JP6632936B2 - Elevator control device - Google Patents
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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)。 Conventional elevator control devices include a converter for converting commercial AC power to DC, a smoothing capacitor for smoothing the converted DC, and a motor for converting the smoothed DC to AC of any frequency and driving a car. And a three-phase inverter for drive control (for example, see 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 and sets them as 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. Then a diagnostic current is passed. Then, the voltage detection unit detects the 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 the conductive state. The determining means compares the detected on-voltage value with the threshold value, and when the on-voltage value exceeds the threshold value, determines that there is an abnormality 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。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and performs a diagnosis of deterioration of an electrolytic capacitor used in a gate driver with a simple configuration in order to realize replacement of a gate driver at an appropriate time. Accordingly, an object of the present invention is to provide an elevator control device capable of preventing failure and deterioration of a power semiconductor element due to a gate driver, and improving 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 is based on a voltage-driven power semiconductor element, a gate driver having an electrolytic capacitor for supplying power to the power semiconductor element to drive the power semiconductor element, and a pulse-on signal for diagnosing deterioration of the electrolytic capacitor. A control unit configured to output the 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 the reference voltage, a gate voltage detection unit that outputs a voltage detection signal, and diagnoses deterioration 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 gate voltage detection unit from the When the pressure detection signal is input, the electrolytic capacitor is determined to be normal, and when the voltage detection signal is not input from the gate voltage detection unit, the electrolytic capacitor is degraded. The elevator control device to be determined.
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 apparatus of the present invention, the control unit outputs the 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 Detecting the gate voltage of the power semiconductor element being driven, and outputting a voltage detection signal when the detected gate voltage exceeds the reference voltage. 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。
FIG. 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 supply 7 (+ VCC), a negative power supply 8 (-VEE), a ground 9 serving as a reference potential of the positive power supply 7 and the negative power supply 8, and a smoothing of the positive power supply 7. And a smoothing electrolytic capacitor 11 of the negative power supply 8, an output transistor 14 for ON operation, 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 has a gate voltage detector 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 detection unit 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.
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。
The
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, for simplification of the drawing, the 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 device 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 detection unit 17 detects the gate voltage Vge and compares the detection result with the reference voltage Vref1. When the detection result exceeds a 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 the 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 device 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 indicates 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 normal gate voltage Vge when the gate driver 6 drives the voltage-driven 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 of (a) is stopped, the gate voltage Vge gradually decreases and returns to the same value as the 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 detection unit 17 in a normal state. The gate voltage detection unit 17 compares the gate voltage Vge with 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 detection unit 17 at the time of abnormality. As described above, the gate voltage detection unit 17 compares the gate voltage Vge with 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 aging of the electrolytic capacitor under a certain environmental condition. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents capacitance and ESR (equivalent series resistance). As shown in FIG. 4, it has been confirmed that the capacitance decreases and the ESR (equivalent series resistance) remarkably increases with time. According to the first embodiment of the present invention, We pay attention to 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 starting 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
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 according to the second embodiment of the present invention. The difference between Embodiment 2 and
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. Also, on the vertical axis, (a) to (c) are the same as in FIG. That is, FIGS. 3A to 3C show a normal state. 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 in the waveform (c), so that the
(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 a gate drive signal for deterioration diagnosis output by the elevator control unit 19. However, the Hals 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 control unit 19 gradually increases the value of the pulse width T2 from 0 or gradually decreases the value from the pulse width T1, and the maximum value of the gate voltage Vge is obtained by the voltage detection signal output by the gate voltage detection unit 17. Is a pulse width T2 that satisfies the condition that is equal to the reference voltage Vref.
(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 the 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 in (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 detection unit 17 in the cases (d) and (e). 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 increase 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。
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 serving as a threshold value at which the gate voltage Vge rises to the reference voltage Vref1 is periodically observed, so that the gate driver 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 device according to the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained. Further, in the second embodiment, the pulse width of the gate drive signal is made variable. Then, based on the voltage detection signal output by 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 transistors 2 and 3 have been described as examples of 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。
REFERENCE SIGNS
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 that drives the power semiconductor element with 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,
When the gate driver drives the power semiconductor element in accordance with the gate drive signal, a gate voltage of the power semiconductor element is detected, and a voltage detection signal is output when the detected gate voltage exceeds a reference voltage. A gate voltage detection unit that performs
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,
The deterioration diagnosis unit, when the voltage detection signal is input from the gate voltage detection unit, determines that the electrolytic capacitor is normal, the input of the voltage detection signal from the gate voltage detection unit If not, it is determined that the electrolytic capacitor is 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 determines 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 by the gate voltage detection unit. And detect
Determining the degree of deterioration of the electrolytic capacitor based on the detected pulse width;
The elevator control device according to claim 1.
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