專利名稱：升降機的控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對電梯或電動扶梯等升降機進行驅動的控制裝置。
技術背景以往，在電梯中，如圖3所示，連4妄電梯l斧廂10和平衡塊11的繩 索巻繞在鋼絲繩滑車9上，由交流電動機5驅動該鋼絲繩滑車9，進行 電梯轎廂10的升降。由圖示的控制裝置進行交流電動機5的驅動。在 該控制裝置中，來自商用電源1的三相交流電由整流電路2進行全波整 流，并且，由平滑電容器3吸收紋波(ripple)成分，變換為直流電。該 變換后的直流電由逆變器(inverter) 4變換為預定頻率的交流電，輸入 到交流電動機5中。逆變器4由多個半導體元件構成，在該逆變器4中， 將來自控制部6的扭矩指令輸入到驅動電路7中，由該驅動電路7控制 所述半導體元件的傳導寬度(半導體元件反復導通(傳導)/截止(關斷) 的過程中為導通的期間)。另一方面，電梯再生動作時的再生能量被由再生用半導體元件12 和發(fā)電制動用電阻13構成的放熱電路消耗。即，在再生動作時，根據 來自驅動電路7的指令，再生用半導體元件12反復導通/截止，在該過 程中根據再生能量的大小來控制傳導寬度，利用發(fā)電制動用電阻13的 發(fā)熱來消耗再生能量。但是，在產生再生用半導體元件12為導通而不能返回到截止的故 障、即導通故障的情況下，由于存在發(fā)電制動用電阻13過熱而導致火 突的隱患，所以，應該檢測導通故障的產生，提出以溫度檢測器等檢查 發(fā)電用制動用電阻的通電狀態(tài)的方法(日本特許第3369890號公報)、 檢查用作再生用半導體元件的晶體管的集電極電壓的方法(日本公開特 許公報第2002 - 191178號)、檢查所述晶體管的基極信號和集電極信 號的同步的方法(日本公開特許公報平11 _ 199148號)等各種安全措 施。因追加硬件裝備導致裝置結構復雜并且成本增加等問題。 、、發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于，在升降機的控制裝置中不增加新的硬件即可檢 測再生用半導體元件的導通故障，實施適當的安全措施。本發(fā)明的升降機的控制裝置，根據由預先決定的速度指令信號和對 應于實際的行走速度的速度信號的差信號所得到的扭矩指令，對逆變器 進行控制，利用可變電壓以及可變頻率的交流功率對連接到該逆變器上 的交流電動機進行驅動，并且，在所述交流電動機的再生動作時在發(fā)電 制動用電阻中流過電流，進行制動，其中，在升降機的停止期間，若所 述逆變器的直流段電壓的紋波量為設定值以上，則禁止升降機的運轉開 始，并且，切斷針對發(fā)電制動用電阻的功率供給。此外，本發(fā)明在升降機的運轉期間，若再生動作時的所述逆變器的 直流段電壓為基準值以下，則指令升降機的運轉停止，并且，切斷針對 發(fā)電制動用電阻的功率供給。并且，本發(fā)明在升降機的停止期間，若所述逆變器的直流段電壓的 紋波量為設定值以上，則禁止升降機的運轉開始，并且，切斷針對發(fā)電 制動用電阻的功率供給，另一方面，在升降機的運轉期間，若再生動作 時的所述逆變器的直流段電壓為基準值以下，則指令升降機的運轉停 止，并且，切斷針對發(fā)電制動用電阻的功率供給。另外，檢測在運算上再生功率是否為預定值以上，由此，可進行是 否是再生動作的判斷。根據本發(fā)明的升降機的控制裝置，不追加特別的裝置，而僅通過軟 件即可非常簡單地檢測再生用半導體元件的導通故障，所以，將該軟件 組裝入逆變器控制用的控制電路中，由此，能夠以非常低的成本防止發(fā) 電制動用電阻的過熱。


圖1是表示本發(fā)明的電梯的控制裝置的結構的框圖。圖2是表示該控制裝置的動作的流程圖。圖3是表示現有電梯的控制裝置的結構的框圖。圖4是說明本發(fā)明的電梯的控制裝置的動作的波形圖。圖5是說明在逆變器的直流段電壓中產生的紋波的波形圖。
具體實施方式
下面，參考附圖具體說明在電梯的控制裝置中實施本發(fā)明的例子。此外，在圖l中，與圖3相同的結構要素付以與圖3相同的符號。如圖l所示，來自商用電源1的三相交流電經功率供給切斷用電磁 接觸器SW輸入到整流電路2中，由該整流電路2進行全波整流，并且， 由平滑電容器3吸收紋波成分，變換為直流電。該變換后的直流電由逆 變器4變換為預定頻率的交流電，輸入到交流電動機5中。在逆變器4 中，將來自由微型計算機構成的控制部30的扭矩指令輸入到驅動電路7 中，由該驅動電路7控制構成逆變器4的半導體元件的傳導寬度。另外，在逆變器4的直流段，連接由再生用半導體元件12和發(fā)電 制動用電阻13構成的》文熱電^^，由該;改熱電^^消專毛電梯再生動作時的 再生能量。對控制部30輸入從速度指令發(fā)生電路20發(fā)出的速度指令信號 20a、從速度檢測器22輸出的速度信號22a、從檢測逆變器4的輸出電 流的電流檢測器23輸出的電流檢測信號23a、從安裝在電梯轎廂10上 的負載檢測器24輸出的負載信號24a、和從檢測逆變器4的直流段電壓 的電壓檢測器25輸出的電壓信號25a?？刂撇?0具有根據由速度指令 信號20a和速度信號22a的差信號得到的扭矩指令對逆變器4的驅動電 路7進行控制的功能，但是，該控制功能與現有技術相同，所以，省略 其說明。此外，控制部30具有用于在再生用半導體元件12中發(fā)生導通故障 時的安全措施的結構。該結構由如后述的軟件實現，若按每個功能實現 單元將該結構分塊，則可分為再生功率發(fā)生判定單元301、電壓紋波檢 測單元302、故障檢測單元303、禁止單元304。再生功率發(fā)生判定單元 301基于速度指令信號20a、速度信號22a、電流檢測信號23a以及負載 信號24a，判定是否產生再生功率。電壓紋波檢測單元302基于電壓信 號25a檢測在逆變器直流段電壓中是否產生紋波。故障檢測單元303在 產生紋波時采用后述的預定值、設定值以及基準值檢測再生用半導體元 件12的導通故障。此外，禁止單元304在再生用半導體元件U的導通 故障時，禁止電梯的運轉開始。圖2表示再生用半導體元件12的導通故障的檢測和基于其結果的
安全措施的控制部30的具體過程，該過程中包括電梯轎廂的停止期間 的導通故障檢測部分、電梯運轉期間的導通故障檢測部分、導通故障檢 測時的安全措施部分。如圖2所示，首先，在步驟S1中，判斷是否發(fā)出速度指令20a (或 扭矩指令)，由此，檢測電梯轎廂是運轉期間還是停止期間。在此，沒 有發(fā)出速度指令20a，電梯轎廂為停止期間時，進入步驟S4，利用所述 電壓紋波檢測單元302，判斷逆變器的直流段電壓的紋波量是否為設定 值以上，由此，檢測是否在再生用半導體元件12中產生導通故障。一般地，無負荷時的逆變器的直流段電壓成為交流電源線間電壓的 最大值、即圖5所示維持三相交流波形的峰值(波高值)的平滑直流電 壓Vd,在有負荷時，成為圖5中以虛線所示那樣重疊具有交流電源頻 率6倍的頻率的紋波電壓Ra。在此，在負荷未產生的電梯停止時(逆變器不動作時)，再生制動 用晶體管發(fā)生導通故障時，放電電流從平滑電容器3流入發(fā)電制動用電 阻13以及再生用半導體元件12中，隨著由平滑電容器3的電容值C和 發(fā)電制動用電阻13的電阻值R決定的時間常數，逆變器的直流段電壓 下降，其結果是，如圖5中的點劃線所示那樣，產生較大的紋波Rb。 即，電梯停止時若再生制動用晶體管發(fā)生導通故障，則在本來應該是平 滑直流電壓的逆變器的直流段電壓上產生周期性的下降，重疊較大的紋 波電壓。此外，在200V的三相交流電內的一相的電壓例如下降到1S0V 的情況下，與紋波的產生相伴的電壓的下降變得更大。因此，在圖2的 步驟S4中，檢測直流段電壓的紋波量為設定值以上，檢測到導通故障。在沒有檢測到導通故障時，返回到步驟Sl,反復判斷電梯是否為運 轉期間。并且，檢測到導通故障時，進入步驟S5,利用禁止單元3(M 禁止電梯的運轉開始，并且，在步驟S6中，開放電磁接觸器SW來切 斷針對發(fā)電制動用電阻13的功率供給，防止發(fā)電制動用電阻13過熱。另一方面，在電梯轎廂為運轉期間的情況下，在步驟Sl中判斷為 "是，，，進入步驟S2，利用再生功率發(fā)生判定單元301，檢查所運算的 再生功率是否為預定值以上，由此，判斷是否為再生動作期間。在此， 可根據逆變器的內部信息即扭矩指令、速度、電動機電壓、電動機電流、 電動機常數、發(fā)生扭矩、電動機轉速等各種信息計算再生功率。例如， 如圖4 (a)所示，在提升負荷時扭矩指令T變化，如圖4 (b)所示， 電動機轉速CO變化的情況下，電動機的消耗功率以及再生功率可由扭矩指令T和電動機轉速co的積(Tx co )求出，如圖4 (c)所示那樣變化。此外，在放下負荷時，消耗功率和再生功率如圖4(e)所示那樣變化。因此，檢測該再生功率為預定值以上，由此，能夠判斷是再生動作時。另外，再生功率P也可由放下負荷時的均速行走的電動機電壓Vm以及電動才幾電流Im的測定值和電動4幾的功率因#t 6通過下式求出。P=J . Vm . Im * cos 6在圖2的步驟S2中，判斷為再生功率不是預定值以上時，返回步 驟S1，反復判斷電梯是否為運轉期間。并且，在再生功率為預定值以上， 判斷為是再生動作期間時，進入步驟S3，利用故障檢測單元303判斷逆 變器直流段電壓Vd是否為基準值以下，由此，判定再生用半導體元件 12是否發(fā)生導通故障。若再生制動用晶體管發(fā)生導通故障，則由于逆變器直流段電壓始終 低于基準值，所以，可以進行故障的判定。例如，在商用電壓為200伏 特的情況下，全波整流后的電壓通常為280伏特左右，但是，當產生再 生功率時，如圖4 (d)以及(f)中的實線所示，逆變器直流段電壓Vd 因電動機產生的功率和逆變器4的動作，上升到比全波整流電壓的280 伏特高的350伏特 380伏特左右。但是，在再生制動用晶體管發(fā)生導 通故障的情況下，由于平滑電容器3的兩端通過發(fā)電制動用電阻13以 及再生用半導體元件12彼此短路，所以，例如，如圖4 (d)以及(f) 中的雙點劃線所示，逆變器直流段電壓Vd沒有從全波整流電壓的280 伏特上升，沒有到達350伏特。因此，將基準值設定在280伏特和350 伏特之間，由此，逆變器直流段電壓Vd為該基準值以下，可以判斷為 發(fā)生導通故障。再生制動用晶體管沒有發(fā)生導通故障時，返回圖2的步驟S2，重復 判斷是否為再生動作時。另一方面，再生制動用晶體管發(fā)生導通故障， 在圖2的步驟S3中判斷為"是，，時，進入步驟S5，通過禁止單元304， 輸出電梯的運轉停止指令，并且，利用電磁接觸器SW切斷針對發(fā)電制 動用電阻13的功率供給，防止發(fā)電制動用電阻13的過熱。在所有的情 況下，由于在運轉期間發(fā)生再生制動用晶體管的導通故障，所以，可迅 速地進行故障檢測。如上所述，根據本發(fā)明的電梯的控制裝置，利用僅編入執(zhí)行圖2所 示過程的軟件的簡單結構，能夠檢測再生用半導體元件的導通故障，所 以，能夠以非常低的成本防止發(fā)電制動用電阻的過熱。此外，在所述實施例中，分為電梯轎廂為運轉期間的情況和停止期 間的情況，分別進行故障檢測，分別實施安全措施，但是，以在任何一 種情況下的故障檢測和安全措施即可。這是因為，在一系列的電梯運轉 動作期間，由于交替重復運轉和停止，所以，如果在任何情況下都可迅速地進行異常檢測并實施安全措施，則即使是任何一種情況下的故障檢 測，在實用上都能夠謀求充分的安全措施。此外，在所述實施例中，根 據有無速度指令來判別電梯轎廂的運轉/停止，但是，不限于此，也可采 用扭矩指令的有無進行判斷或基于制動開閉等順序信息進行判斷。
權利要求
1.一種升降機的控制裝置，根據由預先決定的速度指令信號和與實際行走速度對應的速度信號的差信號所得到的扭矩指令，對逆變器進行控制，利用可變電壓以及可變頻率的交流功率對連接到該逆變器上的交流電動機進行驅動，并且，在所述交流電動機的再生動作時在發(fā)電制動用電阻中流過電流，進行制動，其特征在于，在升降機的停止期間，若所述逆變器的直流段電壓的紋波量為設定值以上，則禁止升降機的運轉開始，并且，切斷針對發(fā)電制動用電阻的功率供給。
2. —種升降機的控制裝置，根據由預先決定的速度指令信號和與實 際行走速度對應的速度信號的差信號所得到的扭矩指令，對逆變器進行 控制，利用可變電壓以及可變頻率的交流功率對連接到該逆變器上的交 流電動機進行驅動，并且，在所述交流電動機的再生動作時在發(fā)電制動 用電阻中流過電流，進行制動，其特征在于，在升降機的運轉期間，若再生動作時的所述逆變器的直流段電壓為 基準值以下，則指令升降機的運轉停止，并且，切斷針對發(fā)電制動用電 阻的功率供給。
3. —種升降機的控制裝置，根據由預先決定的速度指令信號和與實 際行走速度對應的速度信號的差信號所得到的扭矩指令，對逆變器進行 控制，利用可變電壓以及可變頻率的交流功率對連接到該逆變器上的交 流電動機進行驅動，并且，在所述交流電動機的再生動作時在發(fā)電制動 用電阻中流過電流，進行制動，其特征在于，在升降機的停止期間，若所述逆變器的直流段電壓的紋波量為設定 值以上，則禁止升降機的運轉開始，并且，切斷針對發(fā)電制動用電阻的 功率供給，另一方面，在升降機的運轉期間，若再生動作時的所述逆變 器的直流段電壓為基準值以下，則指令升降機的運轉停止，并且，切斷 針對發(fā)電制動用電阻的功率供給。
4. 根據權利要求1至3中任何一項的升降機的控制裝置，其特征在于，與所述發(fā)電制動用電阻串聯地連接再生用半導體元件，利用該發(fā)電 制動用電阻以及再生用半導體元件，構成在再生動作時應該消庫毛再生能 量的》欠熱電路。
5. 根據權利要求1至4中任何一項的升降機的控制裝置，其特征在于，是否為再生動作的判斷是通過檢測在運算上再生功率是否為預定 值以上來進行的。
6. 根據權利要求1至5中任何一項的升降機的控制裝置，其特征在于，所述基準值設定為比提供給所述逆變器的商用電源的波高值大、且 比再生動作時的逆變器直流段電壓小的電壓值。
7. 根據權利要求1至6中任何一項的升降機的控制裝置，其特征在于，所述再生功率根據扭矩指令值和轎廂速度信號來運算。
8. 根據權利要求1至6中任何一項的升降機的控制裝置，其特征在于，所述再生功率4艮據電動機電壓和電動機電流來運算。
全文摘要
一種升降機的控制裝置，控制逆變器(4)，利用交流電對連接到該逆變器(4)上的交流電動機(5)進行驅動，并且，在交流電動機(5)的再生動作時在發(fā)電制動用電阻(13)中流過電流，進行制動，其中，在升降機的停止期間，如果所述逆變器(4)的直流段電壓的紋波量為設定值以上，則禁止升降機的運轉開始，并且，切斷針對發(fā)電制動用電阻(13)的功率供給?；蛘?，在升降機的運轉期間，如果再生動作時的所述逆變器(4)的直流段電壓為基準值以下，則指令升降機運轉停止，并且，切斷針對發(fā)電制動用電阻(13)的功率供給。
文檔編號B66B5/02GK101155744SQ20068001183
公開日2008年4月2日 申請日期2006年3月13日 優(yōu)先權日2005年4月11日
發(fā)明者岡田隆夫 申請人:富士達株式會社