专利名称：电梯控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有对电梯的电动机进行驱动控制的电梯控制装置和高效地对多台电梯进行运行控制的群管理控制装置的电梯控制系统，尤其是涉及使电梯控制装置中使用的功率半导体元件的寿命老化分散的技术。
背景技术：
由于电梯控制装置需要频繁地反复对电梯轿厢进行起动和停止控制，所以电梯控制装置中使用的功率半导体元件因温度变化而反复经历功率循环(Power cycle)和热循环 (Thermal cycle)。在反复次数达到规定的次数后，功率半导体元件出现因热疲劳而损坏和破损的现象(功率循环寿命和热循环寿命)。功率半导体元件以外的继电器和接触器等的使用寿命根据0N/0FF的次数来推算。作为推算电梯控制装置中使用的零部件的使用寿命的现有技术，例如在专利文献 1和专利文献2中公开了相关的技术。在专利文献1所公开的技术中，获取卷扬机、电梯轿厢门、负载检测器、调速器等诊断对象设备的各种参数，通过对该等参数进行评价来判断和掌握设备的老化程度，以便在发生故障前采取措施。此外，在专利文献2中公开了一种对电梯的各个部分的状态进行诊断，并根据诊断结果对电梯进行远距离监视的系统，在该系统中， 诊断装置以适当的周期收集设备和零部件的各个监视项目的动作数据，并根据该等动作数据来预测监视项目变得不能使用的时期。在先技术文献专利文献专利文献1日本国专利特开2008-230742号公报专利文献2日本国专利特开2008-230781号公报
发明内容
在上述专利文献1和专利文献2所公开了的现有技术中，虽然公开了对构成电梯的各种装置的老化情况进行诊断，并在发生故障前进行维修和更换的方法，但在根据老化的情况来限制电梯运行，以延长使用寿命和使负载分散方面没有作出任何说明。此外，对功率半导体元件等寿命管理的难度大，并且需要一定供货期的零部件来说，现有的维修和更换方法并不是有效的解决方法。本发明的目的在于提供一种电梯控制系统，其针对采用群管理控制的电梯，计算构成变换器和逆变器的功率半导体元件的老化频率，并针对每台电梯实施分配限制等运行控制，由此能够使电梯的寿命老化分散化，并且一直到更换功率半导体元件为止，都能够在电梯的运行服务质量不会出现大幅度下降的情况下进行运行控制。解决方案为了解决上述课题，本发明主要采用了以下的结构。本发明的电梯控制系统具有多台电梯和群管理控制装置，所述多台电梯各自具有对电梯进行运行控制的电梯控制装置，所述群管理控制装置通过所述电梯控制装置对所述多台电梯实施运行控制，在所述电梯控制系统中，所述电梯控制装置具有变换器装置和逆变器装置以及PWM变换器和逆变器的驱动控制装置，所述变换器装置和逆变器装置具有功率半导体元件，并且与电梯驱动用电动机连接，所述PWM变换器和逆变器的驱动控制装置根据活动负载(Movable load)率、电梯速度反馈值和转矩指令值计算表示所述功率半导体元件的剩余寿命的老化频率，并在所述计算出的老化频率超过了阈值时，向所述群管理控制装置发送老化状态信号，其中所述活动负载率根据电梯轿厢的负载检测器的检测信号求出，所述电梯速度反馈值根据所述电梯驱动用电动机的编码器的检测信号求出，所述转矩指令值根据电梯速度指令值与所述电梯速度反馈值的差分求出，所述群管理控制装置在接收到所述老化状态信号时，对各台电梯控制装置进行管理控制，以便使所述多台电梯中的各台电梯的寿命老化分散化。此外，在所述电梯控制系统中，所述变换器装置的功率半导体元件的老化频率在所述活动负载率和所述电梯速度反馈值均超过了所述阈值时计算，所述逆变器装置的功率半导体元件的老化频率在所述转矩指令值超过了所述阈值时计算。并且，所述群管理控制装置对所述多台电梯中的各台电梯的分配、所述各台电梯的运行休止、所述各台电梯的加减速度的变更或者所述各台电梯的活动负载的限制进行管理和控制。发明效果根据本发明，计算变换器装置和逆变器装置中使用的功率半导体元件的老化频率，并根据该计算的结果，针对各台电梯实施运行分配限制、电梯加减速度的变更以及活动负载的限制等，由此能够抑制功率半导体元件的老化进一步加剧，并且能够在各台电梯之间使寿命老化分散化。一直到更换功率半导体元件为止，都能够在电梯的运行服务质量不会出现大幅度下降的情况下进行运行控制。
图1是本发明的实施方式所涉及的电梯控制系统的整体结构图。图2是表示本实施方式所涉及的电梯控制装置中的电动机控制装置的结构及其关联部分的图。图3是本实施方式所涉及的电梯控制装置中使用的功率半导体元件的元件寿命计算方法和元件老化均等化方法的说明图。图4是表示本实施方式所涉及的电梯控制装置的负载即电梯轿厢驱动用电动机的控制系统的基本图。图5是表示由本实施方式所涉及的电梯控制装置控制的电梯轿厢的速度指令值与电梯上下行驶楼层数之间关系的图。
具体实施例方式以下参照图1至图5对本发明的实施方式所涉及的电梯控制系统进行详细的说明。图1是本发明的实施方式所涉及的电梯控制系统的整体结构图，图2是表示本实施方式所涉及的电梯控制装置中的电动机控制装置的结构及其关联部分的图。
在图1和图2中，1表示群管理控制装置，2表示电梯门厅呼叫按钮，3表示电梯轿厢，4表示电梯分配控制系统，5表示电梯控制装置，6表示卷扬机，7表示电动机控制装置，8 表示电动机，9表示PWM变换器和逆变器的驱动控制装置，10表示变换器装置，11表示商用电源，12表示逆变器装置，13表示编码器，14表示电流检测器，15表示电动卷扬机，16表示电梯轿厢，17表示负载检测器，18表示功率半导体元件。在图1中，群管理控制装置1是具有电梯分配控制系统4的群管理控制装置，当设置在各个停靠楼层的电梯门厅呼叫按钮2中的任一个被进行了按压操作时，该电梯分配控制系统4以能够提高服务效率的方式分配其管理下的电梯中的特定电梯的轿厢3。群管理控制装置1与各台电梯控制装置5连接。各台电梯的卷扬机6由电动机控制装置7供给的可变频变压的三相交流电进行可变速控制。群管理控制装置1具有从各电梯控制装置5接收到异常信号时对任一台电梯进行运行限制的功能。在图2中，变换器装置10将从商用电源11供给的三相交流电源变换为具有任意功率的直流电源，逆变器装置12是与变换器装置10连接，将直流电源变换为任意的可变频变压的三相交流电源的装置。PWM变换器和逆变器的驱动控制装置9是接收来自检测电动机转速和位置等的编码器13和电流检测器14的信号，根据从设置在电梯轿厢16上的负载检测器17和编码器13获得的速度反馈值计算出转矩指令值，对电动卷扬机15进行速度反馈控制的驱动控制装置(电动机的反馈控制在后述部分参照图4进行说明)。PWM变换器和逆变器的驱动控制装置9具有根据发送给电动机8的转矩指令值、从负载检测器17获得的活动负载率以及从编码器13获得的速度反馈值计算功率半导体元件的剩余寿命，并且输出和显示剩余寿命的老化状态的功能。以下参照图4和图5对本发明的实施方式所涉及的电梯控制装置5的基本控制方式进行说明。图4是表示本实施方式所涉及的电梯控制装置的负载即电梯轿厢驱动用电动机的控制系统的基本图，图5是表示在本实施方式所涉及的电梯控制装置中控制的电梯轿厢的速度指令值与电梯上下行驶楼层数之间关系的图。如图4所示，用于驱动电梯轿厢3以使其上下移动的卷扬机6的电动机8的控制系统根据速度指令值Vtl与来自电动机8的编码器13的速度反馈值V之间的差分(包括系数K)计算电流指令值即转矩指令值^。在此，速度指令值Vtl如图5所示，在以恒定速度行驶的状态下，根据电梯轿厢升降时通过的楼层数事先决定，其中Vtl2表示最大值，V01表示最小值。如图4所示，计算出的电流指令值(转矩指令值)、与来自电流检测器14的电流反馈值i之间的偏差经由变换器装置10和逆变器装置12输入到电动机8，使电动机8产生电动机转矩，由此进行电梯的速度控制。以下参照图2和图3对本发明的实施方式所涉及的电梯控制系统的动作进行概述。构成图2所示的变换器和逆变器的各种功率半导体元件18的老化频率由变换器装置 10和逆变器装置12的驱动条件以及电动机8的负载条件决定，而无法单纯地根据电动机8 的起动次数和运行时间来计算使用寿命。像电梯那样活动负载不固定且频繁地反复进行起动和停止的设备，每台电梯的老化频率当然会不一样。以下参照图3对功率半导体元件18的使用寿命的计算方法以及向外部的群管理控制装置1的输出动作(功率半导体元件的老化频率超过了阈值时输出的输出信号)进行说明。首先说明变换器装置10中的功率半导体元件18的元件寿命计算方法。对由负载检测器17获得的活动负载率和由编码器13获得的速度反馈值都超过了各自的会对功率半导体元件18的寿命产生影响的阈值的次数进行计数，例如，对活动负载在25%以下或者 75%以上且速度反馈值达到额定速度的80%以上的次数进行计数，并在积算后将其存储在存储器中。当该计数值超过了预先设定的会对功率半导体元件18的寿命产生影响的阈值 (例如寿命计数值的70^^80^^90%)时，将各自的老化状态信号C发送到外部的群管理控制装置1中。以下说明逆变器装置12中的功率半导体元件18的元件寿命计算方法。对根据电梯轿厢3的速度指令值和由编码器13获得的速度反馈值算出的转矩指令值^超过了会对功率半导体元件18的寿命产生影响的阈值(例如额定值的75%以上、90%以上)的次数进行计数，并在积算后将其存储在存储器中。当该计数值超过了预先设定的阈值(例如寿命计数值的70^^80^^90% )时，将各自的老化状态信号I发送到外部的群管理控制装置1 中。以下对接收到老化状态信号C，I后的群管理控制装置1的对应措施进行说明。在具有高效地对多台电梯进行运行控制的群管理控制装置1的电梯中，在接收到老化状态信号C，I时，能够根据该信号的紧急程度来限制各台电梯对呼叫的运行分配，从而能够缓和老化的进程。此外，在老化状态没有得到改善的状态持续地存在的情况下，可以通过加减速度的变更指令或者相对于电梯的运行实施装载限制(例如将装载量限制为35% 65% ) 等来降低行驶转矩，由此能够缓和功率半导体元件的老化进程。在群管理控制装置1实施上述加减速度的变更和活动负载的限制(抑制功率半导体元件的老化进程的措施)等的对应措施时，并不一定要以多台电梯为前提，该等对应措施也可以适用于设置在建筑物内的电梯是单独的电梯的场合。在上述场合，当然也可以不通过群管理控制装置1来实施上述对应措施，而通过电梯控制装置5来实施上述对应措施。 此外，用于使寿命老化在多台电梯中的各台电梯之间分散化的对应措施即与电梯分配和运行休止等有关的对应措施的前提是必须设置有多台电梯，上述对应措施可以由对该等电梯群进行管理的群管理控制装置来实施。在以上的说明中，以通过群管理控制来实施运行限制的场合为例进行了说明，而在不进行群管理控制的单独设置的电梯控制装置中，则可以将老化状态信号发送到设置在管理室等中的监视盘或者远程监视中心。由此，能够对功率半导体元件的更换进行预测，能够确保采购零部件所需的时间，能够及时安排维修人员，能够为提高维修和保养的效率作出贡献。符号说明1群管理控制装置2 电梯门厅呼叫按钮3 电梯轿厢4 电梯分配控制系统5 电梯控制装置6卷扬机
7 电动机控制装置8 电动机9PWM变换器和逆变器的驱动控制装置10变换器装置
11商用电源
12逆变器转置
13编码器
14电流检测器
15电动卷扬机
16电梯轿厢
17负载检测器
18功率半导体元件
权利要求
1.一种电梯控制系统，其具有多台电梯和群管理控制装置，所述多台电梯各自具有对电梯进行运行控制的电梯控制装置，所述群管理控制装置通过所述电梯控制装置对所述多台电梯实施运行管理，所述电梯控制系统的特征在于，所述电梯控制装置具有变换器装置和逆变器装置以及变换器和逆变器的驱动控制装置，所述变换器装置和逆变器装置具有功率半导体元件，并且与电梯驱动用电动机连接，所述变换器和逆变器的驱动控制装置根据活动负载率、电梯速度反馈值和转矩指令值计算表示所述功率半导体元件的剩余寿命的老化频率，并在所述计算出的老化频率超过了阈值时，向所述群管理控制装置发送老化状态信号，其中所述活动负载率根据电梯轿厢的负载检测器的检测信号求出，所述电梯速度反馈值根据所述电梯驱动用电动机的编码器的检测信号求出，所述转矩指令值根据电梯速度指令值与所述电梯速度反馈值的差分求出，所述群管理控制装置在接收到所述老化状态信号时，对各台电梯控制装置进行管理控制，以便使所述多台电梯中的各台电梯的寿命老化分散化。
2.如权利要求1所述的电梯控制系统，其特征在于，所述变换器装置的功率半导体元件的老化频率在所述活动负载率和所述速度反馈值均超过了所述阈值时计算，所述逆变器装置的功率半导体元件的老化频率在所述转矩指令值超过了所述阈值时计算。
3.如权利要求1或者2所述的电梯控制系统，其特征在于，所述群管理控制装置对所述多台电梯中的各台电梯的分配、所述各台电梯的运行休止、所述各台电梯的加减速度的变更或者所述各台电梯的活动负载的限制进行管理和控制。
4.一种电梯控制装置，其对电梯进行运行控制，所述电梯控制装置的特征在于， 所述电梯控制装置具有变换器装置和逆变器装置以及变换器和逆变器的驱动控制装置，所述变换器装置和逆变器装置具有功率半导体元件，并且与电梯驱动用电动机连接，所述变换器和逆变器的驱动控制装置根据活动负载率、电梯速度反馈值和转矩指令值计算表示所述功率半导体元件的剩余寿命的老化频率，并在所述计算出的老化频率超过了阈值时，输出老化状态信号，其中所述活动负载率根据电梯轿厢的负载检测器的检测信号求出，所述电梯速度反馈值根据所述电梯驱动用电动机的编码器的检测信号求出，所述转矩指令值根据电梯速度指令值与所述电梯速度反馈值的差分求出，所述电梯控制装置根据所述老化状态信号的输出对所述电梯的加减速度的变更以及/ 或者所述电梯的活动负载的限制进行控制。
全文摘要
通过计算功率半导体元件的寿命老化，并针对每台电梯实施分配限制等运行控制来使电梯的寿命老化分散化。提供一种电梯控制系统，其具有各自具有电梯控制装置的多台电梯和对多台电梯进行运行管理的群管理控制装置，电梯控制装置具有使用功率半导体元件的变换器装置10和逆变器装置12以及变换器和逆变器的驱动控制装置9，变换器和逆变器的驱动控制装置9根据电梯轿厢的活动负载率、电梯速度反馈值以及根据电梯速度指令值与电梯速度反馈值的差分求出的转矩指令值计算功率半导体元件18的老化频率，并在老化频率超过了阈值时向群管理控制装置发送老化状态信号，群管理控制装置接收到老化状态信号时，对各台电梯控制装置进行管理控制，以便使多台电梯中的各台电梯的寿命老化分散化。
文档编号B66B1/18GK102556782SQ20111043210
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月21日 优先权日2010年12月22日
发明者保立尚史, 加藤可奈子, 大沼直人, 斋藤弘行, 石塚正人, 迫田友治 申请人:株式会社日立制作所