(57)【要約】【課題】エレベータの運転中に半導体スイッチング素子の異常状態を検出して即時に保護動作を働かせる。【解決手段】一実施形態に係るエレベータ制御装置は、エレベータの運転中における半導体スイッチング素子１３ａのゲート電圧を検出するゲート電圧検出部２１と、ゲート電圧検出部２１によって検出されたゲート電圧に基づいて半導体スイッチング素子１３ａが異常状態にあるか否かを判定する異常判定部２２と、この判定結果に応じて半導体スイッチング素子１３ａの保護動作を実施する保護動作部２３とを備える。【選択図】      図１
2018158809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体スイッチング素子を有し、商用電源から供給される電力をエレベータの運転に必要な電力に変換する電力変換装置を備えた駆動装置を制御するエレベータ制御装置において、
上記エレベータの運転中における上記半導体スイッチング素子のゲート電圧を検出するゲート電圧検出手段と、
このゲート電圧検出手段によって検出されたゲート電圧に基づいて上記半導体スイッチング素子が異常状態にあるか否かを判定する異常判定手段と、
この異常判定手段の判定結果に応じて上記半導体スイッチング素子の保護動作を実施する保護動作手段と
を具備したことを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項２】
上記異常判定手段は、
電圧値に関する第１の閾値と時間に関する第２の閾値を有し、
上記ゲート電圧が上記第１の閾値を超えた状態が上記第２の閾値の時間以上続いた場合に上記半導体スイッチング素子が異常状態にあると判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータ制御装置。
【請求項３】
上記エレベータの運転動作に応じて上記第１および第２の閾値を可変制御する閾値可変制御手段をさらに具備したことを特徴とする請求項２記載のエレベータ制御装置。
【請求項４】
上記閾値可変制御手段は、
上記エレベータの定常運転中、初期起動時、休止状態からの復帰時、電源ＯＦＦ後の予め設定された時間に上記第１および第２の閾値を可変制御することを特徴とする請求項３記載のエレベータ制御装置。
【請求項５】
上記半導体スイッチング素子の通電時におけるゲート電圧の傾き角度を検出する傾き検出手段をさらに具備し、
上記異常判定手段は、
上記傾き検出手段によって検出されたゲート電圧の傾き角度を考慮して上記半導体スイッチング素子が異常状態にあるか否かを判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータ制御装置。
【請求項６】
上記半導体スイッチング素子の通電時におけるゲート電圧の傾き角度を検出する傾き検出手段をさらに具備し、
上記異常判定手段は、
電圧値に関する第１の閾値と時間に関する第２の閾値と傾き角度に関する第３の閾値を有し、
上記ゲート電圧が上記第１の閾値を超えた状態が上記第２の閾値の時間以上続く場合、かつ、上記ゲート電圧の傾き角度が上記第３の閾値以上の場合に上記半導体スイッチング素子が異常状態にあると判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータ制御装置。
【請求項７】
上記半導体スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段によって検出された温度に応じて上記第１および第２の閾値を可変制御する閾値可変制御手段と
をさらに具備したことを特徴とする請求項２記載のエレベータ制御装置。
【請求項８】
上記半導体スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段によって検出された温度に応じて上記第１、第２および第３の閾値を可変制御する閾値可変制御手段と
をさらに具備したことを特徴とする請求項６記載のエレベータ制御装置。
【請求項９】
上記電力変換装置は、
上記商用電源から供給される交流の電圧を直流に変換するコンバータ装置と、このンバータ装置によって変換された直流の電圧を所定の周波数、電圧値の交流に変換するインバータ装置のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載のエレベータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インバータ装置等の電力変換装置を備えた駆動装置を制御するエレベータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、エレベータのインバータ装置には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を代表とした半導体スイッチング素子が用いられる。近年、この種の半導体スイッチング素子の小型化や微細化が進んでおり、それに伴いゲート端子の帰還容量が増大している。このため、スイッチング時のコレクタ−エミッタ間の急峻な電圧変動により、帰還容量を介してゲート電圧（Ｖｇｅ）が誤動作レベルまで変動することが懸念されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−７９６２号公報
【特許文献２】特開２００６−８２９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、近年の半導体スイッチング素子の小型化や微細化により、ゲート端子の帰還容量が増大してゲート電圧が誤動作レベルまで変動する。そのため、ゲート電圧の異常値を検出し、誤動作前に保護動作可能な制御が求められる。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、エレベータの運転中に半導体スイッチング素子の異常状態を検出して即時に保護動作を働かせることのできるエレベータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係るエレベータ制御装置は、半導体スイッチング素子を有し、商用電源から供給される電力をエレベータの運転に必要な電力に変換する電力変換装置を備えた駆動装置を制御する。
【０００７】
このエレベータ制御装置は、上記エレベータの運転中における上記半導体スイッチング素子のゲート電圧を検出するゲート電圧検出手段と、このゲート電圧検出手段によって検出されたゲート電圧に基づいて上記半導体スイッチング素子が異常状態にあるか否かを判定する異常判定手段と、この異常判定手段の判定結果に応じて上記半導体スイッチング素子の保護動作を実施する保護動作手段とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は第１の実施形態に係るエレベータ制御装置の構成を示す図である。
【図２】図２は同実施形態における半導体スイッチング素子のゲート電圧の上昇原因を説明するための図である。
【図３】図３は同実施形態における半導体スイッチング素子のゲート電圧と電圧閾値・時間閾値との関係を示す図である。
【図４】図４は第１の実施形態におけるエレベータ制御装置の処理理動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は第２の実施形態に係るエレベータ制御装置の構成を示す図である。
【図６】図６は同実施形態における半導体スイッチング素子のゲート電圧と電圧閾値・時間閾値との関係を示す図である。
【図７】図７は第３の実施形態に係るエレベータ制御装置の構成を示す図である。
【図８】図８は同実施形態における半導体スイッチング素子のゲート電圧と角度閾値との関係を示す図である。
【図９】図９は第４の実施形態に係るエレベータ制御装置の構成を示す図である。
【図１０】図１０は同実施形態における半導体スイッチング素子の２５℃におけるゲート電圧の特性を示す図である。
【図１１】図１１は同実施形態における半導体スイッチング素子の１２５℃におけるゲート電圧の特性を示す図である。
【図１２】図１２は同実施形態における半導体スイッチング素子のゲート電圧を１５ｖに固定した場合のコレクタ電流（通電電流）／コレクタ−エミッタ電圧（通電時の電圧）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るエレベータ制御装置の構成を示す図である。
【００１１】
本実施形態におけるエレベータは、駆動装置１０とエレベータ制御装置２０とを備える。駆動装置１０は、コンバータ装置１１、平滑コンデンサ１２、インバータ装置１３を有し、エレベータ制御装置２０の駆動指示に従って巻上機２の駆動に必要な電力を供給する。
【００１２】
コンバータ装置１１は、商用電源１から供給される交流の電圧を全波整流の直流に変換する。商用電源１は、三相の交流電源からなる。平滑コンデンサ１２は、コンバータ装置１１とインバータ装置１３との間の直流母線間に設けられ、コンバータ装置１１によって変換された直流電圧に含まれるリプルを平滑化してインバータ装置１３に与える。この平滑コンデンサ１２としては、例えばアルミ電解コンデンサが用いられる。インバータ装置１３は、コンバータ装置１１から平滑コンデンサ１２を介して与えられた直流の電圧をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により巻上機２の駆動に必要な周波数、電圧値の交流に変換し、これを駆動電力として巻上機２に供給する。
【００１３】
巻上機２は、同期電動機からなり、駆動装置１０からの電力供給によって回転する。巻上機２には図示せぬシーブを介してロープ３が巻回されており、そのロープ３の一端には乗りかご４、他端にはカウンタウェイト５が連結されている。これにより、巻上機２の回転に伴い、ロープ３を介して乗りかご４とカウンタウェイト５がつるべ式に昇降動作する。
【００１４】
ここで、エレベータの駆動装置１０に備えられたインバータ装置１３には、少なくとも１組のＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子１３ａと、この半導体スイッチング素子１３ａに逆並列に接続される整流素子１３ｂが回路素子として組み込まれている。同様に、コンバータ装置１１にも半導体スイッチング素子１１ａと、この半導体スイッチング素子１１ａに逆並列に接続される整流素子１１ｂが回路素子として組み込まれている。
【００１５】
エレベータ制御装置２０は、駆動装置１０の駆動制御を含むエレベータ全体の制御を行う。本実施形態において、このエレベータ制御装置２０には、インバータ装置１３に組み込まれた半導体スイッチング素子１３ａの異常状態を検出するための機能として、ゲート電圧検出部２１、異常判定部２２、保護動作部２３が備えられている。
【００１６】
ゲート電圧検出部２１は、半導体スイッチング素子１３ａのゲート電圧（ゲート−エミッタ間の電圧）Ｖｇｅを検出する。異常判定部２２は、ゲート電圧検出部２１によって検出されたゲート電圧Ｖｇｅに基づいて半導体スイッチング素子１３ａが異常状態にあるか否かを判定する。詳しくは、異常判定部２２は、ゲート電圧Ｖｇｅに対して設定される異常判定用の電圧閾値Ｖｔｈと時間閾値Ｔｔｈを有し、エレベータ運転中におけるゲート電圧Ｖｇｅが電圧閾値Ｖｔｈを超えた状態が時間閾値Ｔｔｈの時間以上続く場合に帰還容量を起因とした異常状態にあると判定する。保護動作部２３は、異常判定部２２の判定結果に応じて半導体スイッチング素子１１ａの保護動作を実施する。
【００１７】
ここで、半導体スイッチング素子１３ａのゲート電圧Ｖｇｅの上昇原因について説明する。
【００１８】
図２に示すように、半導体スイッチング素子１３ａとして、ＩＧＢＴ１，ＩＧＢＴ２が用いられる。近年の小型化や微細化により、一方のＩＧＢＴ１のスイッチング時にコレクタ電流Ｉｃが他方のＩＧＢＴ２のゲート側に誘導され、帰還容量（Ｃｒｅｓ）を介して電流Ｉ＝Ｃｒｅｓ×ｄＶ／ｄｔが発生する。この電流Ｉがゲート抵抗Ｒｇによってゲート電位を上昇させ、結果としてＩＧＢＴ２のゲート−エミッタ間のゲート電圧Ｖｇｅが誤動作レベルまで上昇する。ゲート電圧Ｖｇｅが誤動作レベルまで上昇すると、指令通りにＩＧＢＴ２をＯＮ／ＯＦＦ制御できなくなり、素子が破損する可能性が高くなる。
【００１９】
そこで、本実施形態では、エレベータの運転中に半導体スイッチング素子１３ａのゲート電圧Ｖｇｅを常時監視し、意図しないタイミングでゲート電圧Ｖｇｅが誤動作レベルまで上昇した場合に半導体スイッチング素子１３ａが異常状態にあると判定して保護動作を実施する。詳しくは、例えば半導体スイッチング素子１３ａをＯＮからＯＦＦしたときなど、意図しないタイミング（つまり指令値に反したタイミング）で、図３に示すように、ゲート電圧Ｖｇｅが予め設定された電圧閾値Ｖｔｈを超えた状態が時間閾値Ｔｔｈの時間以上続いた場合に、上述した帰還容量を起因とした電圧上昇により異常な状態にあると判定する。
【００２０】
次に、本実施形態の動作について説明する。
【００２１】
図４は第１の実施形態におけるエレベータ制御装置の処理理動作を示すフローチャートである。
【００２２】
エレベータの起動時に商用電源１から電源供給が開始されると、コンバータ装置１１で交流から直流に変換された電圧が平滑コンデンサ１２の充放電によって平滑化された後、インバータ装置１３に与えられる。このインバータ装置１３内の半導体スイッチング素子１３ａのＯＮ／ＯＦＦ制御により所定の周波数を有する交流の電圧が生成され、巻上機２に供給される。これにより、巻上機２が回転駆動し、乗りかご４がロープ３を介して昇降動作する。
【００２３】
ここで、エレベータの運転中つまりインバータ装置１３の駆動中において（ステップＳ１１）、エレベータ制御装置２０のゲート電圧検出部２１は、半導体スイッチング素子１３ａのゲート電圧Ｖｇｅを検出して異常判定部２２に与える（ステップＳ１２）。このゲート電圧Ｖｇｅがスイッチング時の指令値よりも上昇している場合に、異常判定部２２は、予め設定された電圧閾値Ｖｔｈを超えた否かを判断する（ステップＳ１３）。この閾値Ｖｔは、実験等によって最適な値に設定されている。具体的な数値は、半導体スイッチング素子１３ａの仕様やエレベータの稼働時間等によって異なるため、ここでは省略する。
【００２４】
ゲート電圧Ｖｇｅが電圧閾値Ｖｔｈを超えている場合に、異常判定部２２は、その状態が時間閾値Ｔｔｈの時間以上続いているか否かを判断する（ステップＳ１４）。すなわち、図３の点線で示すように、サージ電圧により一時的にゲート電圧Ｖｇｅが急峻に上昇していることがあるため、時間閾値Ｔｔｈの条件を加えて判断する。ゲート電圧Ｖｇｅが電圧閾値Ｖｔｈを超えた状態が時間閾値Ｔｔｈの時間以上続くと、異常判定部２２は、半導体スイッチング素子１３ａが帰還容量を起因とした電圧上昇により異常な状態にあると判定する（ステップＳ１５）。
【００２５】
保護動作部２３は、この異常判定部２２の判定結果を受けて保護動作を実施する（ステップＳ１６）。具体的には、保護動作部４４は、エレベータが通常運転中であれば、乗りかご４を最寄階に停止させて、インバータ装置１３の駆動を一時的に停止する。これにより、異常な電圧上昇によって半導体スイッチング素子１３ａが破損する事態を防ぎ、エレベータの安全を確保できる。
【００２６】
この場合、インバータ装置１３の駆動を一時的に停止することで、半導体スイッチング素子１３ａの負荷が軽減されるので、運転を再開することができる。ただし、運転を再開したときに何度も異常な電圧上昇が検出される場合には、図示せぬ警告ランプ等を点灯すると共に通信回線を介して監視室あるいは遠隔地にある監視センタに発報し、エレベータの運転を完全に停止させて保守員の到着を待つことが好ましい。
【００２７】
このように第１の実施形態によれば、エレベータの運転中にインバータ装置１３の半導体スイッチング素子１３ａのゲート電圧Ｖｇｅの誤動作による破損の予兆を早期に検出して保護することができ、エレベータの安全を確保して信頼性を向上させることができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
【００２９】
第２の実施形態では、上記第１の実施形態の構成に加え、エレベータの運転動作に応じてゲート電圧の異常判定条件である電圧の閾値と時間の閾値を可変制御する構成としたものである。
【００３０】
図５は第２の実施形態に係るエレベータ制御装置の構成を示す図である。なお、上記第１の実施形態における図１と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００３１】
第２の実施形態におけるエレベータ制御装置２０には、ゲート電圧検出部２１、異常判定部２２、保護動作部２３に加え、閾値可変制御部２４が備えられている。閾値可変制御部２４は、エレベータの運転動作に応じて異常判定用の電圧閾値Ｖｔｈと時間閾値Ｔｔｈを可変制御する。「エレベータの運転動作」には、エレベータの定常運転中の他に、初期起動時、休止状態からの復帰時、電源ＯＦＦ後の予め設定された時間を含む。
【００３２】
このような構成において、エレベータの運転中つまりインバータ装置１３の駆動中において、半導体スイッチング素子１３ａのゲート電圧Ｖｇｅが監視され、意図しないタイミングでゲート電圧Ｖｇｅが誤動作レベルまで上昇すると保護機能が働く。
【００３３】
ここで、第２の実施形態では、異常判定用の電圧閾値Ｖｔｈと時間閾値Ｔｔｈが固定ではなく、エレベータの運転動作に応じて適宜変更される。すなわち、図６に示すように、エレベータ起動後の定常運転中の電圧と時間に関する閾値をＶｔｈ１，Ｔｔｈ１とした場合に、エレベータの初期起動時には突入電流などの影響を受けてゲート電圧Ｖｇｅが上がるため、Ｖｔｈ１，Ｔｔｈ１より高く設定されたＶｔｈ２，Ｔｔｈ２を用いて誤動作の判定を行うことが好ましい。
【００３４】
また、エレベータの休止状態からの復帰時や、電源ＯＦＦ後の予め設定された時間などにおいても、ゲート電圧Ｖｇｅが大きく変動するため、そのときの運転動作に応じた閾値を用いて誤動作の判定を行うことが好ましい。
【００３５】
エレベータ制御装置２０に設けられた閾値可変制御部２４は、上述したエレベータの運転動作に応じて電圧閾値Ｖｔｈと時間閾値Ｔｔｈを可変制御する。異常判定部２２は、その可変制御された電圧閾値Ｖｔｈと時間閾値Ｔｔｈを用いてゲート電圧Ｖｇｅが帰還容量を起因とした異常状態にあるか否かを判定する。
【００３６】
このように第２の実施形態によれば、エレベータの運転動作に応じて電圧閾値Ｖｔｈと時間閾値Ｔｔｈを可変制御することで、ゲート電圧Ｖｇｅの誤動作による半導体スイッチング素子１３ａの異常をより正確に検出でき、保護動作の実施により破損を防ぐと共に、エレベータの安全を確保できる。
【００３７】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
【００３８】
第３の実施形態では、上記第１の実施形態の構成に加え、ゲート電圧の傾きを考慮して異常判定を行う構成としたものである。
【００３９】
図７は第３の実施形態に係るエレベータ制御装置の構成を示す図である。なお、上記第１の実施形態における図１と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４０】
第３の実施形態におけるエレベータ制御装置２０には、ゲート電圧検出部２１、異常判定部２２、保護動作部２３に加え、傾き検出部２５および閾値可変制御部２６が備えられている。傾き検出部２５は、半導体スイッチング素子１３ａの通電時におけるゲート電圧Ｖｇｅの傾き角度θを検出する。異常判定部２２は、傾き検出部２５によって検出された傾き角度θを考慮して半導体スイッチング素子１３ａの異常を判定する。
【００４１】
このような構成において、エレベータの運転中つまりインバータ装置１３の駆動中において、半導体スイッチング素子１３ａのゲート電圧Ｖｇｅが監視され、意図しないタイミングでゲート電圧Ｖｇｅが誤動作レベルまで上昇すると保護機能が働く。
【００４２】
ここで、第３の実施形態では、エレベータ制御装置２０に設けられた傾き検出部２５によってゲート電圧Ｖｇｅの立ち上がりの傾き角度θが検出されて、異常判定部２２に与えられる。
【００４３】
図８に示すように、異常判定部２２は、電圧閾値Ｖｔｈ、時間閾値Ｔｔｈの他に、角度閾値θｔｈを有し、これらの閾値を異常判定条件として半導体スイッチング素子１３ａの異常を判定する。すなわち、異常判定部２２は、ゲート電圧Ｖｇｅが電圧閾値Ｖｔｈを超えた状態が時間閾値Ｔｔｈの時間以上続く場合で、かつ、ゲート電圧Ｖｇｅの立ち上がりの傾き角度θが角度閾値θｔｈ以上の場合に帰還容量を起因とした異常状態にあると判定する。
【００４４】
なお、エレベータの運転動作に応じてゲート電圧Ｖｇｅの傾き角度θが変わるので、上記第２の実施形態と同様に角度閾値θｔｈを適宜変更することが好ましい。すなわち、エレベータの初期起動時には突入電流などの影響を受けてゲート電圧Ｖｇｅが上がるため、傾き角度θが定常運転時よりも大きくなる。エレベータの休止状態からの復帰時や、電源ＯＦＦ後の予め設定された時間などにおいても、ゲート電圧Ｖｇｅが大きく変動するため、そのときの運転動作に応じた角度閾値θｔｈを用いて異常判定を行うことが好ましい。
【００４５】
このように第３の実施形態によれば、半導体スイッチング素子１３ａのゲート電圧Ｖｇｅの傾き角度θを考慮することで、ゲート電圧Ｖｇｅの誤動作による半導体スイッチング素子１３ａの異常をより正確に検出でき、保護動作の実施により破損を防ぐと共に、エレベータの安全を確保できる。
【００４６】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
【００４７】
第４の実施形態では、上記第２の実施形態の構成に加え、半導体スイッチング素子の温度に応じてゲート電圧の異常判定の閾値を可変する構成としたものである。
【００４８】
図９は第４の実施形態に係るエレベータ制御装置の構成を示す図である。なお、上記第１の実施形態における図１と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４９】
第４の実施形態におけるエレベータ制御装置２０には、ゲート電圧検出部２１、異常判定部２２、保護動作部２３、閾値可変制御部２４に加え、温度検出部２６および閾値可変制御部２７が備えられている。
【００５０】
温度検出部２６は、インバータ装置１３の半導体スイッチング素子１３ａに取り付けられた図示せぬ熱電対等の温度センサを通じて、半導体スイッチング素子１３ａの温度（内部温度、表面温度、周囲温度等）Ｔｊを検出する。閾値可変制御部２７は、温度検出部２６によって検出された温度に応じて異常判定用の電圧閾値Ｖｔｈと時間Ｔｔｈを可変制御する。
【００５１】
このような構成において、エレベータの運転中つまりインバータ装置１３の駆動中において、半導体スイッチング素子１３ａのゲート電圧Ｖｇｅが監視され、意図しないタイミングでゲート電圧Ｖｇｅが誤動作レベルまで上昇すると保護機能が働く。
【００５２】
ここで、第３の実施形態では、異常判定用の電圧閾値Ｖｔｈと時間閾値Ｔｔｈが固定ではなく、半導体スイッチング素子１３ａの温度Ｔｊに応じて適宜変更される。この温度Ｔｊは、内部温度、表面温度、周囲温度を含む。
【００５３】
図１０はＴｊ＝２５℃におけるゲート電圧Ｖｇｅの特性を示す図、図１１はＴｊ＝１５℃におけるゲート電圧Ｖｇｅの特性を示す図である。図１２はゲート電圧Ｖｇｅを１５ｖに固定した場合のコレクタ電流（通電電流）Ｉｃ／コレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅ（通電時の電圧）との関係を示す図である。
【００５４】
半導体スイッチング素子１３ａの温度Ｔｊが上がると、ゲート電圧Ｖｇｅとコレクタ電流（通電電流）Ｉｃ／コレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅ（通電時の電圧）との関係が異なってくる。つまり、通電電流が同じでも、温度Ｔｊによってゲート電圧Ｖｇｅが変動する。そこで、エレベータ制御装置２０に設けられた閾値可変制御部２７は、温度検出部２６で検出された温度Ｔｊに応じて異常判定用の電圧閾値Ｖｔｈと時間Ｔｔｈを可変制御する。この場合、温度Ｔｊが高いほど、ゲート電圧Ｖｇｅも上がるので、電圧閾値Ｖｔｈを上げると共に時間閾値Ｔｔｈを長く設定することが好ましい。
【００５５】
このように第４の実施形態によれば、半導体スイッチング素子１３ａの温度Ｔｊを考慮することで、ゲート電圧Ｖｇｅの誤動作による半導体スイッチング素子１３ａの異常をより正確に検出でき、保護動作の実施により破損を防ぐと共に、エレベータの安全を確保できる。
【００５６】
なお、この第４の実施形態を上記第３の実施形態と組み合わせて、温度Ｔｊに応じて角度閾値θｔｈも含めて可変制御する構成としても良い。
【００５７】
また、上記各実施形態では、商用電源１の電力をエレベータの運転に必要な電力に変換するための電力変換装置としてインバータ装置１３を例にして説明したが、コンバータ装置１１についても適用である。すなわち、コンバータ装置１１に組み込まれた半導体スイッチング素子１１ａについても、上記各実施形態と同様の手法にてゲート電圧の状態から半導体スイッチング素子１１ａの異常を判定して保護動作を働かせることが可能である。
【００５８】
以上述べた少なくとも１つの実施形態によれば、エレベータの運転中に半導体スイッチング素子の異常状態を検出して即時に保護動作を働かせることのできるエレベータ制御装置を提供することができる。
【００５９】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１…商用電源、２…巻上機、３…ロープ、４…乗りかご、５…カウンタウェイト、１０…駆動装置、１１…コンバータ装置、１１ａ…半導体スイッチング素子、１１ｂ…整流素子、１２…平滑コンデンサ、１３…インバータ装置、１３ａ…半導体スイッチング素子、１３ｂ…整流素子、２０…エレベータ制御装置、２１…ゲート電圧検出部、２２…異常判定部、２３…保護動作部、２４…閾値可変制御部、２５…傾き検出部、２６…温度検出部、２７…閾値可変制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018158809.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018158809.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2018158809.tif 000013
【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月18日(2018.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体スイッチング素子を有し、商用電源から供給される電力をエレベータの運転に必要な電力に変換する電力変換装置を備えた駆動装置を制御するエレベータ制御装置において、
上記エレベータの運転中における上記半導体スイッチング素子のゲート電圧を検出するゲート電圧検出手段と、
このゲート電圧検出手段によって検出されたゲート電圧に基づいて、上記半導体スイッチング素子が帰還容量を起因とした電圧上昇により異常な状態にあるか否かを判定する異常判定手段と、
この異常判定手段の判定結果に応じて上記半導体スイッチング素子の保護動作を実施する保護動作手段と
を具備したことを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項２】
上記異常判定手段は、
電圧値に関する第１の閾値と時間に関する第２の閾値を有し、
上記ゲート電圧が上記第１の閾値を超えた状態が上記第２の閾値の時間以上続いた場合に上記半導体スイッチング素子が異常状態にあると判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータ制御装置。
【請求項３】
上記エレベータの運転動作に応じて上記第１および第２の閾値を可変制御する閾値可変制御手段をさらに具備したことを特徴とする請求項２記載のエレベータ制御装置。
【請求項４】
上記閾値可変制御手段は、
上記エレベータの定常運転中、初期起動時、休止状態からの復帰時、電源ＯＦＦ後の予め設定された時間に上記第１および第２の閾値を可変制御することを特徴とする請求項３記載のエレベータ制御装置。
【請求項５】
上記半導体スイッチング素子の通電時におけるゲート電圧の傾き角度を検出する傾き検出手段をさらに具備し、
上記異常判定手段は、
上記傾き検出手段によって検出されたゲート電圧の傾き角度を考慮して上記半導体スイッチング素子が異常状態にあるか否かを判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータ制御装置。
【請求項６】
上記半導体スイッチング素子の通電時におけるゲート電圧の傾き角度を検出する傾き検出手段をさらに具備し、
上記異常判定手段は、
電圧値に関する第１の閾値と時間に関する第２の閾値と傾き角度に関する第３の閾値を有し、
上記ゲート電圧が上記第１の閾値を超えた状態が上記第２の閾値の時間以上続く場合、かつ、上記ゲート電圧の傾き角度が上記第３の閾値以上の場合に上記半導体スイッチング素子が異常状態にあると判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータ制御装置。
【請求項７】
上記半導体スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段によって検出された温度に応じて上記第１および第２の閾値を可変制御する閾値可変制御手段と
をさらに具備したことを特徴とする請求項２記載のエレベータ制御装置。
【請求項８】
上記半導体スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段によって検出された温度に応じて上記第１、第２および第３の閾値を可変制御する閾値可変制御手段と
をさらに具備したことを特徴とする請求項６記載のエレベータ制御装置。
【請求項９】
上記電力変換装置は、
上記商用電源から供給される交流の電圧を直流に変換するコンバータ装置と、このンバータ装置によって変換された直流の電圧を所定の周波数、電圧値の交流に変換するインバータ装置のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載のエレベータ制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
このエレベータ制御装置は、上記エレベータの運転中における上記半導体スイッチング素子のゲート電圧を検出するゲート電圧検出手段と、このゲート電圧検出手段によって検出されたゲート電圧に基づいて、上記半導体スイッチング素子が帰還容量を起因とした電圧上昇により異常な状態にあるか否かを判定する異常判定手段と、この異常判定手段の判定結果に応じて上記半導体スイッチング素子の保護動作を実施する保護動作手段とを具備する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
ゲート電圧Ｖｇｅが電圧閾値Ｖｔｈを超えている場合に、異常判定部２２は、その状態が時間閾値Ｔｔｈの時間以上続いているか否かを判断する（ステップＳ１４）。すなわち、図３に示すように、サージ電圧により一時的にゲート電圧Ｖｇｅが急峻に上昇していることがあるため、時間閾値Ｔｔｈの条件を加えて判断する。ゲート電圧Ｖｇｅが電圧閾値Ｖｔｈを超えた状態が時間閾値Ｔｔｈの時間以上続くと、異常判定部２２は、半導体スイッチング素子１３ａが帰還容量を起因とした電圧上昇により異常な状態にあると判定する（ステップＳ１５）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
温度検出部２６は、インバータ装置１３の半導体スイッチング素子１３ａに取り付けられた図示せぬ熱電対等の温度センサを通じて、半導体スイッチング素子１３ａの温度（内部温度、表面温度、周囲温度等）Ｔｊを検出する。閾値可変制御部２７は、温度検出部２６によって検出された温度に応じて異常判定用の電圧閾値Ｖｔｈと時間閾値Ｔｔｈを可変制御する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
半導体スイッチング素子１３ａの温度Ｔｊが上がると、ゲート電圧Ｖｇｅとコレクタ電流（通電電流）Ｉｃ／コレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅ（通電時の電圧）との関係が異なってくる。つまり、通電電流が同じでも、温度Ｔｊによってゲート電圧Ｖｇｅが変動する。そこで、エレベータ制御装置２０に設けられた閾値可変制御部２７は、温度検出部２６で検出された温度Ｔｊに応じて異常判定用の電圧閾値Ｖｔｈと時間閾値Ｔｔｈを可変制御する。この場合、温度Ｔｊが高いほど、ゲート電圧Ｖｇｅも上がるので、電圧閾値Ｖｔｈを上げると共に時間閾値Ｔｔｈを長く設定することが好ましい。