CN1676454A - 电梯装置 - Google Patents

Abstract

一种电梯装置，将功率变换器本身从每个输出相具有二个开关元件的逆变装置改成每个输出相具有三个或三个以上的开关元件，将三相交流输入直接变换成三相交流输出的直接变换方式的功率变换器，并且，在紧急制动装置的动作测试中，即，在电动机从被限制的状态下以超低速动作的期间，对半导体元件的导通状态进行控制，使流过构成相同输出相的半导体元件的电流有效值基本均匀分布。这种电梯装置，由于可避免在电梯紧急制动装置动作测试时负担集中在部分半导体器件上，所以能够以耐电流量小的半导体元件构成功率变换器。即，在进行电梯紧急制动装置的动作测试等时，即使在使基本处于停止状态的电动机输出高转矩时也能够避免负担集中在部分半导体元件上。

Description

电梯装置

技术领域

本发明涉及具有通过功率变换器对电动机进行控制的机构的电梯装置，尤其是涉及一种电梯装置，该电梯装置在紧急制动装置的动作测试中，当较大的输出电流集中流过特定的输出相时，驱动功率变换器，以避免负担集中在一部分的半导体元件上。

背景技术

在电梯装置中设置有紧急制动装置，当电梯轿厢的速度异常增速而超过某一速度时，通过该紧急制动装置对电梯轿厢进行制动。紧急制动装置需要定期进行动作试验，在动作试验时，使基本处于停止状态的电动机进行输出高转矩的运转。此时，有必要使较大的电流流过功率变换器特定的输出相，而这将导致负担集中在一部分的半导体元件中。为此，在传统的电梯装置中，考虑到动作试验时流入的电流量这一因素，而使用耐电流量大的半导体元件。为了解决这一问题，在日本国发明专利特开平5-294575号公报中所公开的作为传统技术1的电梯控制装置中，通过对检查时的励磁电流值以及转矩电流值的分配进行变更，以此尽可能地抑制输出电流的增加。

专利文献1特开平5-294575号公报

可是，传统技术1的方法以功率变换器所驱动的电动机是感应电动机的场合为对象，对于同步电动机则完全不起作用。即，在同步电动机中，即使励磁电流值发生变化，其输出转矩也几乎不产生变动，其结果，需要使比较大的电流流过。此时，与传统的变换器一样，负担集中在一部分的半导体元件上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电梯装置，该电梯装置在进行电梯紧急制动装置的动作测试等情况下，即使在需要使基本处于停止状态的电动机输出高转矩时，也能够避免负担集中在一部分半导体元件上的情况发生。

为解决上述课题，将功率变换器本身从每个输出相具有二个开关元件的逆变装置改成每个输出相具有三个或三个以上的开关元件，将三相交流输入直接变换成三相交流输出的直接变换方式的功率变换器，并且，在紧急制动装置的动作测试中，即，在电动机从被限制的状态下以超低速动作的期间，对半导体元件的导通状态进行控制，使流过构成相同输出相的半导体元件的电流有效值基本均匀分布。

(发明效果)

根据本发明，可以实现以下效果，即，由于能够避免在电梯紧急制动装置动作测试时负担集中在一部分半导体装置中，所以能够以耐电流量小的半导体元件构成功率变换器。

附图说明

图1是表示本发明第1实施例的结构图。

图2是双向开关部分的详细图1。

图3是双向开关部分的详细图2。

图4是紧急制动装置的结构示意图。

图5是表示紧急制动装置动作测试时电流状态的例示图。

图6是使用传统的功率变换器时的紧急制动装置动作测试中电流状态的说明图。

图7是本发明的紧急制动装置动作测试时的开关动作说明图。

图中：1-商用电源，2-功率变换器的主电路部，3-功率变换器的控制电路部，4-电动机，5-输入电压检测装置，6-输出电流检测装置，7-电动机旋转速度检测装置，8-电梯轿厢，9-平衡重，10-主绳轮，11-吊索，12-紧急制动装置，13-导轨，14-楔块，15-弹簧，16-传统变换器的U相P侧开关元件，17-传统变换器的U相N侧回流二极管，21-双向开关，211_a、211_b-IGBT，212_a、212_b-二极管，213_a、213_b-反向阻隔IGBT。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施例进行说明。

实施例1

图1表示本发明实施例1的电梯装置，该电梯装置由商用电源装置1、功率变换器的主电路部2、功率变换器的控制电路部3、电动机4、电梯轿厢8、平衡重9、与电动机4直接连接的主绳轮10、吊索11构成。电梯轿厢8装有紧急制动装置12，并且沿导轨13升降。另外，在实施例1中，由矩阵变换器构成功率变换器，该功率变换器能够直接将三相交流输入变换成三相交流输出，功率变换器的主电路部2的每个输出相有三个双向开关，合计一共有九个双向开关21。该功率变换器的控制电路部3，根据从输入电压检测装置5获得的输入电压信息、从输出电流检测装置6获得的输出电流信息以及从电动机旋转速度检测装置7获得的旋转速度信息、计算双向开关21的驱动信号。

图2和图3是双向开关2 1的详细图。图2中的开关21由传统的IGBT211_a、211_b与二极管212_a、212_b组合构成，图3中的开关21由反向阻隔IGBT213_a和213_b组合构成。图2中传统的IGBT211_a、211_b以及图3中的反向阻隔IGBT213_a和213_b均为单向开关，该等开关分别以二个相对向的形式构成，通过在每个方向上进行独立控制的方式来建立双向开关。在图2的传统的IGBT211_a、211_b中，为了防止在电压逆向施加时损坏，将二极管212_a和212_b连接起来使其承受逆向电压。与此相比，如果使用具有耐逆向电压性能的反向阻隔IGBT213_a和213_b，则不需使用二极管，这样可以减少芯片的使用数量。从图2和图3可以知道，在每个双向开关21中分别包括二个开关元件(传统的IGBT211_a、211_b或者反向阻隔IGBT213_a和213_b)。即，功率变换器的主电路部2中一共具有18个开关元件。

在电梯装置中，一般设置有紧急制动装置12，该紧急制动装置在电梯轿厢8的速度异常增速而超过某一速度时，对电梯轿厢进行紧急制动而使其停止。图4为紧急制动装置12的详细结构图。当紧急制动装置动作时，楔块14被提升机构往上提升，导致楔块14与导轨13接触，形成夹住导轨的状态。此时，弹簧15受到推压力而被压缩，其反作用力作用于导轨13以及楔合面上而产生摩擦力，以此对电梯轿厢进行制动。

在进行紧急制动装置12的动作测试时，在紧急制动装置12动作的状态下，驱动主绳轮10，以确认是否能够保持制动状态。具体的方法是，使紧急制动装置12动作并且固定电梯轿厢8，在这一条件下，驱动电动机4直到主绳轮10与吊索11之间出现滑动，以确认制动状态是否得到了维持。

图5是表示紧急制动装置12动作测试时的电流状态的例示图。电流的频率与电动机的旋转频率形成基本线性的关系。为此，在进行紧急制动装置12的动作测试等时，在电梯轿厢8被固定、电动机的旋转被强行抑制的条件下，如图5所示，电流的频率变得非常低(基本接近直流)。并且，在进行动作测试时，由于电动机4需要输出大的转矩，所以功率变换器输出的电流增大。

图6是使用传统的功率变换器时的紧急制动装置12动作测试中电流状态的说明图。作为传统的功率变换器，一般使用每个输出相具有二个开关元件的逆变器。在传统的功率变换器中，如图4所示，当超低频的大电流iu流过U相输出相时，电流将集中流过U相P侧的开关元件16或者U相N侧的回流二极管17(尤其是，由于电动机4没有旋转，所以功率变换器的输出电压变小。因此，U相N侧的回流二极管17的导通比率增加，导致电流更为集中地流过回流二极管17)。此时，电流集中流过的元件中而出现发热、故障发生或者寿命降低的现象。所以，在传统的功率变换器中，考虑到动作试验中流过的电流量这一因素，需要使用耐电流量大的半导体元件。

图7是本发明的紧急制动装置动作测试时的开关动作说明图，该图是从图1中抽出功率变换器(矩阵变换器)的主电路部2的部分。矩阵变换器是一种输入商用频率的功率、将其变换成任意频率的功率后输出的功率变换器。假定输入侧的三相的电压分别为vr、vs、vt，则它们之间的关系满足下列等式。

(式1)

vr＝Vcos(2·π·fc·t)                               (1)

(式2)

vs＝Vcos(2·π·fc·t-2π/3)           (2)

(式3)

vt＝Vcos(2·π·fc·t+2π/3)           (3)

其中，V表示电流的振幅值(例如282V)，fc表示电源的频率(例如50Hz)。此时，当假定vr、vs、vt的导通时间分别为t1、t2、t3时，则输出电压vu满足以下等式。

(式4)

vu＝(vr·t1+vs·t2+vt·t3)/Ts          (4)

其中，Ts表示功率变换器的开关周期(恒定值)。

(式5)

Ts＝t1+t2+t3                           (5)

即，在矩阵变换器中，对vr、vs、vt的电压值进行组合，输出电压vu，使得电压值的平均值成为满足指令要求的电压值。其中，如图4所示，当功率变换器输出的电流的频率非常低(基本接近直流)时，输出电压vu的频率也非常低(基本为恒定值)。从式1、式2和式3可知，由于vr、vs、vt是相位差为120°的周期函数(周期＝1/电源频率)，所以导通时间t1、t2、t3的大小也是相位差为120°的电源频率的周期函数。即，导通时间被分散(即使在连续导通时，导通时间也为电源周期的1/3)，能够双向开关21的负担实现了均等化。为此，可以采用耐电流量小的半导体元件构成功率变换器。

此外，从式4可以看出，在选择t1、t2、t3以使vu成为一定值时，在t1、t2、t3的选择上比较自由。即，通过选择使t1、t2、t3尽可能地保持均等、使电源功率会有些降低，能够在比电源周期短得多的开关周期Ts的级别上使双向开关21实现负担均等化，所以能够采用耐电流量更小的元件。

以上，对本发明的实施形式作了说明，但本发明并不受到以上实施例的限制，不言而喻，本发明可以在不改变其宗旨的范围内实施各种变化例。

Claims (6)

1.一种电梯装置，至少包括用于驱动电梯的电动机、用于控制所述电动机的功率变换器以及电梯轿厢，其特征在于，

使用可将一定频率的三相交流电直接变换成任意频率的三相交流电的功率变换器，在所述电动机从停止状态以超低速动作的区域中，以使流过构成相同输出相的各个双向器件的电流的有效值基本相等的方式对导通状态进行控制。

2.一种电梯装置，至少包括用于驱动电梯的电动机、用于控制所述电动机的功率变换器以及电梯轿厢；所述电梯轿厢，具有在速度异常增加而超过某一速度时、对所述电梯轿厢进行制动的紧急制动的装置，所述电梯装置的特征在于，

使用在三相交流电之间进行直接变换的功率变换器，在所述紧急制动装置的动作测试中，以使流过构成相同输出相的各个双向器件的电流的有效值基本相等的方式对导通状态进行控制。

3.一种电梯装置，至少包括用于驱动电梯的电动机、用于控制所述电动机的功率变换器以及电梯轿厢，所述电梯轿厢具有在速度异常增加而而超过某一速度时、对所述电梯轿厢进行制动的紧急制动装置，所述电梯装置的特征在于，

使用在三相交流电之间进行直接变换的功率变换器，在所述紧急制动装置的动作测试中，在所述电动机从被间接限制的状态下以超低速动作的区域，使构成相同输出相的双向器件的导通时间基本均匀分散，而进行开关控制。

4.根据权利要求3所述的电梯装置，其特征在于，尤其从电源频率的幅度来看，双向器件的导通时间基本相等。

5.根据权利要求3所述的电梯装置，其特征在于，尤其从功率变换器的开关周期的幅度来看，双向器件的导通时间基本相等。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的电梯装置，其特征在于，功率变换器是矩阵变换器。

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