JP2012036003A - エレベータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行前にインバータの素子故障を確実に検出して、乗客の安全を確保する。
【解決手段】本実施形態のエレベータの制御装置は、三相交流モータ１の三相を順次駆動するための複数のスイッチング素子を有するインバータ４と、三相交流モータ１の各相に流れる電流値を測定する電流検出器１０ａ，１０ｂと、乗りかご２の走行前に、三相交流モータ１の三相のうちの二相の組み合わせに対して電流が流れるようにインバータ４の各素子を順に動作させたときの電流測定結果に基づいてインバータ４の故障の有無を検出するインバータ故障検出装置３０と、このインバータ故障検出装置３０によってインバータ４の故障が検出された場合に乗りかご２の走行を禁止制御する運転制御装置３１とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、三相交流モータを備えたエレベータの制御装置に関する。

通常、エレベータでは、三相交流モータを乗りかごの駆動手段として備えている。この三相交流モータは、三相の巻線を有し、これらを順に励磁していくことで回転する。この三相交流モータを回転駆動するための装置として、三相出力型のインバータが用いられる。

このインバータには、三相交流モータの三相の巻線に正および負の電流を流すための６個（１相２個×３）のスイッチング素子が設けられており、そのうちの１つでも断線した状態にあると、モータは正常に回転せず、エレベータ（乗りかご）は異常な振動を発しながら走行することになる。

このような断線による素子故障のことを「オフモード故障」または「オープンモード故障」と呼ぶ。これに対し、各素子のいずれかが短絡した状態での故障のことを「オンモード故障」あるいは「短絡モード故障」と呼ぶ。

オンモード故障であれば、過大な電流がモータに流れるため、その電流を検知することで故障の有無を判断できる。ところが、オフモード故障の場合には、電流検知では分からない。そこで、エレベータの走行時に異常な速度を検出した場合に、オフモード故障の可能性を考えて、エレベータを緊急停止させるといった方法が一般的に用いられている。

なお、スイッチング素子が故障した場合に備え、予備のスイッチング素子の並列追加しておき、これらのスイッチング素子を選択的に切り替えて使用する方法もある。

特開２００８−１６０９５２号公報

しかしながら、インバータがオンモード故障している状態でエレベータを走行させると、異常な振動が発生し、危険である。また、走行中に異常速度を検出して緊急停止する方法では、乗客が転倒するなどの可能性があり、好ましくない。

そこで、走行前にインバータの素子故障を確実に検出して、乗客の安全を確保することが求められる。

本実施形態に係るエレベータの制御装置は、三相交流モータの駆動により乗りかごを昇降動作させるエレベータの制御装置において、上記三相交流モータの三相を順次駆動するための複数のスイッチング素子を有するインバータと、上記三相交流モータの各相に流れる電流値を測定する電流測定手段と、上記乗りかごの走行前に、上記三相交流モータの三相のうちの二相の組み合わせに対して電流が流れるように上記インバータの各素子を順に動作させたときの上記電流測定手段の測定結果に基づいて上記インバータの故障の有無を検出するインバータ故障検出手段と、このインバータ故障検出手段によって上記インバータの故障が検出された場合に上記乗りかごの走行を禁止制御する運転制御手段とを具備したことを特徴とする。

図１は第１の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。 図２は同実施形態におけるインバータの構成を示す図である。 図３は同実施形態におけるエレベータ走行時の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 図４は同実施形態におけるインバータの素子故障確認処理の流れを説明するためのフローチャートである。 図５は同実施形態におけるエレベータ走行時の各信号の状態を示すタイミングチャートである。 図６は同実施形態におけるインバータ故障確認時（正常な場合）の各信号の状態を示すタイミングチャートである。 図７は同実施形態におけるインバータが正常な場合での各相のスイッチング素子と電流の流れとの関係を示す図であり、図７（ａ）はＵ相とＹ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｂ）はＷ相とＸ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｃ）はＶ相とＺ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態を示している。 図８は同実施形態におけるエレベータ走行時の各信号の状態を示すタイミングチャートである。 図９は同実施形態におけるインバータ故障確認時（故障している場合）の各信号の状態を示すタイミングチャートである。 図１０は同実施形態におけるインバータがオフモード故障している場合での各相のスイッチング素子と電流の流れとの関係を示す図であり、図１０（ａ）はＵ相とＹ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｂ）はＷ相とＸ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態を示している。 図１１は第２の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。 図１２は同実施形態におけるインバータ素子故障確認処理の流れを説明するためのフローチャートである。 図１３は同実施形態におけるンバータ故障確認時（故障している場合）の各信号の状態を示すタイミングチャートである。 図１４は同実施形態におけるインバータがオフモード故障している場合での各相のスイッチング素子と電流の流れとの関係を示す図であり、図１４（ａ）はＵ相とＹ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｂ）はＷ相とＸ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｃ）はＶ相とＺ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態を示している。 図１５は同実施形態におけるインバータがオフモード故障している場合での各相のスイッチング素子と電流の流れとの関係を示す図であり、図１５（ａ）はＶ相とＸ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｂ）はＵ相とＺ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｃ）はＷ相とＹ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態を示している。 図１６は第３の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。 図１７は同実施形態における記憶装置に設定された故障確認定時刻の一例を示す図である。 図１８は同実施形態における稼働状態測定装置に設定された閑散時間帯の一例を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

（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の制御装置の構成を示す図である。なお、図中のＤＥ１〜３は減算器、ＡＤ１〜２は加算器を示している。また、「ＳＰＣ」は速度制御指令、「ＷＴＣ」は荷重吊り合いトルク電流指令、「ＩＣＨＫ」は素子故障確認指令である。これらは、主制御装置に相当する運転制御装置３０から出力される。

本装置では、電動機として三相交流モータ１を備え、そのモータ駆動手段として、インバータ４を含む各制御機器が設けられている。三相交流モータ１は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の三相の巻線を有し、これらを順に励磁することで回転する。

この三相交流モータ１の回転軸にシーブ１ａが回転自在に取り付けられ、そのシーブ１ａと三相交流モータ１をつなぐ回転シャフトを制動するように電磁ブレーキ１ｂが配設されている。このシーブ１ａにはロープ１ｃが巻き掛けられており、そのロープ１ｃの一端には乗りかご２、他端には吊り合い重り（カウンタウエイト）３が連結されている。

三相交流モータ１が駆動されると、シーブ１ａが回転し、それに伴いロープ１ｃを介して乗りかご２と吊り合い重り３がつるべ式に昇降動作する。なお、このとき、電磁ブレーキ１ｂはシーブ１ａから離間した状態にある。

また、三相交流モータ１の回転軸には回転位相検出器５が取り付けられている。この回転位相検出器５は、三相交流モータ１の回転子の位相「θ」を検出する。この回転位相検出器５の位相信号「θ」は、微分器１５にて微分され、現在速度を示す速度信号「Ｖ」として速度制御系にフィードバックされる。

速度制御器８は、微分器１５から出力される速度信号「Ｖ」と速度指令演算器７から出力される速度指令「Ｖ^＊」の目標速度との差分信号に基づいて、三相交流モータ１の回転速度を目標速度に追従させるためのトルク電流を算出し、これをトルク電流指令「Ｉｑ^＊」として電流制御器９に出力する。電流制御器９は、速度制御器８で算出されたトルク電流に対応した電圧を三相交流モータ１に供給するための電圧指令「Ｖｑ^＊」を出力する。

一方、三相交流モータ１を構成するＵ相，Ｖ相，Ｗ相のうちの任意の二相（ここではＵ相とＷ相）に電流検出器１０ａ，１０ｂが設けられている。インバータ４の電圧供給によって三相交流モータ１が駆動されると、Ｕ相とＷ相に流れる電流「Ｉｕ」，「Ｉｗ」が電流検出器１０ａ，１０ｂにて検出される。

なお、三相交流モータ１では、三相の電流値を合計するとゼロになる特性を有する。したがって、Ｖ相の電流「Ｉｖ」については、下記の（１）式に従って算出することができる。

Ｉｖ＝−Ｉｕ−Ｉｗ …（１）
３軸／２軸変換器１１は、電流検出器１０ａ，１０ｂにて検出された電流「Ｉｕ」、「Ｉｗ」と、回転位相検出器５の位相信号「θ」を使って、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に対する３軸電流をトルク電流Ｉｑとその直行軸電流「Ｉｄ」の２軸電流に変換する。このときの変換式を下記の（２）式に示す。

ここで、三相交流モータ１が永久磁石同期電動機である場合、位相信号θが０°で、Ｉｕ＝Ｉ，Ｉｖ＝−Ｉ／２，Ｉｗ＝−Ｉ／２の電流が流れるときに、永久磁石に最大のトルクが発生するように設定されている。

この２軸電流のうち、電流「Ｉｄ」はＩｄ^＊（＝０）に追従するように、電流「Ｉｑ」は速度制御器８からのトルク電流指令「Ｉｑ^＊」に追従するように、電流制御器９で２軸電圧指令「Ｖｄ^＊」、「Ｖｑ^＊」が演算される。

また、２軸／３軸変換器１２は、上記２軸電圧指令「Ｖｄ^＊」，「Ｖｑ^＊」を３軸電圧指令「Ｖｕ^＊」，「Ｖｖ^＊」，「Ｖｗ^＊」に変換して、ゲート駆動回路６介してインバータ４に出力する。このときの変換式を下記の（３）式に示す。

インバータ４は、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）などの方式を用いて三相交流モータ１に対して所要の電圧を供給する。

図２にインバータ４の構成を示す。
＋側（Ｐ）の相をＵＶＷ、−側（Ｎ）の相をＸＹＺと表記する。なお、図中のＬＵ，ＬＶ，ＬＷは三相交流モータ１の三相のコイル、ＲＵ，ＲＶ，ＲＷは抵抗である。

インバータ４には、Ｕ相−Ｘ相のスイッチング素子Ｑｕ，Ｑｘ、Ｖ相−Ｙ相のスイッチング素子Ｑｖ，Ｑｙ、Ｗ相−Ｚ相のスイッチング素子Ｑｗ，Ｑｚがそれぞれに２つ１組で設けられている。ＱｕはＵ相の＋側，ＱｘはＵ相の−側に設けられたスイッチング素子である。同様に、ＱｖはＶ相の＋側，ＱｙはＶ相の−側に設けられたスイッチング素子、ＱｗはＷ相の＋側，ＱｚはＷ相の−側に設けられたスイッチング素子である。

ゲート駆動回路６は、これらのスイッチング素子Ｑｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙ，Ｑｗ，Ｑｚを選択的にオン／オフするためのゲート信号Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚを出力する。

また、乗りかご２の下部には、かご内の積載荷重を検出するための荷重検出器１３が設置されている。この荷重検出器１３にて検出された荷重信号Ｗｔは、重量比較器１４に与えられる。重量比較器１４では、この荷重信号Ｗｔに基づいて乗りかご２と吊り合い重り３との重量差を算出する。荷重吊り合いトルク電流指令「ＷＴＣ」がオンすると、上記重量差に応じたアンバランストルクが１次遅れローパスフィルタ１６を通して吊り合いトルク電流指令「Ｉｂｌ^＊」として出力される。

また、速度異常検出器２０は、速度指令演算器７の速度指令「Ｖ^＊」と微分器１５から出力される速度信号「Ｖ」との差が一定値を超えた場合に速度異常であると判断し、速度異常検出信号「ＳＰ＿ＥＲＲ」を運転制御装置３１に出力する。運転制御装置３１は、この速度異常検出信号「ＳＰ＿ＥＲＲ」を入力すると、直ちにモータ１の駆動を停止制御して、エレベータ（乗りかご２）を緊急停止する。

さらに、本装置には、インバータ４のオフモード故障を検出するための構成要素として、インバータ故障検出装置３０が備えられている。

インバータ故障検出装置３０は、エレベータの走行前、つまり、乗りかご２が各階で走行を開始する直前に、三相交流モータ１の三相の巻線のうちの二相の組み合わせに対して正または負の電流が流れるように電圧を印加したときの電流測定結果に基づいてオフモード故障の有無を検出する。運転制御装置３１は、このインバータ故障検出装置３０によってオフモード故障が検出された場合に、三相交流モータ１の駆動を中止して、乗りかご２の走行を禁止する。

以下に、このインバータ４のオフモード故障に関する本装置の処理動作について詳しく説明する。

図３はエレベータ走行時の処理の流れを説明するためのフローチャート、図４はインバータの素子故障確認処理の流れを説明するためのフローチャートである。なお、これらのフローチャートで示される処理は、基本的に主制御装置である運転制御装置３０の下で実行される。

（ａ）インバータ４が正常な場合（オフモード故障していない場合）
図５はエレベータ走行時の各信号の状態を示すタイミングチャート、図６はインバータ故障確認時（正常な場合）の各信号の状態を示すタイミングチャートである。

また、図７はインバータ４が正常な場合での各相のスイッチング素子と電流の流れとの関係を示す図である。図７（ａ）はＵ相とＹ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｂ）はＷ相とＸ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｃ）はＶ相とＺ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態を示している。

今、エレベータの乗りかご２がある階で停止しているものとする。このとき、乗りかご２がアンバランス方向に動かないように、電磁ブレーキ１ｂがシーブ１ａに当接している。この状態で、図５に示すように、運転制御装置３１から走行開始指令「ＲＵＮ」が出力されると（ステップＳ１）、素子故障確認指令「ＩＣＨＫ」がオンして（ステップＳ１）、乗りかご２の走行前にインバータ素子故障処理が実行される（ステップＳ３）。

インバータ素子故障処理では、まず、Ｕ相，Ｙ相のスイッチング素子Ｑｕ，Ｑｙの故障有無を確認するために、図６のｔ１のタイミングに示すように、ゲート駆動回路６からゲート信号Ｇｕ，Ｇｙが出力される（ステップＳ１１）。これにより、図７（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｑｕ，Ｑｙがオンし、矢印の方向に電流が流れる。

このとき、三相交流モータ１の巻線に流れるＵ相の電流Ｉｕが電流検出器１０ａによって検出される。インバータ故障検出装置３０は、その電流Ｉｕの絶対値と予め設定された基準値「Ｉｃｈｋ＊」とを比較する（ステップＳ１２）。なお、「Ｉｃｈｋ＊」の値は、電流が流れているか否かを判定するためにはゼロでも良いが、ノイズを考慮すると、ゼロより少し上の値に設定しておくことが好ましい。

電流Ｉｕの絶対値が基準値「Ｉｃｈｋ＊」以上であれば（ステップＳ１２のＹｅｓ）、続いてＸ相，Ｗ相のスイッチング素子Ｑｘ，Ｑｗの故障有無を確認するために、図６のｔ２のタイミングに示すように、ゲート駆動回路６からゲート信号Ｇｘ，Ｇｗが出力される（ステップＳ１３）。これにより、図７（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｑｘ，Ｑｗがオンし、矢印の方向に電流が流れる。

このとき、三相交流モータ１の巻線に流れるＷ相の電流Ｉｗが電流検出器１０ｂで検出される。インバータ故障検出装置３０は、その電流Ｉｗの絶対値と予め設定された基準値「Ｉｃｈｋ＊」とを比較する（ステップＳ１４）。

その結果、電流Ｉｗの絶対値が基準値「Ｉｃｈｋ＊」以上であれば（ステップＳ１４のＹｅｓ）、続いてＶ相，Ｚ相のスイッチング素子Ｑｖ，Ｑｚの故障有無を確認するために、図６のｔ３のタイミングに示すように、ゲート駆動回路６からゲート信号Ｇｖ，Ｇｚが出力される（ステップＳ１５）。これにより、図７（ｃ）に示すように、スイッチング素子Ｑｖ，Ｑｚがオンし、矢印の方向に電流が流れる。

三相交流モータ１の巻線に流れるＶ相の電流Ｉｖについては、電流検出器１０ａ，１０ｂの検出値を用いて、Ｉｖ＝−Ｉｕ−Ｉｗとして算出する。その結果、電流Ｉｖの絶対値が基準値「Ｉｃｈｋ＊」以上であれば（ステップＳ１６のＹｅｓ）、インバータ４の各素子は正常であると判断されて、通常の運転処理が実行される。

このような走行前のインバータ素子故障処理により、インバータ４の各素子が正常であると判断されると、図３に示すように、荷重吊り合いトルク電流指令「ＷＴＣ」がオンする（ステップＳ４）。これに伴い、乗りかご２と吊り合い重り３との重量差に応じたアンバランストルクが１次遅れローパスフィルタ１６を通して吊り合いトルク電流指令「Ｉｂｌ^＊」として出力される（ステップＳ５）。

吊り合いトルク電流指令「Ｉｂｌ^＊」は、ｑ軸電流指令「Ｉｑ^＊」として電流制御器９に与えられる。この吊り合いトルク電流指令「Ｉｂｌ^＊」が確立すると、速度制御指令「ＳＰＣ」がオンする（ステップＳ６）。これにより、速度指令演算器７と速度制御器８が起動され、三相交流モータ１が所定の速度で駆動される（ステップＳ７）。このとき、電磁ブレーキ１ｂは開放状態にあり、三相交流モータ１の駆動に伴い、乗りかご２がロープ１ｃを介して上昇方向または下降方向に移動する。

乗りかご２が目的階に到着して停止すると（ステップＳ８のＹｅｓ）、走行開始指令「ＲＵＮ」，荷重吊り合いトルク電流指令「ＷＴＣ」，速度制御指令「ＳＰＣ」をオフして、次の走行に備える（ステップＳ９）。

（ｂ）インバータ４がオフモード故障している場合
図８はエレベータ走行時の各信号の状態を示すタイミングチャートである。図９はインバータ故障確認時（故障している場合）の各信号の状態を示すタイミングチャートである。図中の点円の部分が電流を検知できなかった箇所を示している。

また、図１０はインバータ４がオフモード故障している場合での各相のスイッチング素子と電流の流れとの関係を示す図である。図１０（ａ）はＵ相とＹ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｂ）はＷ相とＸ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態を示している。

今、エレベータの乗りかご２がある階で停止しているものとする。このとき、乗りかご２がアンバランス方向に動かないように、電磁ブレーキ１ｂがシーブ１ａに当接している。この状態で、図８に示すように、運転制御装置３１から走行開始指令「ＲＵＮ」が出力されると（ステップＳ１）、素子故障確認指令「ＩＣＨＫ」がオンして（ステップＳ１）、乗りかご２の走行前にインバータ素子故障処理が実行される（ステップＳ３）。

インバータ素子故障処理では、まず、Ｕ相，Ｙ相のスイッチング素子Ｑｕ，Ｑｙの故障有無を確認するために、図９のｔ１のタイミングに示すように、ゲート駆動回路６からゲート信号Ｇｕ，Ｇｙが出力される（ステップＳ１１）。これにより、図１０（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｑｕ，Ｑｙがオンし、矢印の方向に電流が流れる。

このとき、三相交流モータ１の巻線に流れるＵ相の電流Ｉｕが電流検出器１０ａによって検出される。インバータ故障検出装置３０は、その電流Ｉｕの絶対値と予め設定された基準値「Ｉｃｈｋ＊」とを比較する（ステップＳ１２）。

電流Ｉｕの絶対値が基準値「Ｉｃｈｋ＊」以上であれば（ステップＳ１２のＹｅｓ）、続いてＸ相，Ｗ相のスイッチング素子Ｑｘ，Ｑｗの故障有無を確認するために、図９のｔ２のタイミングに示すように、ゲート駆動回路６からゲート信号Ｇｘ，Ｇｗが出力される（ステップＳ１３）。これにより、図１０（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｑｘ，Ｑｗがオンし、矢印の方向に電流が流れる。

このとき、三相交流モータ１の巻線に流れるＷ相の電流Ｉｗが電流検出器１０ｂで検出される。インバータ故障検出装置３０は、その電流Ｉｗの絶対値と予め設定された基準値「Ｉｃｈｋ＊」とを比較する（ステップＳ１４）。

ここで、電流Ｉｗの絶対値が基準値「Ｉｃｈｋ＊」未満であった場合には（ステップＳ１４のＮｏ）、インバータ故障検出装置３０は、Ｘ相，Ｗ相のスイッチング素子Ｑｘ，Ｑｗのどちらか一方あるいは両方がオフモード故障つまり断線しているものと判断し、故障検出信号を運転制御装置３１に出力する。運転制御装置３１では、この故障検出信号を受信すると、三相交流モータ１の駆動を停止し、乗りかご２の走行を禁止制御する（ステップＳ１７）。

なお、ここでは、「Ｕ相，Ｙ相」→「Ｘ相，Ｗ相」→「Ｖ相，Ｚ相」の順に正または負に駆動して、それぞれの電流の流れをチェックしたが、特にその順番に限定されるものではなく、別の順にチェックすることでも良い。

このように第１の実施形態では、乗りかご２が走行する前に、三相交流モータ１の三相のうちの二相の組み合わせに対して正または負の電流が流れるように、３パターンの組み合わせでインバータ４の各スイッチング素子を順に動作させることで、オフモード故障を検出することができ、オフモード故障を検出した場合には直ちに走行を禁止して乗客の安全を確保することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。

上記第１の実施形態では、インバータ４のオフモード故障の有無を検出することはできても、どの素子が故障しているかまでは分からない。第２の実施形態では、故障箇所の特定と発報について説明する。

図１１は第２の実施形態に係るエレベータの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と同じ部分には同一符号を付して、その説明を省略するものとする。

第２の実施形態では、運転制御装置３１から出力される素子故障確認指令「ＩＣＨＫ」により、三相交流モータ１の三相のうちの二相の組み合わせに対して正および負の電流が流れるようにインバータ４の各スイッチング素子を順に動作させて、故障箇所を特定するように構成されている。

また、運転制御装置３１に発報装置３２が接続されており、インバータ４のオフモード故障が検出された際に、その故障箇所を含めて故障の発生を監視センタ３３に発報するように構成されている。

監視センタ３３は、各地域に存在するエレベータの運転状態を通信ネットワークを介して遠隔監視しており、何らかの異常を検知した際に保守員を現場に派遣するなどの対処を行う。発報装置３２は、この監視センタ３３に対する通信機能を有する。

以下に、第２の実施形態の動作について詳しく説明する。
図１２は第２の実施形態におけるインバータ素子故障確認処理の流れを説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、図３のステップＳ２で実行される。

図１３は第２の実施形態におけるンバータ故障確認時（故障している場合）の各信号の状態を示すタイミングチャートである。図中の点円の部分が電流を検知できなかった箇所を示している。

上述したように、インバータ４には、Ｕ相−Ｘ相のスイッチング素子Ｑｕ，Ｑｘ、Ｖ相−Ｙ相のスイッチング素子Ｑｖ，Ｑｙ、Ｗ相−Ｚ相のスイッチング素子Ｑｗ，Ｑｚがそれぞれに２つ１組で設けられている。乗りかご２の走行前に、これらの素子の故障の有無を確認するために素子故障確認指令「ＩＣＨＫ」が出力され、図１２に示すインバータ素子故障確認処理が実行される。

すなわち、ゲート駆動回路６からＧｕ，Ｇｙ、Ｇｘ，Ｇｗ、Ｇｖ，Ｇｚ、Ｇｘ，Ｇｖ、Ｇｕ，Ｇｚ、Ｇｙ，Ｇｗのゲート信号が順に出力され（図１３のｔ１〜ｔ６参照）、インバータ故障検出装置３０にて三相交流モータ１の各相に流れる電流の絶対値が予め設定されたＩｃｈｋ＊以上であるか否かが判断される（ステップＳ２１〜３２）。

この場合、三相交流モータ１のＵ相の電流Ｉｕは電流検出器１０ａによって検出され、Ｗ相の電流Ｉｗは電流検出器１０ｂで検出される。また、Ｖ相の電流Ｉｖは、電流検出器１０ａ，１０ｂの検出値を用いて、Ｉｖ＝−Ｉｕ−Ｉｗより算出される。ここで、電流の絶対値がＩｃｈｋ＊未満となった場合、インバータ故障検出装置３０は、該当する相のエラー信号を図示せぬメモリにセットする（ステップＳ４１〜Ｓ４６）。

図１４および図１５に具体例を示す。
図１４および図１５はインバータ４がオフモード故障している場合での各相のスイッチング素子と電流の流れとの関係を示す図である。図１４（ａ）はＵ相とＹ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｂ）はＷ相とＸ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｃ）はＶ相とＺ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態を示している。図１５（ａ）はＶ相とＸ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｂ）はＵ相とＺ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態、同図（ｃ）はＷ相とＹ相のスイッチング素子をオンさせたときの状態を示している。

今、Ｘ相のスイッチング素子Ｑｘがオフモード故障している場合を想定する。ゲート信号Ｇｘ，Ｇｗの出力時にＸ相，Ｗ相のいずれかのスイッチング素子が故障しているものと判断されて、エラー信号ＥＲＲｘ１，ＥＲＲｗ１がセットされる（ステップＳ４２）。

続いて、ゲート信号Ｇｘ，Ｇｖの出力時にＸ相，Ｖ相のいずれかのスイッチング素子が故障しているものと判断されて、エラー信号ＥＲＲｘ２，ＥＲＲｖ２がセットされる（ステップＳ４４）。

インバータ故障検出装置３０は、上記ステップＳ４１〜Ｓ４６の結果をＡＮＤ演算し、インバータ４の故障箇所の判定を行う（ステップＳ４７）。

図１４（ｂ）および図１５（ａ）に示すように、Ｘ相のスイッチング素子Ｑｘがオフモード故障している場合には、
ＥＲＲｘ＝ＥＲＲｘ１∩ＥＲＲｘ２
＝１∩１
＝１
となり、「Ｑｘの故障」と判断されることになる。

このようにして、インバータ４のいずれか１相以上の故障が検出されると（ステップＳ４８のＹｅｓ）、故障箇所を特定した故障検出信号が運転制御装置３１に出力される。運転制御装置３１は、この故障検出信号を受信すると、三相交流モータ１の駆動を停止し、乗りかご２の走行を禁止制御する（ステップＳ４９）。

また、運転制御装置３１は、発報装置３２を起動して、監視センタ３３に対してインバータ４の故障を発報する（ステップＳ５０）。その際、故障箇所を含めて発報することで、監視センタ３３から現場に派遣された保守員は、インバータ４に組み込まれている６つの素子を１つずつ確認しなくても、故障している素子を特定してすぐに修理することができる。

なお、ここでは、「Ｕ相，Ｙ相」→「Ｘ相，Ｗ相」→「Ｖ相，Ｚ相」の順に正および負に駆動して、それぞれの電流の流れをチェックしたが、特にその順番に限定されるものではなく、別の順にチェックすることでも良い。

このように第２の実施形態によれば、三相交流モータ１の三相のうちの二相の組み合わせに対して正および負の電流が流れるように、６パターン（正側の３パターン＋負側の３パターン）の組み合わせでインバータ４の各スイッチング素子を順に動作させることで、故障箇所を含めてオフモード故障を確実に検出することができ、故障を検出した場合には直ちに走行を禁止して乗客の安全を確保することができる。

さらに、オフモード故障を検出した際に、その故障箇所を含めて監視センタ３３に発報することで、保守員が現場に到着したときに、どの素子が故障しているのかを事前に知っているので、修理作業をスムーズに行うことができる。

なお、上記第１の実施形態でも発報装置３２を設け、オフモード故障を検出した場合に、その旨を監視センタ３３に発報するようにしても良い。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。

図１６は第３の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。なお、上記第２の実施形態における図１１と同じ部分には同一符号を付して、その説明を省略するものとする。予め設定された故障検出時刻が記憶された記憶装置３４と、走行開始指令「ＲＵＮ」のオン・オフの状態を随時測定する稼働状態測定装置３５が設けられている。

上記第１および第２の実施形態では、エレベータの走行毎にインバータ４のオフモード故障を確認していた。しかし、走行開始指令「ＲＵＮ」がオンしてからの応答性が低下することを考えると、故障確認を定期的に行い、その間に素子故障が発生しても、多少の振動はやむを得ないという選択もある。

そこで、図１７に示すように、記憶装置３４に故障確認を行う時刻を設定しておく。図１７の例では、６：００，９：００，１２：００，１５：００…と３時間毎に故障確認を行うように設定されている。

運転制御装置３１は、この記憶装置３４に設定された時刻になったときに、走行開始指令「ＲＵＮ」を出力しているか否かを判断する。走行開始指令「ＲＵＮ」を出力していなければ、運転制御装置３１は、ゲート駆動回路６およびインバータ故障検出装置３０に素子故障確認指令「ＩＣＨＫ」を出力して、インバータ４の素子故障確認を行う。もし、故障確認中に走行開始指令「ＲＵＮ」が発生した場合、故障確認は中断し、次のエレベータ停止のタイミングを待って、再度素子故障確認を行う。

あるいは、稼働状態測定装置３５が走行開始指令「ＲＵＮ」のオン・オフの状態を随時測定し、その測定結果から１日の閑散時間帯を学習するようにしも良い。図１８に閑散時間帯の例を示す。この例では、「６：００〜７：００」，「１０：００〜１１：００」，「１４：００〜１５：００」…が閑散時間帯として設定されている。

運転制御装置３１は、この稼働状態測定装置３５に設定された閑散時間帯に走行開始指令「ＲＵＮ」が出力されていないことを確認して、ゲート駆動回路６およびインバータ故障検出装置３０に素子故障確認指令「ＩＣＨＫ」を出力して、インバータ４の素子故障確認を行う。もし、故障確認中に走行開始指令「ＲＵＮ」が発生した場合、故障確認は中断し、次のエレベータ停止のタイミングを待って、再度素子故障確認を行う。

このように第３の実施形態によれば、予め設定された時刻または閑散時間帯になったときに乗りかご２の走行状態を確認し、乗りかご２が停止しているときにインバータ４の素子故障確認を行うようにしたことで、走行開始時の応答性を低下させずに、インバータ４のオフモード故障を検出することができる。

以上のように、これらの実施形態によれば、走行前にインバータの素子故障を確実に検出して、乗客の安全を確保することのできるエレベータの制御装置が提供される。

なお、上記各実施形態では、エレベータの駆動源として用いられるインバータのオフモード故障を検出する場合を想定して説明したが、他の分野で用いられているインバータでも同様に適用可能である。

また、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。

１…三相交流モータ、１ａ…シーブ、１ｂ…電磁ブレーキ、１ｃ…ロープ、２…かご、３…吊り合い重り、４…インバータ、５…回転位相検出器、６…ゲート駆動回路、７…速度指令演算器、８…速度制御器、９…電流制御器、１０ａ，１０ｂ…電流検出器、１１…３軸／２軸変換器、１２…２軸／３軸変換器、１３…かご荷重測定器、１４…重量比較器、１５…微分器、１６…１次遅れローパスフィルタ、２０…速度異常検出器、３０…インバータ故障検出装置、３１…運転制御装置、３２…発報装置、３３…監視センタ、３４…記憶装置、３５…稼働状態測定装置。

Claims (7)

1. 三相交流モータの駆動により乗りかごを昇降動作させるエレベータの制御装置において、
   上記三相交流モータの三相を順次駆動するための複数のスイッチング素子を有するインバータと、
   上記三相交流モータの各相に流れる電流値を測定する電流測定手段と、
   上記乗りかごの走行前に、上記三相交流モータの三相のうちの二相の組み合わせに対して電流が流れるように上記インバータの各素子を順に動作させたときの上記電流測定手段の測定結果に基づいて上記インバータの故障の有無を検出するインバータ故障検出手段と、
   このインバータ故障検出手段によって上記インバータの故障が検出された場合に上記乗りかごの走行を禁止制御する運転制御手段と
   を具備したことを特徴とするエレベータの制御装置。
2. 上記インバータ故障検出手段は、
   上記三相交流モータの三相のうちの二相の組み合わせに対して正または負の電流が流れるように上記インバータの各素子を順に動作させ、上記電流測定手段の測定結果に予め設定された基準値未満の組み合わせがあった場合に上記インバータに故障が発生しているものと判断することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
3. 上記インバータ故障検出手段によって上記インバータの故障が検出された場合に、その旨を監視センタに発報する発報手段をさらに具備したことを特徴とする請求項２記載のエレベータの制御装置。
4. 上記インバータ故障検出手段は、
   上記三相交流モータの三相のうちの二相の組み合わせに対して正および負の電流が流れるように上記インバータの各素子を順に動作させ、上記電流測定手段の測定結果に予め設定された基準値未満の組み合わせがあった場合に上記インバータに故障が発生しているものと判断すると共に、当該組み合わせから故障箇所を特定することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
5. 上記インバータ故障検出手段によって上記インバータの故障が検出された場合に、上記故障箇所を含めて上記インバータが故障していることを監視センタに発報する発報手段をさらに具備したことを特徴とする請求項４記載のエレベータの制御装置。
6. 上記インバータの素子故障を確認するための時刻が設定された記憶手段を備え、
   上記運転制御手段は、
   上記記憶手段に設定された時刻になったときに、上記乗りかごの走行状態を確認し、上記乗りかご停止しているときに上記インバータ故障検出手段に対して素子故障確認指令を出すことを特徴とする請求項１、２、４のいずれかに記載のエレベータの制御装置。
7. 上記乗りかごの稼働状態を測定して、その測定結果から閑散時間帯を設定する稼働状態測定手段を備え、
   上記運転制御手段は、
   上記稼働状態測定手段記憶手段に設定された閑散時間帯になったときに、上記乗りかごの走行状態を確認し、上記乗りかご停止しているときに上記インバータ故障検出手段に対して素子故障確認指令を出すことを特徴とする請求項１、２、４のいずれかに記載のエレベータの制御装置。

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