JPH05270755A - エレベーターの保全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 エレベーター駆動電動機の異常を来たしたイ
ンバータの素子を特定、記憶することにより、安全かつ
容易にエレベーターを復旧し、かつ、信頼性の高いエレ
ベーターの保全装置を提供することにある。 【構成】 インバータの出力電流を検出する電流検出器
から電流値をマイクロコンピュータに取り込み、マイク
ロコンピュータにおいて、この検出値と期待する電流値
との間に所定値以上の偏差があった場合には、異常モー
ドを判定、記憶すると共に、異常時の電流値を記憶す
る。ここで、異常モードは、インバータを形成する自己
消弧素子に所定の点弧パターンを与え、自己消弧素子の
不導通故障または導通故障をこの点弧パターンから判定
できるように形成する。そして、この異常モードから異
常自己消弧素子を特定し、記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エレベーターの保全装
置、特に、自己消弧素子からなる電力変換器を用いたエ
レベーターの保全装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来装置は、特開昭６０−２３２６６号
公報に記載のように、エレベーター走行中に、滑り周波
数からインバータの入力電流を演算し、これと実際の入
力電流を比較し、その差が所定値以上になると、乗りか
ごを非常停止させるようになっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、エレ
ベーター走行中にインバータの異常検出を行っているた
め、異常時には乗りかごが非常停止し、乗客がかご内に
閉じ込められる問題があった。また、発生した異常の来
歴及び故障要因共に不明確であり、エレベーターの復旧
には多大な時間を要していた。本発明の目的は、乗客を
かご内に閉じ込めることなく、異常を来たしたインバー
タの素子を特定、記憶することにより、安全かつ容易に
エレベーターを復旧し、かつ、信頼性の高いエレベータ
ーの保全装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、インバータの出力電流を検出する電流検出器から電
流値をマイクロコンピュータに取り込み、マイクロコン
ピュータにおいて、この検出値と期待する電流値との演
算、比較を行い、所定値以上の偏差があった場合には、
異常モードを判定、記憶すると共に、異常時の電流値を
記憶する。ここで、異常モードは、インバータを形成す
る自己消弧素子に所定の点弧パターンを与え、一つの自
己消弧素子につき少なくとも二つの不導通の点弧パター
ンが発生したことを条件に、該自己消弧素子を不導通故
障として形成し、そして、異常自己消弧素子と同一相の
正常な自己消弧素子を用いる点弧パターンのとき、相短
絡を引き起こし、また、この異常自己消弧素子を含む相
を用いない点弧パターンのとき、点弧相の電流の大きさ
にアンバランスが生じ、点弧しない相にも電流が流れる
ことを条件に、該異常自己消弧素子を導通故障として形
成する。

【０００５】

【作用】エレベーター停止中、かつ、乗客がかご内に存
在しない場合、マイクロコンピュータは所定の駆動信号
を自己消弧素子に与え、インバータを駆動する。これに
より、コンデンサ→インバータ→駆動電動機→インバー
タ→コンデンサの閉回路に電流が流れる。この電流値を
インバータの出力部に備えた電流検出器により検出し、
マイクロコンピュータに取り込む。マイクロコンピュー
タは、与えた駆動信号から期待する電流値とこの検出し
た電流値を比較し、その偏差を求める。この際、求めた
偏差が所定値を越える場合は異常とみなし、所定の判定
モードにより、異常な自己消弧素子を特定すると共に、
この際の電流値も併せて記憶する。さらに、異常発生時
はエレベーターを起動しない。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および表１に
より説明する。図１において、１は三相の交流電源、２
は交流電力を直流電力に変換するコンバータ、３は整流
した直流を平滑するコンデンサ、４は平滑した直流を任
意の電圧、周波数の交流電力に変換するインバータ、５
はインバータの出力によって回転するエレベーター駆動
電動機、６はインバータの出力電流を検出する電流検出
器、７は駆動電動機の速度を検出するエンコーダ、８は
乗りかごの速度制御を司る通常処理と異常判定処理を行
なうマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称す）、
９はマイコンからの駆動信号を受けて、前記インバータ
を構成する自己消弧素子（４ａ〜４ｆ）を駆動するベー
スドライブ回路、１０は駆動電動機に連結したシーブ、
１１は主索、１２は乗りかご、１３は平衡おもりであ
る。次に、この構成の基本的な動作を説明する。三相交
流電源１をコンバータ２により直流電圧に変換し、コン
デンサ３において平滑した後、インバータ４に印加す
る。一方、マイコン８は、速度指令を発生し、この速度
指令とエンコーダ７において検出した駆動電動機５の実
速度とを比較し、ベクトル制御演算、ＰＷＭ（パルス幅
変調）制御演算を行い、ＰＷＭパルスを出力する。ベー
スドライブ回路９は、ＰＷＭパルスを受けてＰＷＭパル
スを増幅し、自己消弧素子（４ａ〜４ｆ）にベース電流
を与え、自己消弧素子を駆動し、インバータ４を駆動し
て可変電圧、可変周波数の三相交流電力を出力する。駆
動電動機５は、この三相交流電力を受けて円滑に制御さ
れ、シーブ１０とこのシーブを介して巻掛けた主索１１
の両端の乗りかご１２と平衡おもり１３を滑らかに駆動
する。

【０００７】このような構成において、エレベーターの
走行中、自己消弧素子（４ａ〜４ｆ）に異常（導通ある
いは不導通故障）が発生すると、一般的に安全のため、
乗りかご１２を非常停止すると共に、再起動不可とす
る。このため、乗客を乗りかご１２内に閉じ込めてしま
う可能性がある。また、故障部位の発見に労力を要し、
エレベーターの復旧に多大な時間がかかる不具合があ
る。本発明は、この不具合を改善するものである。

【０００８】以下、その動作を説明する。エレベーター
停止中、かつ、乗りかご１２に乗客が乗っていない場
合、マイコン８は、異常判定処理Ｆ１０００により自己
消弧素子の異常チェックを行う。異常チェックの原理と
しては、まず、表１に示す点弧パターンを所定の間隔で
ベースドライブ回路９に与える。例えば、マイコン８が
点弧パターン（１）を与えた場合、ベースドライブ回路
９は、自己消弧素子４ａ（Ｕ＋）、４ｄ（Ｖ−）にベー
ス電流を流す。これにより、自己消弧素子４ａ（Ｕ
＋）、４ｄ（Ｖ−）は駆動され、コンデンサ３→インバ
ータ４（Ｕ相）→駆動電動機５→インバータ４（Ｖ相）
→コンデンサ３の閉回路に直流電流が流れる。この電流
の大きさＩｄｃは、チョッピング周期をＴｃ、点弧時間
をＴｄ、コンデンサ電圧をＶｄｃ、前記閉回路中の全イ
ンピーダンスをＺとすれば、 で近似できる。ここで、回路中のインピーダンスＺは、
温度の影響により変動するので、推定電流値Ｉｄｃも変
動分を持つ。このため、この変動分を考慮して所定値を
設定してやればよい。また、点弧パターンとしては、自
己消弧素子の６素子全ての組合せ６パターンで構成し、
チョッピング周期内の任意の時間だけ点呼するものであ
る。当然ながら、相短絡を引き起こすようなパターン
（例えば４ａ（Ｕ＋）と４ｄ（Ｕ−））では点弧させな
い。以上の原理に従い、マイコン８は、点弧パターン
（１）〜（６）を任意の間隔で与え、異常チェックを行
う。自己消弧素子に異常がない場合、各点弧パターンに
より流れる電流は、期待値とほぼ等しく、その偏差が所
定値を越えることはない。また、駆動電動機５へ流れ込
む電流と、駆動電動機５からインバータ４へ戻る電流の
大きさは等しい。もし、この２つの条件を満足しない場
合、マイコン８は、表１に示す異常モードの判定を行
う。

【０００９】以下、異常モードの判定法に関し、詳細に
説明する。まず、任意の自己消弧素子に不導通故障が発
生した場合、マイコン８の点弧指令に対し、自己消弧素
子は点弧できず、どの相にも電流が流れない二つの点弧
パターンが発生する。自己消弧素子４ａ（Ｕ＋）に不導
通故障が発生した場合を例にとり説明する。この素子を
用いた点弧パターン（１）、（２）では電流は流れな
い。また、他の点弧パターンでは、この素子を用いてい
ないため、正規の電流が流れる。これにより、マイコン
８は、自己消弧素子４ａ（Ｕ＋）の不導通故障を判定
し、これを記憶する。なお、この際の各点弧パターンに
おける各相電流検出値も併せて記憶する。他の自己消弧
素子に関しても、同様の判定法により、異常素子を適出
する。また、上記異常発生時は、エレベーターを起動し
ない。

【００１０】次に、導通故障が発生した場合、マイコン
８の点弧指令に関わらず、常時、閉路する自己消弧素子
が発生する。すなわち、不導通故障時とは異なり、この
異常素子を用いた点弧パターンでは異常は認められな
い。しかしながら、異常素子と同一相の正常な自己消弧
素子を用いる点弧パターンでは、相短絡を引き起こし、
インバータ出力電流は流れない。また、この異常素子を
含む相を用いない点弧パターンにおいては、点弧相の電
流の大きさにアンバランスが生じ、点弧しない相にも電
流が流れる現象が発生する。これを、自己消弧素子４ａ
（Ｕ＋）に導通故障が発生した場合を例にとり説明す
る。マイコン８は、点弧パターン（１）すなわち自己消
弧素子４ａ（Ｕ＋）、４ｄ（Ｖ−）への駆動信号を任意
の期間与える。自己消弧素子４ａ（Ｕ＋）は、導通故障
のため、駆動信号に関わらず、常時閉路しており、自己
消弧素子４ｄ（Ｖ−）が駆動されることで、コンデンサ
３→インバータ４（Ｕ相）→駆動電動機５→インバータ
４（Ｖ相）→コンデンサ３の閉回路が形成され、電流が
流れる。あたかも、正常動作しているかの如く動作し、
マイコン８は異常を認めない。次に、マイコン８は、点
弧パターン（２）すなわち自己消弧素子４ａ（Ｕ＋）、
４ｆ（Ｗ−）への駆動信号を任意の期間与える。この場
合も、点弧パターン（１）と同様、マイコン８は異常を
認めない。次に、点弧パターン（３）すなわち自己消弧
素子４ｃ（Ｖ＋）、４ｂ（Ｕ−）への駆動信号を任意の
期間与える。自己消弧素子４ａ（Ｕ＋）は常時閉路して
いるため、自己消弧素子４ａ（Ｕ＋）、４ｂ（Ｕ−）と
でＵ相短絡を引き起こし、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相いずれのイ
ンバータ出力電流も流れず、マイコン８は、電流値零を
検出し、何らかの異常発生と見なす。次に、点弧パター
ン（４）すなわち自己消弧素子４ｃ（Ｖ＋）、４ｆ（Ｗ
−）への駆動信号を任意の期間与える。これにより、コ
ンデンサ３→インバータ４（Ｖ相）→駆動電動機５→イ
ンバータ４（Ｗ相）の閉回路と、常時閉路している自己
消弧素子４ａ（Ｕ＋）で構成されるコンデンサ３→イン
バータ４（Ｕ相）→駆動電動機５→インバータ４（Ｗ
相）の二つの閉回路が形成される。このため、インバー
タ出力電流はＵ相、Ｖ相から駆動電動機５を介し、イン
バータ４のＷ相に流れ込む。マイコン８は、電流が流れ
るべきでないＵ相に電流が流れたことを検出し、また、
Ｗ相の電流検出値とＶ相の電流検出値にアンバランスが
あることを検出する。マイコン８は、点弧パターン
（３）、（４）の異常状態から、すなわち、点弧パター
ン（４）で全相の電流検出値が零でないことから、導通
故障が発生したことを識別し、点弧パターン（３）で全
相の電流検出値が零であったことにより、相短絡がＵ相
またはＶ相で発生したことを識別する。点弧パターン
（３）で相短絡を引き起こすのは、自己消弧素子４ａ
（Ｕ＋）または４ｄ（Ｖ−）が導通故障している場合で
あり、かつ、点弧パターン（４）で相短絡を引き起こし
ていないことから、マイコン８は、自己消弧素子４ａ
（Ｕ＋）が導通故障していると判定する。これをマイコ
ン８は記憶すると共に、各点弧パターンの各相の電流検
出値も併せて記憶する。なお、上記異常は点弧パターン
（５）、（６）を用いても、同様に検出可能である。他
の自己消弧素子に関しても、同様の判定法により、異常
素子を適出する。また、上記異常発生時は、エレベータ
ーを起動しない。

【００１１】以上の動作をマイコン８は、表１の判定法
を用い、図２に示すフローチャートの如くソフトウエア
処理（処理Ｆ１０００）する。処理Ｆ１０００を説明す
る。マイコン８は、エレベーター停止時、かつ、乗りか
ご１２内に乗客がいない場合に、処理Ｆ１０００を起動
する。まず、前述の点弧パターン（１）を与え、その際
の各相の電流値を検出し、点弧パターン（６）まで同様
の処理を行う。全ての点弧パターンにおいて、異常が認
められない場合処理を終了する。仮りに、二つの点弧パ
ターン時のみ異常が認められた場合、前述の手段によ
り、不導通故障を発生した自己消弧素子の判定を行い、
異常素子を記憶すると共に、各点弧パターンの各相電流
検出値も併せて記憶する。また、二つを越える点弧パタ
ーンの異常の場合、前述の手段により、導通故障を発生
した自己消弧素子の判定を行い、異常素子を記憶すると
共に、各点弧パターンの各相電流検出値も併せて記憶す
る。これら何れかの故障が発生した場合、乗客のかご内
閉じ込めを防止するため、エレベーターは起動しない。

【００１２】また、異常発生によりかけつけた保守員
は、マイコン８内に記憶された情報を読み出すことで、
異常発生の自己消弧素子を特定する。また、異常時の電
流検出値を読み出すことで、故障発生のメカニズムを解
析する。このようにして、エレベーターを安全にかつ容
易に復旧することができる。なお、本発明の実施例とし
て、電圧型インバータについて説明したが、本発明を電
流型インバータに適用できることは云うまでもない。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、主回路を構成する自己
消弧素子に何らかの故障が発生した場合、乗客をかご内
に閉じ込めることなく、異常を来たした素子を特定、記
憶することにより、故障素子の発見に要する労力を軽減
し、安全かつ容易にエレベーターを復旧することができ
る。また、この異常素子の特定、記憶することにより、
信頼性の高いエレベータの保守管理が可能となる。

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】エレベーターシステムの全体構成図

【図２】異常判定のフローチャート

【符号の説明】

２ コンバータ ３ コンデンサ ４ インバータ ４ａ〜４ｆ インバータの自己消弧素子 ６ａ〜６ｃ 電流検出器 ８ マイクロコンピュータ ９ ベースドライブ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒沢 俊明 東京都千代田区神田錦町一丁目６番地 株 式会社日立ビルシステムサービス内 (72)発明者 三根 俊介 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電力を直流電流に変換し、該直流電
   力を交流電力に変換する自己消弧素子からなるインバー
   タと、該インバータの出力に接続し、エレベータを駆動
   する電動機と、前記インバータの出力電流を検出する電
   流検出器と、前記自己消弧素子を制御するベースドライ
   ブ回路と、該ベースドライブ回路に駆動指令を与えるマ
   イクロコンピュータを備えたエレベーターにおいて、前
   記電流検出器により検出した電流値を前記マイクロコン
   ピュータに取り込み、期待する電流値との偏差が所定値
   以上になると、異常モードを判定、記憶すると共に、異
   常時の電流値を記憶することを特徴とするエレベーター
   の保全装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、異常モードは、イン
   バータを構成する自己消弧素子に所定の点弧パターンを
   与え、一つの自己消弧素子につき少なくとも二つの不導
   通の点弧パターンが発生したことを条件に、該自己消弧
   素子を不導通故障として形成することを特徴とするエレ
   ベーターの保全装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、異常モードは、イン
   バータを形成する自己消弧素子に所定の点弧パターンを
   与え、異常自己消弧素子と同一相の正常な自己消弧素子
   を用いる点弧パターンのとき、相短絡を引き起こし、ま
   た、この異常自己消弧素子を含む相を用いない点弧パタ
   ーンのとき、点弧相の電流の大きさにアンバランスが生
   じ、点弧しない相にも電流が流れることを条件に、該異
   常自己消弧素子を導通故障として形成することを特徴と
   するエレベーターの保全装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、マイクロコンピュー
   タによる異常モードの判定、記憶は、エレベーターが停
   止している際に行うことを特徴とするエレベーターの保
   全装置。
5. 【請求項５】 請求項１において、異常モードが発生し
   た場合、エレベーターが起動しないことを特徴とするエ
   レベーターの保全装置。