JP6814126B2

JP6814126B2 - 電力変換装置

Info

Publication number: JP6814126B2
Application number: JP2017242649A
Authority: JP
Inventors: 勝川崎; 中村　元美; 元美中村; 義喜坂田; 大沼　直人; 大沼　　直人; 洋平松本
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Building Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Building Systems Co Ltd
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2021-01-13
Anticipated expiration: 2037-12-19
Also published as: CN109951096A; CN109951096B; JP2019110684A

Description

本発明は、機器の運転に用いられる電力変換装置に関する。

エレベーターなどの機器を運転する電動機を制御するインバーター装置などの電力変換装置は、通常運転時だけでなく、メンテナンス時の保守運転においても動作する。このため、保守運転状態も、電力変換装置の主回路を構成する半導体スイッチング素子の寿命に関与する。

これに対し、特許文献１に記載される従来技術が知られている。本従来技術では、インバーターの駆動を制御する駆動制御部が、速度指令値が保守運転モードの速度以下で、電流検出手段で検出された電流方向がダイオード素子の順方向に流れているアームのＭＯＳＦＥＴ素子のゲートをオフして、環流電流をそのアームのダイオード素子側に流す。これにより、ＭＯＳＦＥＴ素子の温度上昇や急激な温度変動を抑えてＭＯＳＦＥＴ素子の長寿命化を図ることができる。

国際公開第２０１４／０３０１９４号

しかし、従来技術では、保守運転状態が半導体スイッチング素子の寿命に及ぼす影響を低減することができる。しかしながら、電力変換装置自体は、通常運転時および保守運転時において動作するので、保守運転に伴う電力変換装置の寿命への影響を皆無にすることはできない。

そこで、本発明は、保守運転にも用いながらも、保守運転の装置寿命への影響を無くすことができる電力変換装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明による電力変換装置は、機器の運転に用いられるも
のであって、通常運転に用いられる第１主回路部を有する第１モジュールと、保守運転に
用いられる第２主回路部を有する第２モジュールと、第１モジュールと第２モジュールの
一方を選択的に負荷に接続する回路切替部と、を備え、回路切替部は、機器の運転を保守
運転に切り替える保守切替手段によって保守運転が設定されると、第２モジュールを負荷
に接続し、第１モジュールは、複数の変換器モジュールから構成され、第２モジュールは、単数または複数の変換器モジュールから構成され、通常運転の時に、第１モジュールが故障すると、第１モジュールにおける故障した変換器モジュールに代えて、第２モジュールにおける変換器モジュールを用い、第１モジュールにおける正常な変換器モジュールを共に用いて、通常運転を継続する。

本発明によれば、保守運転による第１主回路部の寿命消費を抑制できるので、保守運転の装置寿命への影響を無くすことができる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施形態１であるエレベーターシステムの装置構成を示す。実施形態１における電力変換装置の外観の一例を示す正面図である。実施形態１におけるインバーターモジュールの切替手段を示すフロー図である。実施形態２におけるインバーターモジュールの切替手段を示すフロー図である。実施形態３におけるインバーターモジュールの切替手段を示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いながら説明する。各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。

実施形態１
図１は、本発明の実施形態１であるエレベーターシステムの装置構成を示す。

図１に示すように、本実施形態１における電力変換装置は、三相交流電源１（例えば、商用電源）からの定電圧・定周波数の交流電力を直流電力に変換するコンバーター２と、コンバーター２が出力する直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ３と、コンバーター２（図１ではダイオード整流器）から入力する直流電力を可変電圧・可変周波数の交流電力へ変換するインバーター４にて構成される単位の変換器モジュールを複数個備える。複数の変換器モジュールは、単数もしくは複数の変換器モジュールからなる第１モジュール群１６と、第１モジュール群よりは少ないかもしくは同じ個数の変換器モジュールからなる第２モジュール群１７とに分けられる。

各モジュール群内において、複数の変換器モジュールは並列接続される。従って、各モジュール群の電力容量は変換器モジュールの個数に比例するので、第１モジュール群１６の総電力容量は、第２モジュール群１７の総電力容量以上である。このような総電力容量の大きさに応じ、本実施形態１においては、エレベーターの通常運転および保守運転の内、第１モジュール群１６は通常運転のみに用いられ、第２モジュール群１７は主に保守運転のみに用いられる。

なお、第１モジュール群１６および第２モジュール群１７における変換器モジュールの個数は、図１では、それぞれ２個および１個であるが、これに限らず、エレベーターを駆動する電動機の容量に応じて、任意の個数で良い。

図１に示すように、第１モジュール群１６および第２モジュール群１７を備える電力変換装置の主回路部において、コンバーター２の交流側には回路切替部１５および電磁接触器１９を介して三相交流電源１が接続され、インバーター４の交流側には回路切替部１５を介して、負荷となる電動機６が接続される。電力変換装置の入出力部にそれぞれ設けられる回路切替部１５によって、エレベーターの駆動に用いられるモジュール群が切り替えられる。すなわち、回路切替部１５によって、第１モジュール群あるいは三相交流電源１と電動機６の間において、第１および第２モジュール群の内、通常運転時は、第１モジュール群１６が選択的に接続され、保守運転時は、第２モジュール群１７が選択的に接続される。

なお、電磁接触器１９は、電力変換装置の入力側において、回路切替部１５と三相交流電源１との間に接続される。電磁接触器１９によって、電力変換装置に対して、三相交流電源１が、投入されたり、遮断されたりする。

インバーター駆動装置８は、電動機６の回転を検出する回転検出器７、例えば、ロータリーエンコーダからの信号と、電動機６の電流を検出する電流検出器５、例えば、電流トランス（ＣＴ）などからの信号に応じて、電力変換装置を駆動制御する駆動信号を作成する。インバーター駆動装置８が出力する駆動信号によって、インバーター４を構成する半導体スイッチング素子（図１ではＩＧＢＴ）がオン・オフされることにより、直流電力が交流電力に変換されて、電動機６に供給される。電動機６は、電力変換装置から供給される交流電力によって、可変速駆動される。電動機６が駆動されると、電動機６を備える巻上機（図示せず）に巻き掛けられる主ロープ１０の両端にそれぞれ接続される乗りかご１１と釣り合い錘１３が、昇降路（図示せず）内において、互いに上下反対方向へ昇降する。ここで、インバーター駆動装置８は、回転検出器７の検出信号に基づいて計測される乗りかご１１の速度や位置、並びに電流検出器５の検出信号が示す電動機６の電流計測値が、それぞれ上位制御装置である運転制御装置９が作成する各指令値に一致するように、電力変換装置に対する駆動信号を作成する。

インバーター駆動装置８は、電力変換装置の動作状態を監視し、運転制御装置９へ、電力変換装置の動作状態を示す状態監視信号を送信する。運転制御装置９は、インバーター駆動装置８からの状態監視信号や回転検出器７の検出信号に基づいて、エレベーターシステムの動作異常が発生していると判定すると、インバーター駆動装置８へ停止指令を発信する。インバーター駆動装置８は、停止指令を受けると、電磁接触器１９を開いて三相交流電源から電力変換装置への電力供給を遮断したり、電力変換装置の動作を停止したりするとともに、電動機６が備えるブレーキ装置（図示せず）を制動状態にして、乗りかご１１を停止させる。

さらに、インバーター駆動装置８は、回路切替部１５を制御して、電力変換装置においてエレベーターの駆動に用いるモジュール群として、第１モジュール群１６および第２モジュール群１７のいずれかを選択する。エレベーターの保全作業時に、乗りかご１１内の操作盤内などに設けられる保守作業モード切替スイッチ１２が操作されると、運転制御装置９は、インバーター駆動装置８へ回路切替指令を送信する。インバーター駆動装置８は、回路切替指令を受けると、回路切替部１５を制御して、第２モジュール群１７を選択する。

また、管制センター４０から、通信ネットワーク３０を介して、エレベーターシステムへ、自動診断指令信号が送信されると、自動診断指令信号は、遠隔保全監視装置１４で受信され、遠隔保全監視装置１４から運転制御装置９に送られる。運転制御装置９は、自動診断指令信号を受けると、インバーター駆動装置８へ自動診断運転指令を送信すると共に、インバーター駆動装置８へ回路切替指令を送信する。インバーター駆動装置８は、回路切替指令に応じて、回路切替部１５を制御して、第２モジュール群１７を選択すると共に、自動診断運転指令に応じて、自動診断運転を実行する。

保守作業モード切替スイッチ１２の操作に代えて、管制センター４０からの指令に応じて、エレベーターシステムが保守モードに設定されても良い。この場合、保守作業時に、保守作業開始信号が、エレベーターシステムから、遠隔保全監視装置を介して管制センター４０に送信されたり、保守作業者の携帯端末などから管制センター４０に送信されたりすると、管制センター４０から通信ネットワーク３０を介して、エレベーターシステムへ、エレベーターシステムを保守モードに設定する保守指令信号が送信される。保守指令信号は、遠隔保全監視装置１４で受信され、遠隔保全監視装置１４から運転制御装置９に送られる。運転制御装置９は、保守指令信号を受けると、保守作業モード切替スイッチ１２が操作される場合と同様に、インバーター駆動装置８へ回路切替指令を送信する。

なお、本実施形態１において、インバーター駆動装置８、運転制御装置９および遠隔保全監視装置１４は、いずれも主要部がマイクロコンピュータなどの演算処理装置によって構成され、演算処理装置が所定のプログラムを実行することにより、上述のような機能を備える。管制センター４０は、主要部がコンピュータシステムによって構成され、エレベーターシステムの設置場所からは地理的に離れた場所に設置される。管制センター４０は、図１に示すエレベーターシステム、並びに図示されない他のエレベーターシステムを含む、複数のエレベーターシステムの稼動状態を遠隔監視する。

上述のように、本実施形態１における電力変換装置は、第１モジュール群１６と第２モジュール群１７、すなわち電動機６と三相交流電源１との間に選択的に接続される二つの主回路部を備え、第１モジュール群１６すなわち一方の主回路部がエレベーター利用者を運搬する通常運転に用いられ、第２モジュール群すなわち他方の主回路部が保守作業時における保守運転に用いられる。そして、第１モジュール群１６は保守運転には用いられない。すなわち、電力変換装置の主回路が、通常運転に用いられる主回路部と、保守運転に用いられる主回路部とに、モジュール化されている。これにより、エレベーター用の電力変換装置の寿命、すなわち、エレベーターの通常運転への電力変換装置の耐用期間は、第１モジュール群１６すなわち一方の主回路部の経年動作によって消費されるが、第２モジュール群１７すなわち他方の主回路部の経年動作によっては消費されない。すなわち、エレベーター駆動用の電力変換装置の寿命は、保守運転によっては消費されない。従って、電力変換装置を保守運転に用いながらも、保守運転の装置寿命への影響を無くすことができる。

図２は、本実施形態１における電力変換装置の外観の一例を示す正面図である。

図２に示すように、本実施形態１における電力変換装置においては、筐体５０に、複数の変換器モジュール１６Ａ〜１６Ｆ，１７Ａ〜１７Ｃが格納される。これら９個の変換器モジュールが、縦方向および横方向に、それぞれ３個ずつ配置される。また、６個の変換器モジュール１６Ａ〜１６Ｆが、通常運転に用いられる第１モジュール群１６を構成し、３個の変換器モジュール１７Ａ〜１７Ｃが、保守運転に用いられる第２モジュール群１７を構成する。

変換器モジュールは、筐体５０の正面部から筐体５０内に挿入され、図示されない筐体５０内の配線導体（図示せず）に電気的に接続される。６個の変換器モジュール１６Ａ〜１６Ｆは、配線導体を介して並列接続されて、第１モジュール群１６を構成する。また、３個の変換器モジュール１７Ａ〜１７Ｃは、配線導体を介して並列接続されて、第２モジュール群１７を構成する。筐体５０の正面部においては、変換器モジュールのパネル面が露出する。なお、パネル面に、パイロットランプや、電源スイッチなどが設けられても良い。

筐体５０内には、変換器モジュールのほか、図１に示す回路切替部１５、電磁接触器１９およびインバーター駆動装置８が格納される。

本実施形態１では、上述のように、電力変換装置の主回路が、通常運転に用いられる主回路部と、保守運転に用いられる主回路部とに、モジュール化されている。さらに、これら主回路部は、図２に示すように、それぞれ、複数の変換器モジュールから構成される。これにより、単位の変換器モジュールの個数を調整すれば、種々の電力容量の電力変換装置を構成できる。例えば、図２に示す電力変換装置では、電力変換装置の電力容量に応じて、４個の変換器モジュール１６Ａ〜１６Ｄにより第１モジュール群１６を構成し、２個の変換器モジュール１７Ａ〜１７Ｂにより第２モジュール群１７を構成することができる。なお、この場合、図２中の変換器モジュール１６Ｅ，１６Ｆ，１７Ｃの位置における筐体５０の開口部は、変換器モジュールのパネル面を構成するパネル部材により塞いでも良い。

また、主回路部が複数の変換器モジュールから構成されるので、電力変換装置の主回路部の一部を点検あるいは保守する場合、対象部位の変換器モジュールを筐体５０から抜き出して、作業を施せばよい。このため、電力変換装置の保守・点検作業が容易になる。

なお、第１および第２モジュール群を構成する変換器モジュールの個数は、所望の電力容量に応じて、適宜設定できる。

次に、本実施形態１における電力変換装置の主回路部すなわちモジュール群の切替動作について説明する。

ここで、第１モジュール群１６は、エレベーターシステム供給者から納入した顧客が、通常運転に使用する。また、第２モジュール群１７は、保守作業者側が保守作業（自動診断運転を含む）に使用する。そこで、以下の説明においては、「第１モジュール群１６」および「第２モジュール群１７」を、それぞれ、「顧客使用インバーターモジュール」および「保全専用インバーターモジュール」と記す。

図３は、本実施形態１におけるインバーターモジュールの切替手段を示すフロー図である。以下、適宜、図１も参照しながら説明する。

ステップＳ２０で、電力変換装置は、インバーターモジュールの切替動作を開始する。本ステップＳ２０の次に、ステップＳ２１が実行される。

ステップＳ２１で、運転制御装置９（図１）は、エレベーターの保全作業が実施される時に、保守作業者の操作によって、保守作業モード切替スイッチ１２が動作したか否かを判定する。保守作業モード切替スイッチ１２が動作したと判定されると（ステップＳ２１のＹ）、ステップＳ２３が実行され、保守作業モード切替スイッチ１２が動作していないと判定されると（ステップＳ２１のＮ）、ステップＳ２２が実行される。

ステップＳ２３で、インバーター駆動装置８（図１）は、運転制御装置９からの指令に応じて、保全専用インバーターモジュール（図１の「１７」）が選択されるように、回路切替部１５を切替制御する。本ステップＳ２３の次に、ステップＳ２４が実行される。

ステップＳ２４で、保全専用インバーターモジュールによってエレベーターが駆動され、保守運転が実行される。保全作業時には、比較的高負荷の特殊運転が実施される場合があるが、この場合においても、顧客使用インバーターモジュールには負担がかからない。

保守運転が完了すると、インバーター駆動装置８は、保全専用インバーターモジュールの動作を停止させる。これにより、エレベーターは停止する。

また、ステップＳ２２で、運転制御装置９は、管制センター４０（図１）からの指令を受け、遠隔保全監視装置１４（図１）によって自動診断運転の実施が設定されているか否かを判定する。自動診断運転が実施される場合（ステップＳ２２のＹ）、上述のステップＳ２３，Ｓ２４，Ｓ２７が順次実行される。自動診断運転が実施されない場合（ステップＳ２２のＮ）、次に、ステップＳ２５が実行される。

ステップＳ２５で、インバーター駆動装置８（図１）は、運転制御装置９からの指令に応じて、顧客用インバーターモジュール（図１の「１６」）が選択されるように、回路切替部１５を切替制御する。本ステップＳ２５の次に、ステップＳ２６が実行される。

ステップＳ２６で、顧客用インバーターモジュールによってエレベーターが駆動され、通常運転が実行される。

通常運転が完了すると、インバーター駆動装置８は、顧客用インバーターモジュールの動作を停止させる。これにより、エレベーターは停止する。

上述のように、本実施形態１における電力変換装置によれば、主回路が、通常運転に用いられる主回路部と、保守運転に用いられる主回路部とに、モジュール化されているので、電力変換装置を保守運転に用いながらも、保守運転の装置寿命への影響を無くすことができる。

本実施形態１における第２モジュール群１７すなわち保全専用インバーターモジュールを保守作業者側の所有とすれば、エレベーターの所有者にとっては、設備コストを増大することなく、電力変換装置の信頼性が向上する。

なお、保守運転時に限らず、自動診断運転時、救出運転時、最寄階運転時、後述するような顧客用インバーターモジュールの故障時に、保全専用インバーターモジュールを用いてエレベーターを駆動しても良い。これにより、通常運転時に用いる顧客用インバーターモジュールの寿命消費が増大することが防止される。

実施形態２
次に、本発明の実施形態２について説明する。なお、本実施形態２のエレベーターシステムの構成は、図１に示す実施形態１と同様である。なお、以下の説明において、前述の図３の説明と同様に、図１における「第１モジュール群１６」および「第２モジュール群１７」を、それぞれ、「顧客用インバーターモジュール」および「保全専用インバーターモジュール」と記す。

本実施形態２においても、実施形態１と同様に、通常運転時では、顧客用インバーターモジュールを用いてエレベーターを駆動する。通常運転時に顧客用インバーターモジュールが故障した場合、例えばＩＧＢＴのオープン故障の場合、インバーター駆動装置８（図１）は、電流検出器５（図１）によって異常電流を計測すると、顧客用インバーターモジュールが異常であると判定し、電磁接触器１９（図１）を開放して、三相交流電源１（図１）から電力変換装置への電力供給を遮断する。

また、インバーター駆動装置８は、エレベーター動作状態信号を運転制御装置９（図１）に送るととともに、異常電流を計測すると、異常検出信号を運転制御装置９（図１）に送る。運転制御装置９は、異常検出信号を受けると、異常検出時すなわち顧客用インバーターモジュールの故障時におけるエレベーター状態信号と異常検出信号を、遠隔保全監視装置１４（図１）を用いて、通信ネットワーク３０（図１）を介して管制センター４０（図１）に送る。

管制センター４０は、エレベーターシステム側から送られてくるエレベーター状態信号によって、エレベーターシステムの異常状態をモニタするので、顧客用インバーターモジュールの故障時におけるエレベーター状態信号によって顧客用インバーターモジュールの異常に起因するエレベーターの停止故障を遠隔で認識できる。また、エレベーター利用者が乗りかご１１内（図１）に閉じ込められている場合には、管制センター４０を運用する管制員（センター員）が乗りかご内の利用者と通話しながら、利用者の安全確認ができ次第、管制センター４０は、通信ネットワーク３０を介して遠隔保全監視装置１４に、回路切替部１５の切替指令を送る。遠隔保全監視装置１４で受けた切替指令は、運転制御装置９を介して、インバーター駆動装置８へ送られる。インバーター駆動装置８は、切替指令を受けると、回路切替部１５（図１）を操作して、エレベーター駆動に使用するインバーターモジュールを、顧客用インバーターモジュールから保全専用インバーターモジュールに変更する。さらに、インバーター駆動装置８は、電磁接触器１９を閉じる。これにより、エレベーターの駆動が可能な状態となり、エレベーター停止状態の復旧が可能となる。

図４は、本実施形態２におけるインバーターモジュールの切替手段を示すフロー図である。

ステップＳ３１で、エレベーターは、顧客用インバーターモジュールによる通常運転状態にある。

ステップＳ３２で、運転制御装置９は、エレベーターに故障が発生したか否かを判定する。故障が発生していない場合（ステップＳ３２のＮ）、通常運転（ステップＳ３１）が継続される。故障が発生している場合（ステップＳ３２のＹ）、ステップＳ３３が実行される。

ステップＳ３３で、管制センター４０は、遠隔保全監視装置１４を用いて、エレベーターの故障状態を確認する。ステップＳ３３の次に、ステップＳ３４が実行される。

ステップＳ３４で、管制センター４０は、エレベーターの停止故障の原因がインバーターモジュールであるか否かを判定する。インバーターモジュールが原因ではない場合（ステップＳ３４のＮ）、処理は終了する（ステップＳ４７）。インバーターモジュールが原因である場合（ステップＳ３４のＹ）、次にステップＳ３５が実行される。

ステップＳ３５で、管制センター４０では、故障直前の運転状態（例えば、かご呼びの有無、かご内荷重の有無など）に基づいて、乗りかご１１内の利用者（閉じ込め者）の有無を判定し、利用者有りの場合は、管制センター４０における通話装置を乗りかご１１内に設置されるインターホンに自動接続し（ステップＳ３５のＹ）、ステップＳ３６に進む。利用者無の場合（ステップＳ３５のＮ）、ステップＳ３９に進む。

ステップＳ３６で、管制センター４０の管制員は、通話装置およびインターホンを使って、乗りかご１１内の利用者に安全確認のための呼びかけを行い、呼びかけに対する応答の有無を確認する。応答有の場合（ステップＳ３６のＹ）、ステップＳ３７が実行される。応答無の場合（ステップＳ３６のＮ）、ステップＳ４２〜Ｓ４６が順次実行される。

ステップＳ３７で、管制員は、乗りかご１１内の利用者に対し、通話装置およびインターホンを使って、エレベーターを再起動する旨のアナウンスをする。これにより、乗りかご１１内の利用者に、安心感を与えることができる。

次に、ステップＳ３８で、管制員は、ステップＳ３７におけるアナウンスに対して乗りかご１１内の利用者が了承したと判定すると（ステップＳ３８のＹ）、次にステップＳ３９を実行する。利用者の了承が確認できない場合（ステップＳ３８のＮ）、アナウンスを継続する（ステップＳ３７）。ここで、管制員は、エレベーター利用者や乗りかご１１内の音声の状況から、乗りかご１１内の状況がパニック状態にあると判断すると、再起動に伴う二次的な故障（例えば、乗りかご１１内からドアを開けようとする行為によるドア故障）を誘発する恐れが有るため、呼びかけおよびアナウンスを継続する。

ステップＳ３９で、管制員は、管制センター４０において、遠隔保全監視装置１４に対して、エレベーター駆動に用いるインバーターモジュールを保全専用インバーターモジュールに切り替えることを指令する回路切替部１５の切替指令を発信するための手動操作を実施する。

次に、ステップＳ４０で、ステップＳ３９における管制員の手動操作に応じて、管制センター４０は、遠隔保全監視装置１４に切替指令を送る。

次に、ステップＳ４１で、エレベーターは再起動され、保全専用インバーターモジュールを用いて低速運転や救出運転などが可能になる。ステップＳ４１が実行されると、一連の処理は終了する（ステップＳ４７）。

また、ステップＳ３６で、管制員の呼びかけに対して乗りかご１１内の応答が無い場合（ステップＳ３６のＮ）、次にステップＳ４２が実行される。

ステップＳ４２で、管制員は、停止故障したエレベーターの管理者に、電話や電子メールなどで、乗りかご１１内の利用者の状態を緊急連絡する。

次に、ステップＳ４３で、ステップＳ４０と同様に、管制員の手動操作に応じて、管制センター４０は、遠隔保全監視装置１４に切替指令を送る。なお、ステップＳ４３は、ステップＳ４２の前に実行されても良いし、ステップＳ４２と同時に実行されても良い。

次に、ステップＳ４４で、エレベーターは再起動され、保全専用インバーターモジュールを用いた運転が可能になる。

次に、ステップＳ４５で、インバーター駆動装置８は、予め設定された自動運転モードで、保全専用インバーターモジュールを制御して、乗りかご１１を基準階あるいは所定階に移動させる。

次に、ステップＳ４６で、インバーター駆動装置８は、保全専用インバーターモジュールを制御（動作停止）して、乗りかご１１を、基準階あるいは所定階にて休止させる。これにより、管制員から緊急連絡を受けた管理者は、乗りかご内の状態を確認でき、迅速に対処することができる。ステップＳ４６が実行されると、一連の処理は終了する（ステップＳ４７）。

前述のステップＳ３５で、乗りかご１１内の利用者無と判定された場合（ステップＳ３５のＮ）、ステップＳ３６〜Ｓ３８は実行されずにスキップされ、前述のステップＳ３９，Ｓ４０，Ｓ４１が順次実行される。

なお、図４のステップＳ４７（処理終了）以降で、図示されない保守作業が実施され、故障した顧客用インバーターモジュールが修理される。顧客用インバーターモジュールの修理が完了するまで、保全専用インバーターモジュールでエレベーターを駆動し、利用者の運搬を継続することができる。これにより、エレベーターの稼動停止時間を低減できる。

また、図２に示したように、顧客用インバーターモジュールが複数の変換器モジュールから構成される場合、故障した変換器モジュールに代えて、保全専用インバーターモジュールを構成する変換器モジュールを用いても良い。すなわち、顧客用インバーターモジュールの故障していない変換器モジュールと、保全専用モジュールを構成する変換器モジュールを並列接続して用いることにより、正常な顧客用インバーターモジュールを用いた通常運転時と同等の動作条件で、エレベーターを駆動することができる。すなちわ、再起動後、実質、通常運転を継続することができる。

この場合、インバーター駆動装置８によって制御される回路切替部１５は、電力変換装置を構成する複数の変換器モジュール（例えば、図２における９個の変換器モジュール）の各々を、三相交流電源と電動機の間に接続したり非接続にしたりできるように構成される。また、顧客用インバーターモジュールにおける各変換器モジュールの出力電流を検出することにより、検出電流に基づいて変換器モジュール毎に故障の有無を判定できる。

なお、上述のように図２に示す電力変換装置の構成を適用する場合、顧客用インバーターモジュールに故障が発生した場合、保全専用インバーターモジュールにおける変換器モジュールを用いることにより、顧客用インバーターモジュールにおける故障していない正常な変換器モジュールの負担が増えることはないので、これら変換器モジュールの寿命消費が増えることはない。

また、本実施形態２によれば、電力変換装置が故障しても、保全専用インバーターモジュールを用いて、エレベーターを稼働させることができるので、保守作業者は、エレベーター停止直後に緊急対応することなく、故障に対応することができる。

実施形態３
次に、本発明の実施形態３について説明する。なお、本実施形態３のエレベーターシステムの構成は、図１に示す実施形態１と同様である。なお、以下の説明において、前述の図３および図４の説明と同様に、図１における「第１モジュール群１６」および「第２モジュール群１７」を、それぞれ、「顧客用インバーターモジュール」および「保全専用インバーターモジュール」と記す。

本実施形態３では、前述の実施形態２における管制員の手動操作によるインバーターモジュールの切替に代えて、遠隔保全監視装置１４（図１）によって自動で切替が行われる。

本実施形態３では、顧客用インバーターモジュールの故障によるエレベーター停止時に、運転制御装置９（図１）から異常検出信号を受信した遠隔保全監視装置１４は、所定のプログラムを実行することによって、インバーターモジュールの切替による復旧が可能か否かを自動分析するとともに、乗りかご１１内の利用者の有無に応じて乗りかご１１内の利用者への安全確認を自動で実施した後、切替指令を発信する。

図５は、本実施形態３におけるインバーターモジュールの切替手段を示すフロー図である。

ステップＳ５１で、エレベーターは、顧客用インバーターモジュールによる通常運転状態にある。

ステップＳ５２で、運転制御装置９は、エレベーターに故障が発生したか否かを判定する。故障が発生していない場合（ステップＳ５２のＮ）、通常運転（ステップＳ５１）が継続される。故障が発生している場合（ステップＳ５２のＹ）、ステップＳ５３が実行される。

ステップＳ５３で、遠隔保全監視装置１４はエレベーターの故障状態を診断する。ステップＳ５３の次に、ステップＳ５４が実行される。

ステップＳ５４で、遠隔保全監視装置１４は、ステップＳ５３における自動診断により、エレベーターの停止故障の原因がインバーターモジュールであるか否かを判定する。インバーターモジュールが原因ではない場合（ステップＳ５４のＮ）、処理は終了する（ステップＳ６６）。インバーターモジュールが原因である場合（ステップＳ５４のＹ）、次にステップＳ５５が実行される。

ステップＳ５５で、遠隔保全監視装置１４は、運転制御装置９（図１）から取得する故障直前の運転状態（例えば、かご呼びの有無、かご内荷重の有無など）に基づいて、乗りかご１１内の利用者（閉じ込め者）の有無を判定し、利用者有りの場合（ステップＳ５５のＹ）、ステップＳ５６に進み、利用者無の場合（ステップＳ５５のＮ）、ステップＳ５９に進む。

ステップＳ５６で、遠隔保全監視装置１４は、乗りかご１１内に設けられるインターホンを用いて、乗りかご１１内に設けられる（任意の）押し釦の操作に応じてエレベーターが再起動される旨の自動アナウンスを行う。これにより、乗りかご１１内の利用者に、安心感を与えることができる。

次に、ステップＳ５７で、遠隔保全監視装置１４は、押し釦が押し下げられたか否かを判定する。これにより、乗りかご内の利用者がアナウンスの内容を理解可能な状況にあるか否かなど、利用者の状態の異常の有無を確認できる。押下げ有の場合（ステップＳ５７のＹ）、ステップＳ５８が実行される。応答無の場合（ステップＳ５７のＮ）、ステップＳ６１〜Ｓ６５が順次実行される。

ステップＳ５８で、遠隔保全監視装置１４は、乗りかご１１内に設けられるインターホンを用いて、エレベーターを再起動する旨の自動アナウンスを行う。

次に、ステップＳ５９で、遠隔保全監視装置１４は、エレベーター駆動に用いるインバーターモジュールを切り替えることを指令する切替指令を、運転制御装置９を介して、インバーター駆動装置８に送信する。

次に、ステップＳ６０で、インバーター駆動装置８は、受信した切替指令に応じ、回路切替部１５を操作して、エレベーターを駆動するインバーターモジュールを顧客用インバーターモジュールから保全専用インバーターモジュールに切り替える。これにより、実施形態２（図４のステップＳ４１）と同様に、エレベーターは再起動される。ステップＳ６０が実行されると、一連の処理は終了する（ステップＳ６６）。

また、ステップＳ５７で、押し釦の押下げ無と判定された場合（ステップＳ５７のＮ）、次にステップＳ６１が実行される。

ステップＳ６１で、遠隔保全監視装置１４は、エレベーターの管理者に対し、ステップＳ５６におけるアナウンスに対し乗りかご１１内の利用者の反応が無く、利用者に何らかの異常が発生している旨を自動通報（異常発報）する。

次に、ステップＳ６２で、前述のステップＳ５９と同様に、遠隔保全監視装置１４は、エレベーター駆動に用いるインバーターモジュールを切り替えることを指令する切替指令を、運転制御装置９を介して、インバーター駆動装置８に送信する。なお、ステップＳ６２は、ステップＳ６１の前に実行されても良いし、ステップＳ６１と同時に実行されても良い。

次に、ステップＳ６３で、前述のステップＳ５９と同様に、エレベーターは再起動され、保全専用インバーターモジュールを用いた運転が可能になる。

次に、ステップＳ６４で、インバーター駆動装置８は、予め設定された自動運転モードで、保全専用インバーターモジュールを制御して、乗りかご１１を基準階あるいは所定階に移動させる。

次に、ステップＳ６５で、インバーター駆動装置８は、保全専用インバーターモジュールを制御（動作停止）して、乗りかご１１を、基準階あるいは所定階にて休止させる。これにより、遠隔保全監視装置１４から自動通報を受けた管理者は、乗りかご内の状態を確認でき、迅速に対処することができる。ステップＳ６５が実行されると、一連の処理は終了する（ステップＳ６６）。

前述のステップＳ５５で、乗りかご１１内の利用者無と判定された場合（ステップＳ５５のＮ）、ステップＳ５６〜Ｓ５８は実行されずにスキップされ、前述のステップＳ５９，Ｓ６０が順次実行される。

なお、実施形態２と同様に、図５のステップＳ６６（処理終了）以降では、保守作業が実施されるが、保全専用インバーターモジュールでエレベーターを駆動することにより、エレベーターの稼動停止時間を低減できる。

また、実施形態２と同様に、顧客用インバーターモジュールが複数の変換器モジュールから構成される場合（図２）、故障していない顧客用インバーターモジュールと、保全専用モジュールを構成する変換器モジュールを並列接続して用いることにより、正常な顧客用インバーターモジュールを用いた通常運転時と同等の動作条件で、エレベーターを駆動することができる。

上述の各実施形態における電力変換装置は、エレベーターに限らず、通常運転および保守運転の切替が可能な機器（例えば、空調機などの電動機器）の運転に用いることができる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。

例えば、電力変換装置の主回路におけるコンバーター２（図１）は、ダイオード整流器に限らず、半導体スイッチング素子から構成され、回生機能を有するものでも良い。また、インバーター４を構成する半導体スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限らず、ＭＯＳＦＥＴなどでも良い。また、電動機や電力変換器は、機械室に設置されても良いし、昇降路内に設置されても良い。

また、通常運転時以上の電力容量を要する試験時に、顧客用インバーターモジュールと保全専用インバーターモジュールを使用して、電力変換器の電力容量を増大させ、顧客用インバーターモジュールを通常運転に必要最小限の電力容量にしても良い。

１三相交流電源
２コンバーター
３平滑コンデンサ
４インバーター
５電流検出器
６電動機
７回転検出器
８インバーター駆動装置
９運転制御装置
１０主ロープ
１１乗りかご
１２保守作業モード切替スイッチ
１３釣り合い錘
１４遠隔保全監視装置
１５回路切替部
１６第１モジュール群
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ，１６Ｆ変換器モジュール
１７第２モジュール群
１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ変換器モジュール
１９電磁接触器
３０通信ネットワーク
４０管制センター
５０筐体

Claims

機器の運転に用いられる電力変換装置であって、
通常運転に用いられる第１主回路部を有する第１モジュールと、
保守運転に用いられる第２主回路部を有する第２モジュールと、
前記第１モジュールと前記第２モジュールの一方を選択的に負荷に接続する回路切替部と、
を備え、
前記回路切替部は、前記機器の運転を前記保守運転に切り替える保守切替手段によって前記保守運転が設定されると、前記第２モジュールを前記負荷に接続し、
前記第１モジュールは、複数の変換器モジュールから構成され、
前記第２モジュールは、単数または複数の前記変換器モジュールから構成され、
前記通常運転の時に、前記第１モジュールが故障すると、前記第１モジュールにおける故障した前記変換器モジュールに代えて、前記第２モジュールにおける前記変換器モジュールを用い、前記第１モジュールにおける正常な前記変換器モジュールを共に用いて、前記通常運転を継続することを特徴とする電力変換装置。
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記回路切替部は、前記保守切替手段によって前記保守運転が設定されると、前記第１モジュールを前記負荷に接続しないことを特徴とする電力変換装置。
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記第１モジュールは、前記保守運転には用いられないことを特徴とする電力変換装置。
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記保守切替手段が、前記機器に設けられる保守作業モード切替スイッチであることを特徴とする電力変換装置。
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記回路切替部は、前記通常運転の時に前記第１モジュールが故障すると、前記第２モジュールを前記負荷に、遠隔操作、自動、並びに手動操作のいずれかによる切替手段によって接続することを特徴とする電力変換装置。