JPH04117197A - エレベータの電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は静電誘導形自己消弧素子で構成したエレベータ
の電力変換装置に関する。

〔従来の技術〕

従来装置は、特開平１−２３１６６６号公報に記載のよ
うに、静電誘導形自己消弧素子のゲート電圧を異常電流
検出手段の異常信号を受けて、正常時のゲート電圧より
低い値にステップ状に制御するようになっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は急峻なゲート電圧変化に伴なう急峻な電
流変化につい゛て十分な考慮がされておらず過電圧発生
の問題があった。

また、複数個の並列接続時の素子特性ばらつきについて
も十分な考慮がされておらず並列接続素子の電流減少時
の電流分担の違いからの素子破壊の問題があった。

本発明の目的は過電圧発生の抑制と並列接続素子の電流
減少時の電流分担を均等にすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は逆変換器の入・出
力部に電流が所定値を越えた時に異常信号を発生する第
一の異常電流検出器を備えたものである。

また、前記交流電力の停電を検出する第３の異常検出器
と前記順変換器の入・出力部に電流が所定値を越えた時
に異常信号を発生する第二の異常電流検出器を備えたも
のである。

さらに、前記異常検出器の異常信号を受けて。

前記ゲート回路のゲート電圧を連続的に漸次減少するよ
うに制御したものである。

〔作用〕

第一及び第二の異常電流検出器は、素子のコレクタ電流
を間接的に検出し、所定値を越えたことで異常信号を発
生する。また、第三の異常検出器は停電して電圧が所定
値以下になったことで異常信号を発生する。

これらの異常信号を受けて、ゲート回路はゲート電圧を
連続的に漸次減少するように制御する。

これは、コレクタ電流の抑制だけでなく、急峻な電流変
化ではなく、緩やかな電流変化として過電圧発生を抑制
するように作用する。

従って、並列接続素子の素子固有の特性ばらつき温度変
化による特性変動によって電流減少時に生しる電流不平
衡をなくして電流分担を均等になるように作動する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。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順
変換器、３は整流した直流を平滑化するコンデンサ、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
する逆変換器、５は逆変換器の出力によって回転するエ
レベータ駆動電動機、５は駆動電動機に連結したシーブ
、７は主索、８は乗りかご、９は平衡おもり、１０は駆
動電動機の速度を検出するエンコーダ、１１は乗りかご
の速度制御を司る制御装置、１２は！ｉｌＪ＃装置から
の信号を受けて、逆変換器を構成する静電誘導形自己消
弧素子を駆動するゲート回路、１３は逆変換器の入力電
流の異常を検出する第一の異常電流検出器、１４は逆変
換器の出力電流の異常を検出する第二の異常検出器、１
５は三相交流電源の停電を検出する第三の異常検出器、
１６は記載しないエレベータの各種異常検出器からなる
エレベータの電力変換器であるに の構成で、基本的な動作を説明する。三相交流電源１を
順変換器２で直流電圧に変換し、コンデンサ３で平滑化
し、逆変換器４に印加する。

逆変換器は次のように動作する。

制御装置１１は速度指令を発生し、速度指令と駆動電動
機５の速度をエンコーダ１０で検出した実速度と比較し
てベクトル制御演算、パルス幅変調（Ｐ　Ｗ　Ｍ　：　
Ｐｕ１ｓｅす１ｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）演算を
行ないＰＷＭパルスを出力する。

ゲート回路１２はＰＷＭパルスを受けて、ＰＷＭパルス
を増幅し、逆変換器４を構成している静電誘導形自己消
弧素子（例えば、４−１）のゲートにゲート電圧を与え
静電誘導形自己消弧素子を駆動し、逆変換器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は三相交流電力を受けて円滑に速度制御さ
れ、シーブ６を駆動して、巻掛けた主索７、主索の両端
の乗りかと８．平衡おもり９を滑らかに制御している。

ところで、エレベータは乗りかご８に人間を乗せて運搬
する輸送機であり、装置の故障、信頼性に対して十分に
考慮する必要がある。

逆変換器４はスイッチング動作の早い静電誘導形自己消
弧素子（以下、Ｉ　Ｇ　Ｂ　Ｔ　：　Ｉｎ５ｕｌａｔｄ
　ＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒと呼
称する）で構成している。

ＩＧＢＴを用いると、スイッチング動作が早いためチョ
ッピング周波数を１０ＫＨｚ以上にできるため、装置、
駆動電動機の騒音低下を図るのに大きな効果がある。

しかし、スイッチング動作が早いことによる過大電圧が
発生することと過大な電流に対する耐量が小さいなどの
問題がある。

従って、ＩＧＢＴを駆使したシステム構成は十分に注意
が必要である。

第２図は、ＩＧＢＴを駆動するベース回路の一例を、第
３図は、ＩＧＢＴの保護動作を説明する図である。

ベース回路１２は、制御装置１１からＰＷＭパルスをフ
ォトカプラＰＣ−１で受ける。

フォトカプラＰＣ−１がオン動作の時、トランジスタＱ
３がオフ動作し、トランジスタＱ１がオン動作して、Ｉ
ＧＢＴ４−１のゲートＧとエミッタＥ間にゲート電圧Ｖ
ＧＥが印加され、ＩＧＢＴ４−１は導通して、コレクタ
電流Ｉｃ　が流れる。

次に、フォトカプラＰＣ−１がオフ動作の時、トランジ
スタＱ３がオン動作し、トランジスタＱ上はオフして、
トランジスタＱ２がオン動作して、ＩＧＢＴ４−１のゲ
ートＧとエミッタＥ間にゲート電圧−ＶＧＥが印加され
、ＩＧＢＴ４−１は不導通となりコレクタ電流Ｉｃが遮
断される。

この様な動作中の中で、逆変換器４のＩＧＢＴ４−１と
ＩＧＢＴ４−２が何らかの原因で同時に導通するとコン
デンサ３の電位を短絡することになり、第３図（ａ）に
示すように、コレクタ電流は急激に過大な電流が流れて
ＩＧＢＴ４−１゜ＩＧＢＴ４−２は電流耐量が小さいた
め破壊する恐れがあり、コレクタ電流Ｉｃのピーク値工
。、を極力小さく抑制する必要がある。また、この過大
な電流をオフすると、ＩＧＢＴのスイッチング動作が早
いため、コレクタ電流Ｉｃは第３図（ａ）のＡの様に急
峻に減少し、電流変化率ｄＩ。／ｄｔが大きくなり、回
路インダクタンスとの間で発生する電圧が、第３図（ｆ
）のＡのように過大な電圧が発生し素子耐圧ＶＣＥ　ｍ
ａＸを越えて素子破壊する恐れがある。

このように、過大な電流耐量と過電圧耐量を考慮して、
コレクタ電流Ｉｃ　を即刻、かつ、緩やかに減少させる
必要がある。

この動作は、素子を複数個並列接続した構成や素子の特
性ばらつき（例えば、スイッチング時のターンオフ時間
、コレクターエミッタ間の順電圧降下など）などがあっ
ても素子破壊の起らない安定した保護ができる。

以下、その保護動作について説明する。

今、ＩＧＢＴが通常に動作して、コレクタ電流Ｉｃが流
れていたものが、何らかの原因でＩＧＢＴ４−１．４−
２が同時に導通すると、第３図（、）に示すように急峻
に増加してＩｃｐへと流れる。

このときの電流は、第１図でコンデンサ３゜ＩＧＢＴ４
−１．ＩＧＢＴ４−２．コンデンサ３の経路で流れる。

従って、第一の異常電流検出器１３の検出電流をＩｃａ
に設定しているので、第３図のＤ点で異常検出動作を行
ない検出器１７への異常信号を送る。検出器１７は制御
装置１１とベース回路１２へ異常信号１８を送る。ベー
ス回路１２は検出器１７から受けて、フォトカプラＰｃ
−２を動作させる。

フォトカプラＰＣ−２の動作で、トランジスタＱ４のベ
ース電圧ＶＢは緩やかに立ち上り、トランジスタＱ４を
動作させ、ＩＧＢＴ４−１のゲート電圧ＶＧＥを緩やか
に連続的に減少させる。

これは、ＩＧＢＴのコレクタ電流Ｉｃ　を第３図（ａ）
のＢのように緩やかに減少するように作用する。

従って、コレクターエミッタ間の電圧Ｖ　ＣＥＰは第３
図（ｆ）のＢに示すように、はね上り電圧ΔＶＣＥを低
くでき素子耐圧ΔＶＣＥ　＠ａＸ以下に抑制でき、素子
破壊に至ることなく保護ができる。

ＩＧＢＴは第４図に示すように、ターンオフ時間が温度
や素子個々の特性ばらつきにより、Ａ。

Ｂ、Ｃ１特性のように大きく異なる。このような素子特
性のなかでもターンオフ時間の比較的短い特性Ｃで、し
かも、温度の低い最もターンオフ時間の短い条件でも過
電圧が素子耐圧Ｖｃａｍａｘを越えないように、コレク
タ電流を緩やかに減少させることで安定に保護すること
ができる。

逆変換器４の負荷側で短絡故障が発生した時には、第二
の異常検出器１４で検出して、前述と同様な方法で保護
動作を行なうことができる。

また、電源電圧が喪失した時には、第三の異常検出器１
５．で、停電を検出し、前述と同様な方法で保護動作を
行なう。

この他、エレベータ駆動システムでは各種の非常動作が
あり、例えば、エレベータの各種異常検出器１６によっ
て、前述と同様な方法で保護動作を行なう。

第５図は、本発明の他の一実施例を示す。この実施例で
前述の実施例と異なる点は、順変換器２が逆変換器４と
同様にＩＧＢＴで構成している。

もう−点は変換器の構成が複数個のＩＧＢＴを並列接続
して構成している点である。

このような構成では異常電流の検出を順変換器２の入・
出力部で行なうようにした。

また、変換器を複数個の並列接続した構成にしても電流
の減少を連続的に行っているため、ターンオフ時の電流
バランスが大きく違うことなくできるため、安定に保護
することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、過大な電流を即刻、緩やかに連続的に
減少させることができるため、過電圧を発生することな
く素子破壊のない信頼性の高いエレベータの電力変換器
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の回路図、第２図は本発明
のゲート回路図、第３図は本発明の動作説明図、第４図
はＩＧＢＴ素子のターンオフ時間特性図、第５図は本発
明の他の実施例の回路図である。 １２・・・ゲート回路、１３，１４．１５・・異常検出
器、１８・・異常信号、ＶＧＥ・ゲート電圧、４−１゜
第３ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流電力を直流電力に変換する順変換器、前記順変
   換器の出力電圧を平滑化するコンデンサ、前記直流電力
   を交流電力に変換するために静電誘導形自己消弧素子を
   含んだ逆変換器、前記逆変換器の出力に接続してなる負
   荷、前記逆変換器の入・出力電流検出器、前記静電誘導
   形自己消弧素子のゲートに供給するゲート電圧を制御す
   るゲート回路、前記各々の電流検出器が所定値を越えた
   時に異常信号を発生する第一及び第二の異常電流検出器
   、前記交流電力の停電を検出する第三の異常検出器から
   なる電力変換装置において、前記異常電流検出器からの
   異常信号を受けて前記ゲート回路のゲート電圧を連続的
   に、漸次、減少するように制御したことを特徴とする静
   電誘導形自己消弧素子で構成したエレベータの電力交換
   装置。 ２、請求項１において、電力変換器は複数の素子を並列
   接続して構成したエレベータの電力変換装置。 ３、請求項１において、順変換器は静電誘導形自己消弧
   素子、前記ゲート回路、前記順変換器の入・出力電流を
   検出し、所定値を越えた時に異常信号を発生して、前記
   ゲート回路のゲート電圧を連続的に漸次減少するように
   制御してなるエレベータの電力変換装置。 ４、請求項３において、前記電力変換装置は複数の素子
   を並列接続して構成してなるエレベータの電力変換装置
   。