が定格負荷積載状態のかご５の下降時のモータ実効電流とほぼ同様であり、かご５の下降時のモータ実効電流が定格負荷積載状態のかご５の上昇時のモータ実効電流とほぼ同様である。このようなモータ実効電流のときのパワーモジュールの温度は、かご５の定格負荷積載時及び無負荷時と、かご５の上昇時及び下降時とのいずれの場合でも、かご５の停止直前に最も高くなる。つまり、かご５の定格負荷積載時の素子温度変化幅ΔＴｊであるΔＴｊ＿ＦＬＵＰ１〜５及びΔＴｊ＿ＦＬＤＮ１〜５と、かご５が定格負荷積載時のときのケース温度変化幅ΔＴｃであるΔＴｃ＿ＦＬＵＰ１〜５及びΔＴｃ＿ＦＬＤＮ１〜５とは、かご５の停止直前のときの最大温度幅となっている。また、かご５の無負荷時の素子温度変化幅ΔＴｊであるΔＴｊ＿ＮＬＵＰ１〜５及びΔＴｊ＿ＮＬＤＮ１〜５と、かご５の無負荷時のケース温度変化幅ΔＴｃであるΔＴｃ＿ＮＬＵＰ１〜５及びΔＴｃ＿ＮＬＤＮ１〜５は、かご５の定格負荷積載時と同様に、かご５の停止直前のときの最大温度幅となっている。

図６は、５０％負荷積載時のかご５の速度、モータ実効電流及びモジュール温度と、時間との関係を示すグラフである。５０％負荷積載時のかご５の上昇時では、インバータ１２のパワーモジュールの発熱温度がかご５の加速終了時に最も高くなる。５０％負荷積載時のかご５の下降時も、インバータ１２のパワーモジュールの発熱温度がかご５の加速終了時に最も高くなる。また、５０％負荷積載時におけるパワーモジュールの発熱温度は、かご５の上昇時及び下降時で、ともに同一の値となっている。つまり、かご５が５０％負荷積載時のときの素子温度変化幅ΔＴｊであるΔＴｊ＿ＢＬＵＰ１〜５及びΔＴｊ＿ＢＬＤＮ１〜５は、かご５の加速終了時のときの最大温度幅となっている。さらに、かご５が５０％負荷積載時のときのケース温度変化幅ΔＴｃであるΔＴｃ＿ＢＬＵＰ１〜５及びΔＴｃ＿ＢＬＤＮ１〜５も、かご５の加速終了時のときの最大温度幅となっている。

次に、寿命判定部９ｇによるパワーモジュールの寿命判定方法について具体的に説明する。寿命判定部９ｇは、データテーブル格納部９ｆからかご５の走行パターンに基づく素子温度変化幅ΔＴｊを参照する度に、参照した素子温度変化幅ΔＴｊでの素子の発熱回数ｎｊｘを積算し、素子発熱許容回数Ｎｊｘに対する発熱回数ｎｊｘの割合である素子熱疲労度ｎｊｘ／Ｎｊｘを算出する。そして、寿命判定部９ｇは、積算した素子温度変化幅ΔＴｊ毎の素子熱疲労度ｎｊｘ／Ｎｊｘを総和し、その値が予め設定された寿命定数ｋ（寿命値）に達することによって、パワーモジュールが寿命に到達したと判定する。

一方、寿命判定部９ｇは、該当のケース温度変化幅ΔＴｃを参照する度に、素子温度変化幅ΔＴｊの場合と同様に、参照したケース温度変化幅ΔＴｃでのケースの発熱回数ｎｃｘを積算し、ケース発熱許容回数Ｎｃｘに対する発熱回数ｎｃｘの割合であるケース熱疲労度ｎｃｘ／Ｎｃｘを算出する。そして、寿命判定部９ｇは、積算したケース温度変化幅毎のケース熱疲労度ｎｃｘ／Ｎｃｘを総和し、その値が予め設定された寿命定数ｋに達することによって、パワーモジュールが寿命に到達したと判定する。

つまり、寿命判定部９ｇは、予め登録された（３），（４）式が成立するかどうかを確認する。また、寿命判定部９ｇは、（３），（４）式のいずれかが成立するかどうかにより、半導体素子上部のワイヤボンド部の寿命と、セラミック基板及び金属ベースの接合部の寿命とを個別に判定する。さらに、寿命判定部９ｇは、これらのいずれか一方が寿命に到達したと判定することによって、パワーモジュールが寿命に到達したと判定する。
Σｎｊｘ／Ｎｊｘ＞ｋ・・・（３）式
Σｎｃｘ／Ｎｃｘ＞ｋ・・・（４）式
但し、ｋは、寿命定数であり、１以下の値を任意に設定可能である。なお、ｋの値が小さければ、パワーモジュールが寿命に到達したと寿命判定部９ｇにより判定されてから、パワーモジュールの故障に至るまでの期間が長くなる。

ここで、制御装置本体９は、演算処理部（ＣＰＵ）、記憶部（ＲＯＭ及びＲＡＭ等）及び信号入出力部を持ったコンピュータ（図示せず）により構成することができる。制御装置本体９のコンピュータの記憶部には、主制御部９ａ、速度指令作成部９ｂ、速度制御部９ｃ、電流制御部９ｄ、パルス制御部９ｅ、寿命判定部９ｇ及びデータテーブル格納部９ｆの機能を実現するためのプログラムが格納されている。

次に、動作について説明する。制御装置本体９は、乗場からの利用者による呼び登録操作、又はかご５内からの利用者による行先階登録操作を受けると、かご５の走行距離に対応する運転モードを設定し、設定した運転モードによってかご５の運転を制御する。そして、制御装置本体９は、秤装置８からかご内重量値Ｗを取得し、運転モードとかご内重量値Ｗとに対応する走行パターンを判別する。その運転モードでのかご５の昇降が停止すると、制御装置本体９は、判別した走行パターンに対応する素子温度変化幅ΔＴｊ及びケース温度変化幅ΔＴｃを参照して、素子の発熱回数ｎｊｘ、及びケースの発熱回数ｎｃｘを積算する。

そして、制御装置本体９は、素子熱疲労度ｎｊｘ／Ｎｊｘ及びケース熱疲労度ｎｃｘ／Ｎｃｘの総和値を算出し、それぞれの総和値が寿命定数ｋを超過していないかどうかを確認する。素子熱疲労度の総和値、及びケース熱疲労度の総和値の一方でも寿命定数ｋを超過していれば、制御装置本体９は、パワーモジュールが寿命に到達したと判定し、その判定内容を表示器１６に表示する。これとともに、寿命判定部９ｇは、積算した発熱回数の発熱許容回数に対する割合である熱疲労度を算出して、予め設定された判定開始基準時から熱疲労度算出時までの経過期間を算出し、その経過期間での熱疲労度の増加率に基づいて、発熱回数が発熱許容回数を上回る時期、即ちパワーモジュールの寿命到達時期を予測する。

また、素子熱疲労度の総和値、及びケース熱疲労度の総和値のいずれも寿命定数ｋを超過していなければ、制御装置本体９は、判定開始基準時から熱疲労度算出時までの経過期間を算出し、その経過期間での熱疲労度の増加率に基づいて、パワーモジュールの寿命到達時期を予測する。そして、制御装置本体９は、その予測内容を表示器１６に表示する。

上記のようなエレベータの制御装置では、寿命判定部９ｇが主制御部９ａからの走行指令に基づいて、かご５の走行パターンに対応する発熱温度変化幅ΔＴでの発熱回数ｎを積算し、その積算した発熱回数ｎに基づいてパワーモジュールが寿命に到達したかどうかを判定するので、パワーモジュールの寿命がかごの走行パターンに応じて変動する場合にも、パワーモジュールの寿命到達の判定精度を向上させることができる。

また、寿命判定部９ｇが素子温度変化幅ΔＴｊとケース温度変化幅ΔＴｃとを用いて、パワーモジュールの寿命到達判定を行うので、パワーモジュールの寿命の到達判定精度及び寿命到達予測精度を大幅に向上させることができる。

さらに、パワーモジュールの温度測定用センサ、及び寿命到達判定用の特別な配線を用いていないので、安価な機器構成とすることができる。

さらにまた、エレベータの設置仕様（用途）や起動頻度等に応じて変化するパワーモジュールの寿命の到達判定及び到達予測を行うので、適切な時期にパワーモジュール交換を保守作業員に促すことができ、エレベータの信頼性及び保守性を向上させることができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２の主制御部９ａ（又は速度指令作成部９ｂ）は、寿命判定部９ｇによって、パワーモジュールが寿命に到達したと判定されると、かご５の加速度及び減速度を、それぞれ通常運転時のかご５の加速度及び減速度よりも下げる。そして、主制御部９ａは、パワーモジュールの交換後に、保守作業員によるリセット操作を受けると、かご５の加速度及び減速度を、通常運転時のかご５の加速度及び減速度に戻す。他の構成及び動作は実施の形態１と同様である。

上記のようなエレベータの制御装置では、パワーモジュールが寿命に到達したと判定されると、かご５の加速度及び減速度を、それぞれ通常運転時のかご５の加速度及び減速度よりも下げて、パワーモジュールの負担を軽減させるので、かご５の１走行毎のパワーモジュールの発熱量が通常運転時よりも抑えられ、素子温度変化幅ΔＴｊ及びケース温度変化幅ΔＴｃの変化幅が通常運転時よりも小さくすることができ、パワーモジュールの使用可能期間を延ばすことができる。これとともに、パワーモジュールが寿命に到達したと判定されてから、パワーモジュール交換を行えない状況であっても、エレベータの運行効率の低下を抑えることができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３の主制御部９ａ（又は速度指令作成部９ｂ）は、寿命判定部９ｇによって、パワーモジュールが寿命に到達したと判定されると、かご５の力行運転時の加速度、及びかご５の回生運転時の減速度を、それぞれ通常運転時のかご５の加速度及び減速度よりも下げる。そして、主制御部９ａは、パワーモジュールの交換後に、保守作業員によるリセット操作を受けると、かご５の加速度及び減速度を、通常運転時のかご５の加速度及び減速度に戻す。他の構成及び動作は実施の形態１と同様である。

上記のようなエレベータの制御装置では、パワーモジュールが寿命に到達したと判定されると、かご５の力行運転時の加速度、及びかご５の回生運転時の減速度を、それぞれ通常運転時のかご５の加速度及び減速度よりも下げて、素子温度変化幅ΔＴｊ及びケース温度変化幅ΔＴｃへの影響度が大きい走行パターンでのパワーモジュールの負担を軽減させるので、パワーモジュールを延命しつつ、実施の形態２のエレベータの制御装置よりも、エレベータの運行効率の低下を抑えることができる。

なお、実施の形態１〜３では、インバータ１２に用いられたパワーモジュールの寿命の到達判定及び到達予測について説明したが、この発明は、インバータに用いられたパワーモジュールの寿命の到達判定及び到達予測に限るものではなく、コンバータ及び回生電力消費回路等に用いられるパワーモジュールの寿命の到達判定及び到達予測にも適用することができる。

また、実施の形態１〜３では、コンバータ１０とインバータ１２との間に回生電力消費回路１５が接続されていたが、この回生電力消費回路１５が無い方式の電力変換回路であってもよい。

さらに、実施の形態１〜３では、パワーモジュールの発熱温度変化幅ΔＴとして素子温度変化幅ΔＴｊ及びケース温度変化幅ΔＴｃの２種類の温度変化幅を用いたが、素子温度変化幅ΔＴｊ及びケース温度変化幅ΔＴｃのいずれか一方のみをパワーモジュールの発熱温度変化幅ΔＴとして用いてもよい。

さらにまた、実施の形態１〜３では、走行パターンとして、かご内重量値Ｗと運転モード１〜５を用いたが、この例に限るものではなく、かご内重量値に換えてかごの走行直前又は停止直後のモータ実効電流（直流電流）を用いてもよく、運転モード１〜５に換えて１走行中のモータ実効電流の最大値を用いてもよい。

また、実施の形態１〜３では、運転方向、かごの積載量、運転モードに対応付けて各温度変化幅ΔＴｃ，ΔＴｊがデータテーブル格納部９ｆに格納されていたが、この例に限るものではなく、各温度変化幅ΔＴｃ，ΔＴｊをさらに分類して格納してもよい。この場合、データテーブル格納部９ｆに格納する情報量が増えるが、寿命の到達判定精度及び到達予測精度をより向上させることができる。

さらに、実施の形態１〜３では、電力変換回路の１つのパワーモジュールの寿命到達判定及び寿命到達予測を行っていたが、インバータ等に用いられる全て（インバータの場合、例えば６つ）のパワーモジュールの寿命到達判定及び寿命到達予測を行ってもよく、一部のパワーモジュールの寿命到達判定及び寿命到達予測を行ってもよい。ここで、複数のパワーモジュールの寿命到達判定及び寿命到達予測を行う場合、類似する温度特性を持つパワーモジュールの母集団の中からサンプルとなるパワーモジュールを選定し、その選定したパワーモジュールの寿命到達判定及び寿命到達予測を行うことによって、その判定内容及び予測内容を母集団のパワーモジュールの判定内容及び予測内容としてもよい。また、複数のパワーモジュールの寿命到達判定及び寿命到達予測を行う場合、全てのパワーモジュールを個別に寿命到達判定及び寿命到達予測を行ってもよい。

Claims (5)

1. 電源電力をモータ駆動電力に変換するための電力変換回路にパワーモジュールが用いられたエレベータの制御装置であって、
   複数のかご走行パターンに対応してかごの走行を制御する主制御部、及び
   上記かご走行パターン毎の上記パワーモジュールの発熱温度変化幅の推定値が上記かご走行パターンに対応付けて予め登録されており、上記主制御部からの走行指令に基づいて上記かご走行パターンに対応する発熱温度変化幅での発熱回数を積算し、その積算した発熱回数に基づいて上記パワーモジュールが寿命に到達したかどうかを判定する寿命判定部
   を備えていることを特徴とするエレベータの制御装置。
2. 発熱温度変化幅は、上記パワーモジュールの半導体素子の温度変化幅である素子温度変化幅と、上記パワーモジュールのケースの温度変化幅であるケース温度変化幅とを含んでおり、
   上記寿命判定部は、素子温度変化幅及びケース温度変化幅の推定値の両方を用いて上記パワーモジュールが寿命に到達したかどうかを判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。
3. 上記寿命判定部には、上記パワーモジュールの寿命特性に基づいた発熱温度変化幅毎の発熱許容回数が発熱温度変化幅に対応付けて予め登録されており、
   上記寿命判定部は、積算した発熱回数の発熱許容回数に対する割合である熱疲労度を算出して、予め設定された判定開始基準時から熱疲労度算出時までの経過期間を算出し、その経過期間での熱疲労度の増加率に基づいて、上記パワーモジュールの寿命到達時期を予測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。
4. 上記主制御部は、上記寿命判定部によって上記パワーモジュールが寿命に到達したと判定されると、上記かごの加速度及び減速度を、それぞれ通常運転時の上記かごの加速度及び減速度よりも下げ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。
5. 上記主制御部は、上記寿命判定部によって上記パワーモジュールが寿命に到達したと判定されると、力行運転時の上記かごの加速度を通常運転時の上記かごの加速度よりも下げるとともに、回生運転時の上記かごの減速度を通常運転時の上記かごの減速度よりも下げ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。

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