專利名稱：電梯裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有通過功率變換器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的機(jī)構(gòu)的電梯裝置，尤其是涉及一種電梯裝置，該電梯裝置在緊急制動(dòng)裝置的動(dòng)作測(cè)試中，當(dāng)較大的輸出電流集中流過特定的輸出相時(shí)，驅(qū)動(dòng)功率變換器，以避免負(fù)擔(dān)集中在一部分的半導(dǎo)體元件上。
背景技術(shù)：
在電梯裝置中設(shè)置有緊急制動(dòng)裝置，當(dāng)電梯轎廂的速度異常增速而超過某一速度時(shí)，通過該緊急制動(dòng)裝置對(duì)電梯轎廂進(jìn)行制動(dòng)。緊急制動(dòng)裝置需要定期進(jìn)行動(dòng)作試驗(yàn)，在動(dòng)作試驗(yàn)時(shí)，使基本處于停止?fàn)顟B(tài)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行輸出高轉(zhuǎn)矩的運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)，有必要使較大的電流流過功率變換器特定的輸出相，而這將導(dǎo)致負(fù)擔(dān)集中在一部分的半導(dǎo)體元件中。為此，在傳統(tǒng)的電梯裝置中，考慮到動(dòng)作試驗(yàn)時(shí)流入的電流量這一因素，而使用耐電流量大的半導(dǎo)體元件。為了解決這一問題，在日本國(guó)發(fā)明專利特開平5-294575號(hào)公報(bào)中所公開的作為傳統(tǒng)技術(shù)1的電梯控制裝置中，通過對(duì)檢查時(shí)的勵(lì)磁電流值以及轉(zhuǎn)矩電流值的分配進(jìn)行變更，以此盡可能地抑制輸出電流的增加。
專利文獻(xiàn)1特開平5-294575號(hào)公報(bào)可是，傳統(tǒng)技術(shù)1的方法以功率變換器所驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合為對(duì)象，對(duì)于同步電動(dòng)機(jī)則完全不起作用。即，在同步電動(dòng)機(jī)中，即使勵(lì)磁電流值發(fā)生變化，其輸出轉(zhuǎn)矩也幾乎不產(chǎn)生變動(dòng)，其結(jié)果，需要使比較大的電流流過。此時(shí)，與傳統(tǒng)的變換器一樣，負(fù)擔(dān)集中在一部分的半導(dǎo)體元件上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電梯裝置，該電梯裝置在進(jìn)行電梯緊急制動(dòng)裝置的動(dòng)作測(cè)試等情況下，即使在需要使基本處于停止?fàn)顟B(tài)的電動(dòng)機(jī)輸出高轉(zhuǎn)矩時(shí)，也能夠避免負(fù)擔(dān)集中在一部分半導(dǎo)體元件上的情況發(fā)生。
為解決上述課題，將功率變換器本身從每個(gè)輸出相具有二個(gè)開關(guān)元件的逆變裝置改成每個(gè)輸出相具有三個(gè)或三個(gè)以上的開關(guān)元件，將三相交流輸入直接變換成三相交流輸出的直接變換方式的功率變換器，并且，在緊急制動(dòng)裝置的動(dòng)作測(cè)試中，即，在電動(dòng)機(jī)從被限制的狀態(tài)下以超低速動(dòng)作的期間，對(duì)半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)行控制，使流過構(gòu)成相同輸出相的半導(dǎo)體元件的電流有效值基本均勻分布。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)以下效果，即，由于能夠避免在電梯緊急制動(dòng)裝置動(dòng)作測(cè)試時(shí)負(fù)擔(dān)集中在一部分半導(dǎo)體裝置中，所以能夠以耐電流量小的半導(dǎo)體元件構(gòu)成功率變換器。


圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是雙向開關(guān)部分的詳細(xì)圖1。
圖3是雙向開關(guān)部分的詳細(xì)圖2。
圖4是緊急制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是表示緊急制動(dòng)裝置動(dòng)作測(cè)試時(shí)電流狀態(tài)的例示圖。
圖6是使用傳統(tǒng)的功率變換器時(shí)的緊急制動(dòng)裝置動(dòng)作測(cè)試中電流狀態(tài)的說明圖。
圖7是本發(fā)明的緊急制動(dòng)裝置動(dòng)作測(cè)試時(shí)的開關(guān)動(dòng)作說明圖。
圖中1-商用電源，2-功率變換器的主電路部，3-功率變換器的控制電路部，4-電動(dòng)機(jī)，5-輸入電壓檢測(cè)裝置，6-輸出電流檢測(cè)裝置，7-電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)裝置，8-電梯轎廂，9-平衡重，10-主繩輪，11-吊索，12-緊急制動(dòng)裝置，13-導(dǎo)軌，14-楔塊，15-彈簧，16-傳統(tǒng)變換器的U相P側(cè)開關(guān)元件，17-傳統(tǒng)變換器的U相N側(cè)回流二極管，21-雙向開關(guān)，211_a、211_b-IGBT，212_a、212_b-二極管，213_a、213_b-反向阻隔IGBT。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
實(shí)施例1圖1表示本發(fā)明實(shí)施例1的電梯裝置，該電梯裝置由商用電源裝置1、功率變換器的主電路部2、功率變換器的控制電路部3、電動(dòng)機(jī)4、電梯轎廂8、平衡重9、與電動(dòng)機(jī)4直接連接的主繩輪10、吊索11構(gòu)成。電梯轎廂8裝有緊急制動(dòng)裝置12，并且沿導(dǎo)軌13升降。另外，在實(shí)施例1中，由矩陣變換器構(gòu)成功率變換器，該功率變換器能夠直接將三相交流輸入變換成三相交流輸出，功率變換器的主電路部2的每個(gè)輸出相有三個(gè)雙向開關(guān)，合計(jì)一共有九個(gè)雙向開關(guān)21。該功率變換器的控制電路部3，根據(jù)從輸入電壓檢測(cè)裝置5獲得的輸入電壓信息、從輸出電流檢測(cè)裝置6獲得的輸出電流信息以及從電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)裝置7獲得的旋轉(zhuǎn)速度信息、計(jì)算雙向開關(guān)21的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
圖2和圖3是雙向開關(guān)2 1的詳細(xì)圖。圖2中的開關(guān)21由傳統(tǒng)的IGBT211_a、211_b與二極管212_a、212_b組合構(gòu)成，圖3中的開關(guān)21由反向阻隔IGBT213_a和213_b組合構(gòu)成。圖2中傳統(tǒng)的IGBT211_a、211_b以及圖3中的反向阻隔IGBT213_a和213_b均為單向開關(guān)，該等開關(guān)分別以二個(gè)相對(duì)向的形式構(gòu)成，通過在每個(gè)方向上進(jìn)行獨(dú)立控制的方式來建立雙向開關(guān)。在圖2的傳統(tǒng)的IGBT211_a、211_b中，為了防止在電壓逆向施加時(shí)損壞，將二極管212_a和212_b連接起來使其承受逆向電壓。與此相比，如果使用具有耐逆向電壓性能的反向阻隔IGBT213_a和213_b，則不需使用二極管，這樣可以減少芯片的使用數(shù)量。從圖2和圖3可以知道，在每個(gè)雙向開關(guān)21中分別包括二個(gè)開關(guān)元件(傳統(tǒng)的IGBT211_a、211_b或者反向阻隔IGBT213_a和213_b)。即，功率變換器的主電路部2中一共具有18個(gè)開關(guān)元件。
在電梯裝置中，一般設(shè)置有緊急制動(dòng)裝置12，該緊急制動(dòng)裝置在電梯轎廂8的速度異常增速而超過某一速度時(shí)，對(duì)電梯轎廂進(jìn)行緊急制動(dòng)而使其停止。圖4為緊急制動(dòng)裝置12的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)緊急制動(dòng)裝置動(dòng)作時(shí)，楔塊14被提升機(jī)構(gòu)往上提升，導(dǎo)致楔塊14與導(dǎo)軌13接觸，形成夾住導(dǎo)軌的狀態(tài)。此時(shí)，彈簧15受到推壓力而被壓縮，其反作用力作用于導(dǎo)軌13以及楔合面上而產(chǎn)生摩擦力，以此對(duì)電梯轎廂進(jìn)行制動(dòng)。
在進(jìn)行緊急制動(dòng)裝置12的動(dòng)作測(cè)試時(shí)，在緊急制動(dòng)裝置12動(dòng)作的狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)主繩輪10，以確認(rèn)是否能夠保持制動(dòng)狀態(tài)。具體的方法是，使緊急制動(dòng)裝置12動(dòng)作并且固定電梯轎廂8，在這一條件下，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4直到主繩輪10與吊索11之間出現(xiàn)滑動(dòng)，以確認(rèn)制動(dòng)狀態(tài)是否得到了維持。
圖5是表示緊急制動(dòng)裝置12動(dòng)作測(cè)試時(shí)的電流狀態(tài)的例示圖。電流的頻率與電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率形成基本線性的關(guān)系。為此，在進(jìn)行緊急制動(dòng)裝置12的動(dòng)作測(cè)試等時(shí)，在電梯轎廂8被固定、電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)被強(qiáng)行抑制的條件下，如圖5所示，電流的頻率變得非常低(基本接近直流)。并且，在進(jìn)行動(dòng)作測(cè)試時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)4需要輸出大的轉(zhuǎn)矩，所以功率變換器輸出的電流增大。
圖6是使用傳統(tǒng)的功率變換器時(shí)的緊急制動(dòng)裝置12動(dòng)作測(cè)試中電流狀態(tài)的說明圖。作為傳統(tǒng)的功率變換器，一般使用每個(gè)輸出相具有二個(gè)開關(guān)元件的逆變器。在傳統(tǒng)的功率變換器中，如圖4所示，當(dāng)超低頻的大電流iu流過U相輸出相時(shí)，電流將集中流過U相P側(cè)的開關(guān)元件16或者U相N側(cè)的回流二極管17(尤其是，由于電動(dòng)機(jī)4沒有旋轉(zhuǎn)，所以功率變換器的輸出電壓變小。因此，U相N側(cè)的回流二極管17的導(dǎo)通比率增加，導(dǎo)致電流更為集中地流過回流二極管17)。此時(shí)，電流集中流過的元件中而出現(xiàn)發(fā)熱、故障發(fā)生或者壽命降低的現(xiàn)象。所以，在傳統(tǒng)的功率變換器中，考慮到動(dòng)作試驗(yàn)中流過的電流量這一因素，需要使用耐電流量大的半導(dǎo)體元件。
圖7是本發(fā)明的緊急制動(dòng)裝置動(dòng)作測(cè)試時(shí)的開關(guān)動(dòng)作說明圖，該圖是從圖1中抽出功率變換器(矩陣變換器)的主電路部2的部分。矩陣變換器是一種輸入商用頻率的功率、將其變換成任意頻率的功率后輸出的功率變換器。假定輸入側(cè)的三相的電壓分別為vr、vs、vt，則它們之間的關(guān)系滿足下列等式。
(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表示電流的振幅值(例如282V)，fc表示電源的頻率(例如50Hz)。此時(shí)，當(dāng)假定vr、vs、vt的導(dǎo)通時(shí)間分別為t1、t2、t3時(shí)，則輸出電壓vu滿足以下等式。
(式4)vu＝(vr·t1+vs·t2+vt·t3)/Ts (4)其中，Ts表示功率變換器的開關(guān)周期(恒定值)。
(式5)Ts＝t1+t2+t3 (5)即，在矩陣變換器中，對(duì)vr、vs、vt的電壓值進(jìn)行組合，輸出電壓vu，使得電壓值的平均值成為滿足指令要求的電壓值。其中，如圖4所示，當(dāng)功率變換器輸出的電流的頻率非常低(基本接近直流)時(shí)，輸出電壓vu的頻率也非常低(基本為恒定值)。從式1、式2和式3可知，由于vr、vs、vt是相位差為120°的周期函數(shù)(周期＝1/電源頻率)，所以導(dǎo)通時(shí)間t1、t2、t3的大小也是相位差為120°的電源頻率的周期函數(shù)。即，導(dǎo)通時(shí)間被分散(即使在連續(xù)導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間也為電源周期的1/3)，能夠雙向開關(guān)21的負(fù)擔(dān)實(shí)現(xiàn)了均等化。為此，可以采用耐電流量小的半導(dǎo)體元件構(gòu)成功率變換器。
此外，從式4可以看出，在選擇t1、t2、t3以使vu成為一定值時(shí)，在t1、t2、t3的選擇上比較自由。即，通過選擇使t1、t2、t3盡可能地保持均等、使電源功率會(huì)有些降低，能夠在比電源周期短得多的開關(guān)周期Ts的級(jí)別上使雙向開關(guān)21實(shí)現(xiàn)負(fù)擔(dān)均等化，所以能夠采用耐電流量更小的元件。
以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形式作了說明，但本發(fā)明并不受到以上實(shí)施例的限制，不言而喻，本發(fā)明可以在不改變其宗旨的范圍內(nèi)實(shí)施各種變化例。
權(quán)利要求
1.一種電梯裝置，至少包括用于驅(qū)動(dòng)電梯的電動(dòng)機(jī)、用于控制所述電動(dòng)機(jī)的功率變換器以及電梯轎廂，其特征在于，使用可將一定頻率的三相交流電直接變換成任意頻率的三相交流電的功率變換器，在所述電動(dòng)機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)以超低速動(dòng)作的區(qū)域中，以使流過構(gòu)成相同輸出相的各個(gè)雙向器件的電流的有效值基本相等的方式對(duì)導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)行控制。
2.一種電梯裝置，至少包括用于驅(qū)動(dòng)電梯的電動(dòng)機(jī)、用于控制所述電動(dòng)機(jī)的功率變換器以及電梯轎廂；所述電梯轎廂，具有在速度異常增加而超過某一速度時(shí)、對(duì)所述電梯轎廂進(jìn)行制動(dòng)的緊急制動(dòng)的裝置，所述電梯裝置的特征在于，使用在三相交流電之間進(jìn)行直接變換的功率變換器，在所述緊急制動(dòng)裝置的動(dòng)作測(cè)試中，以使流過構(gòu)成相同輸出相的各個(gè)雙向器件的電流的有效值基本相等的方式對(duì)導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)行控制。
3.一種電梯裝置，至少包括用于驅(qū)動(dòng)電梯的電動(dòng)機(jī)、用于控制所述電動(dòng)機(jī)的功率變換器以及電梯轎廂，所述電梯轎廂具有在速度異常增加而而超過某一速度時(shí)、對(duì)所述電梯轎廂進(jìn)行制動(dòng)的緊急制動(dòng)裝置，所述電梯裝置的特征在于，使用在三相交流電之間進(jìn)行直接變換的功率變換器，在所述緊急制動(dòng)裝置的動(dòng)作測(cè)試中，在所述電動(dòng)機(jī)從被間接限制的狀態(tài)下以超低速動(dòng)作的區(qū)域，使構(gòu)成相同輸出相的雙向器件的導(dǎo)通時(shí)間基本均勻分散，而進(jìn)行開關(guān)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電梯裝置，其特征在于，尤其從電源頻率的幅度來看，雙向器件的導(dǎo)通時(shí)間基本相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電梯裝置，其特征在于，尤其從功率變換器的開關(guān)周期的幅度來看，雙向器件的導(dǎo)通時(shí)間基本相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的電梯裝置，其特征在于，功率變換器是矩陣變換器。
全文摘要
一種電梯裝置，將功率變換器本身從每個(gè)輸出相具有二個(gè)開關(guān)元件的逆變裝置改成每個(gè)輸出相具有三個(gè)或三個(gè)以上的開關(guān)元件，將三相交流輸入直接變換成三相交流輸出的直接變換方式的功率變換器，并且，在緊急制動(dòng)裝置的動(dòng)作測(cè)試中，即，在電動(dòng)機(jī)從被限制的狀態(tài)下以超低速動(dòng)作的期間，對(duì)半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)行控制，使流過構(gòu)成相同輸出相的半導(dǎo)體元件的電流有效值基本均勻分布。這種電梯裝置，由于可避免在電梯緊急制動(dòng)裝置動(dòng)作測(cè)試時(shí)負(fù)擔(dān)集中在部分半導(dǎo)體器件上，所以能夠以耐電流量小的半導(dǎo)體元件構(gòu)成功率變換器。即，在進(jìn)行電梯緊急制動(dòng)裝置的動(dòng)作測(cè)試等時(shí)，即使在使基本處于停止?fàn)顟B(tài)的電動(dòng)機(jī)輸出高轉(zhuǎn)矩時(shí)也能夠避免負(fù)擔(dān)集中在部分半導(dǎo)體元件上。
文檔編號(hào)B66B1/30GK1676454SQ20051006019
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月2日
發(fā)明者綾野秀樹, 稻葉博美, 大和育男, 大沼直人, 藤野篤哉 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所