JP7657704B2 - Inverter control system and inverter control method - Google Patents
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Description
本発明は、インバータ制御システム及びインバータ制御方法に関する。 The present invention relates to an inverter control system and an inverter control method.
エレベーターなどの昇降機は、動力源として交流モータが使用されている。交流モータの作動状態を制御するためには、インバータで電源の電圧や周波数を変換することが行われている。例えば、ビルに設置されたエレベーターの場合、電力会社から給電される三相交流電源を、インバータで電圧や周波数を変換した上で、巻き上げ機を構成する交流モータに供給している。
三相交流電源の電圧や周波数をインバータで変換する場合、具体的には、三相交流電源をコンバータで直流電源に変換し、変換された直流電源をインバータで所望の電圧や周波数の交流電源とする。ここで、コンバータとインバータは基本的な構成を同じにすることができ、その場合動作方向が逆になっているだけである。以下の説明でインバータと述べた場合、特に区別して説明する場合を除いて、コンバータも含む。
Elevators and other elevators use AC motors as their power source. To control the operating state of AC motors, an inverter is used to convert the voltage and frequency of the power source. For example, in the case of an elevator installed in a building, the three-phase AC power source supplied by the power company is converted in voltage and frequency by an inverter before being supplied to the AC motor that constitutes the hoist.
When converting the voltage and frequency of a three-phase AC power supply using an inverter, specifically, the three-phase AC power supply is converted into DC power supply using a converter, and the converted DC power supply is converted into AC power supply of the desired voltage and frequency using an inverter. Here, the converter and the inverter can have the same basic configuration, in which case, the only difference is that the operating direction is reversed. In the following explanation, when the word "inverter" is used, it also includes the converter, unless a special distinction is made.
エレベーターなどの昇降機の電源制御用としてインバータを使用する場合、必要な電源容量に応じて、並列にインバータを複数段接続して、その複数のインバータで同時に処理を行うようにしている。すなわち、インバータはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)などの半導体スイッチで構成され、1つの半導体スイッチで通過可能な電流や電圧には制限があるため、複数個の並列接続で必要な電源容量を確保している。例えば、200kW出力のインバータを構成する場合、1つが50kW出力のインバータを4並列にして、200kWを確保している。 When using inverters to control the power supply of elevators and other lifting machines, multiple inverters are connected in parallel depending on the required power supply capacity, and the multiple inverters perform processing simultaneously. That is, inverters are made up of semiconductor switches such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), and since there is a limit to the current and voltage that can pass through a single semiconductor switch, multiple inverters are connected in parallel to ensure the required power supply capacity. For example, when configuring an inverter with an output of 200 kW, four inverters, each with an output of 50 kW, are connected in parallel to ensure 200 kW.
特許文献1には、電力変換装置としてのインバータの例についての記載がある。特許文献1には、インバータとしてのパワーモジュール内の配線に接続された複数のコンデンサに流れる電流を均一にして、インバータの発熱防止や寿命のばらつきを防止する技術が記載されている。 Patent document 1 describes an example of an inverter as a power conversion device. It describes a technology that makes uniform the current flowing through multiple capacitors connected to wiring in a power module that serves as an inverter, thereby preventing the inverter from generating heat and preventing variations in its lifespan.
特許文献1に記載されるように、インバータは使用状態によって発熱し、その発熱状態によっては、寿命を短くしてしまうという問題がある。
従来、多段接続されたインバータにおいて、それぞれのインバータの寿命の均等化や長寿命化が、十分に配慮されているとは言えなかった。
As described in Patent Document 1, the inverter generates heat depending on the state of use, and depending on the state of heat generation, there is a problem that the life of the inverter may be shortened.
Conventionally, in inverters connected in multiple stages, sufficient consideration has not been given to equalizing or extending the life span of each inverter.
特許文献1に記載された技術では、主回路に接続されるコンデンサの配線の工夫で、複数のコンデンサに流れる電流を均一にしているが、コンデンサの対処により行うことができる発熱防止には限りがあるため、より有効な対処が望まれていた。 In the technology described in Patent Document 1, the current flowing through multiple capacitors is made uniform by modifying the wiring of the capacitors connected to the main circuit, but there is a limit to how much heat can be prevented by dealing with the capacitors, so a more effective solution was desired.
本発明は、並列接続されたインバータの寿命の均等化や長寿命化を適切に行うことが可能なインバータ制御システム及びインバータ制御方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an inverter control system and an inverter control method that can appropriately equalize and extend the life spans of inverters connected in parallel.
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、N個(Nは2以上の整数)に並列接続されたインバータにより、昇降機を駆動するモータに電源を供給する構成とした上で、並列接続されたそれぞれのインバータを制御するインバータ制御システムにおいて、昇降機の積載量を検出する負荷検出部と、負荷検出部が検出した積載量と昇降機の速度に応じて必要な最大負荷電流を算出する最大負荷電流算出部と、最大負荷電流算出部が算出した最大負荷電流に応じて、N個に並列接続されたインバータの中で、モータに電源を供給するために作動させるインバータを、N個未満に制限するゲート指令部と、並列接続されたそれぞれのインバータの駆動時間と温度ストレスとを記憶する記憶部と、記憶部が記憶した駆動時間と温度ストレスとに基づいて、並列接続されたそれぞれのインバータの寿命を推定する寿命算出部と、を備え、モータに電源を供給するために作動させるインバータを、N個未満に制限する際に、最大負荷電流算出部が算出した最大負荷電流が、1個又は複数個のインバータを停止してモータを駆動可能な電流であるとき、ゲート指令部は、算出した最大負荷電流に応じて、1個又は複数個のインバータを停止させるようにし、ゲート指令部が1個又は複数個のインバータを停止させる際には、寿命算出部が算出した寿命が短いものから順に停止させるようにした。
In order to solve the above problems, for example, the configurations described in the claims are adopted.
The present application includes a number of means for solving the above problems. One example of such an inverter control system is an inverter control system for controlling each of N inverters (N being an integer of 2 or more) connected in parallel to supply power to a motor that drives an elevator, the inverter control system including a load detection unit that detects the load on the elevator, a maximum load current calculation unit that calculates a maximum load current required in accordance with the load detected by the load detection unit and the speed of the elevator, a gate command unit that limits the number of inverters to be operated to supply power to the motor to less than N among the N inverters connected in parallel in accordance with the maximum load current calculated by the maximum load current calculation unit, and a gate command unit that controls each of the inverters connected in parallel to supply power to the motor. The system includes a memory unit that stores the drive time and temperature stress of each inverter, and a life calculation unit that estimates the life of each inverter connected in parallel based on the drive time and temperature stress stored in the memory unit, and when the number of inverters operated to supply power to the motor is limited to less than N, if the maximum load current calculated by the maximum load current calculation unit is a current that allows the motor to be driven with one or more inverters stopped, the gate command unit stops one or more inverters in accordance with the calculated maximum load current, and when the gate command unit stops one or more inverters, the inverters are stopped in order of the shortest life calculated by the life calculation unit.
本発明によれば、最大負荷電流に応じて、並列接続された複数のインバータの中で、モータに電源を供給するために作動させるインバータを制限する処理が行われる。したがって、常に全てのインバータを作動させることがないので、結果的にインバータの長寿命化を図ることができる。また、制限するインバータを適切に選択することにより、インバータの寿命の均等化を図ることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, a process is performed to limit the inverters that are operated to supply power to the motor among a plurality of inverters connected in parallel according to the maximum load current. Therefore, since not all inverters are operated all the time, the life of the inverters can be extended. In addition, by appropriately selecting the inverters to be limited, the life of the inverters can be equalized.
Problems, configurations and effects other than those described above will become apparent from the following description of the embodiments.
以下、本発明の一実施の形態例(以下、「本例」と称する)のインバータ制御システムを、添付図面を参照して説明する。
本例のインバータ制御システムは、昇降機であるエレベーターの巻き上げ機に電源を供給するインバータ装置用のシステムである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An inverter control system according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "this embodiment") will be described below with reference to the accompanying drawings.
The inverter control system of this embodiment is a system for an inverter device that supplies power to a hoist of an elevator, which is a lifting machine.
[インバータ装置の構成]
図1は、インバータ装置100の回路構成を示す。また、図1には、インバータ装置100で電源が供給されるエレベーターの概略構成も記載されている。
インバータ装置100は、第1並列インバータ110、第2並列インバータ120、・・・、第N並列インバータ190(Nは2以上の整数)を備える。
[Configuration of inverter device]
Fig. 1 shows a circuit configuration of an
The
それぞれの並列インバータ110~190には、2つのインバータユニットが直列に接続されている。例えば、第1並列インバータ110は、2つのインバータユニット111、112が並列接続されている。インバータユニット111は、三相交流電源11を直流に変換するコンバータとして動作するものであり、U相、V相、W相のそれぞれで2つ、合計で6個の半導体スイッチ111-U1,111-U2,111-V1,111-V2,111-W1,111-W2を有する。
また、インバータユニット111には、直流に変換後の電源を平滑化するコンデンサ111-Cが接続されている。
なお、三相交流電源11とインバータユニット111との間には、電源フィルタ部12が接続されている。
Two inverter units are connected in series to each of the
In addition, a capacitor 111-C is connected to the
A power
インバータユニット112は、インバータユニット111で得られた直流を、三相交流電源に変換する動作を行うものであり、U相、V相、W相のそれぞれで2つ、合計で6個の半導体スイッチ112-U1,112-U2,112-V1,112-V2,112-W1,112-W2を有する。インバータユニット112にも、直流側にコンデンサ112-Cが接続されている。
第2並列インバータ120~第N並列インバータ190も、同様に、2つのインバータユニット121、122~191、192を備える。例えば、第2並列インバータ120のインバータユニット121は、6個の半導体スイッチ121-U1,121-U2,121-V1,121-V2,121-W1,121-W2を有して、三相交流電源を直流電源に変換する動作を行う。また、第2並列インバータ120のインバータユニット122は、6個の半導体スイッチ122-U1,122-U2,122-V1,122-V2,122-W1,122-W2を有して、直流電源を三相交流電源に変換する動作を行う。
Similarly, the second
さらに、第N並列インバータ190のインバータユニット191は、6個の半導体スイッチ191-U1,191-U2,191-V1,191-V2,191-W1,191-W2を有して、三相交流電源を直流電源に変換する動作を行う。また、インバータユニット192は、6個の半導体スイッチ192-U1,192-U2,192-V1,192-V2,192-W1,192-W2を有して、直流電源を三相交流電源に変換する動作を行う。
Furthermore, the
第2並列インバータ120~第N並列インバータ190の、それぞれ2つのインバータユニット121,122~191,192についても、コンデンサ121-C,122-C~191-C,192-Cが接続されている。
Capacitors 121-C, 122-C to 191-C, 192-C are also connected to the two
それぞれのインバータユニット111,112~191,192に配置された半導体スイッチ(121-U1など)は、IGBTなどの半導体素子で構成され、後述するインバータ制御部200(図4)によりオン・オフが制御される。この場合、各並列インバータ110~190の三相交流電源を得るインバータユニット112~192のオン・オフ制御により、エレベーター駆動用の電圧や周波数に設定される。
The semiconductor switches (121-U1, etc.) arranged in each of the
各並列インバータ110~190のインバータユニット112~192で得られた三相交流電源は、リアクトル13を介して、エレベーターの巻き上げ機としてのモータ(例えば三相同期電動機)14に供給される。 The three-phase AC power obtained by the inverter units 112-192 of each parallel inverter 110-190 is supplied via a reactor 13 to a motor (e.g., a three-phase synchronous motor) 14 that serves as the elevator hoist.
ここで、エレベーター側の構成を簡単に説明すると、モータ14の回転に連動して回転する網車15には、主ロープ16が巻き掛けられている。主ロープ16の一端には乗りかご17が接続され、他端には釣合い錘19が接続され、モータ14の回転により乗りかご17が昇降する。乗りかご17には、乗りかご17の積載量を検出する負荷検出部としての荷重センサ18が設置されている。
なお、インバータ装置100は、例えばエレベーターの機械室などに設置されている。
To briefly explain the elevator configuration, a
The
[インバータ装置の配置例]
図2は、本例のインバータ装置100の配置例を示す。
図2の例のインバータ装置100は、第1並列インバータ110~第4並列インバータ140の4並列構成とした場合である。
各並列インバータ110~140は、2つのインバータユニットを備えるため、合計で8つのインバータユニット111~141,112~142を有する。
[Example of inverter device placement]
FIG. 2 shows an example of the layout of the
The
Each of the
ここで、本例のインバータ装置100は、図2に示すように、8つのインバータユニット111~141,112~142を、制御盤109に縦に積み上げた配置にしている。すなわち、図2の例では、上から、インバータユニット111,121,131,141,112,122,132,142の順に配置されている。但し、図2に示すユニットの配置状態は一例であり、その他の配置順としてもよい。
As shown in FIG. 2, the
それぞれのインバータユニット111,112,121,122,131,132,141,142は、6個の半導体スイッチ(図2では不図示)を備え、ユニットごとに3個の冷却ファンが取り付けられている。
例えば、インバータユニット111には、冷却ファン111-F1,111-F2,111-F3が取り付けられている。同様に、インバータユニット121~141,112~142についても、各ユニットの符号の末尾に「F1,F2,F3」を付与して示す冷却ファンが取り付けられている。なお、各インバータユニット111~142の左右の端には、取手101が取り付けられている。
Each of the
For example, cooling fans 111-F1, 111-F2, and 111-F3 are attached to the
そして、コンバータとして動作する4つのインバータユニット111,121,131,141は、端子部102の3つの端子102U,102V,102Wと並列に接続されている。この端子部102の3つの端子102U,102V,102Wは、図1に示す三相交流電源11側に接続される。
The four
また、インバータとして動作する4つのインバータユニット112,122,132,142は、端子部103の3つの端子103U,103V,103Wと並列に接続されている。この端子部103の3つの端子103U,103V,103Wは、図1に示すモータ14側に接続される。
なお、各並列インバータ110~140は、出力可能な最大電流を同じ値に設定してある。
Further, the four
The
[インバータユニットの構成]
図3は、1つのインバータユニット111の構成を示す斜視図である。
他のインバータユニット112~142も、インバータユニット111と同様の構成になっている。
インバータユニット111は、ヒートシンクを兼ねたフレーム107の前面側に、3つの冷却ファン111-F1,111-F2,111-F3が取り付けられている。そして、インバータユニット111は、6個の半導体スイッチ111-U1,111-U2,111-V1,111-V2,111-W1,111-W2を有している。本例においては、2in1タイプのIGBTモジュールを用いた場合のインバータユニットの構成であるが、1in1や6in1といったタイプのものを用いても構わない。また、インバータユニット111には、コンデンサ111-Cなどが配置されている。フレーム107の前面側の左右の端部には、取手101が取り付けられている。
[Configuration of inverter unit]
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of one
The
The
そして、フレーム107の上部の前面側には、三相交流側の端子104-U,104-V,104-Wが配置され、フレーム107の上部の後面側には、直流側の端子105-P,105-Nが配置されている。
コンバータとして作動するインバータユニット111の場合、三相交流側の端子104-U,104-V,104-Wは、三相交流電源11(図1)に接続される。なお、インバータとして作動するインバータユニット121の場合には、三相交流側の端子104-U,104-V,104-Wは、モータ14側に接続される。
直流側の端子105-P,105-Nは、同じ並列インバータ110のインバータユニット112の直流側の端子(不図示)に接続される。
Three-phase AC side terminals 104-U, 104-V, 104-W are arranged on the upper front side of
In the case of the
The DC side terminals 105 -P, 105 -N are connected to DC side terminals (not shown) of the
[インバータ制御部とエレベーター制御部の構成]
図4は、本例のインバータ装置100を制御するインバータ制御部200と、エレベーター制御部300の構成を示す。ここでは、図4に示すように、インバータ装置100は4つの並列インバータ110~140を備えた構成とする。
[Configuration of inverter control unit and elevator control unit]
4 shows the configuration of the
インバータ装置100の各半導体スイッチ111-U1,111-V1,・・・は、インバータ制御部200のゲート指令部201による制御でオン・オフする。ゲート指令部201は、エレベーター制御部300から供給される乗りかご17の積載量や速度指令等に基づいて、対応したモータ14の駆動用の電圧や周波数に変換するように、各半導体スイッチ111-U1,111-V1,・・・のオン・オフにより三相交流電源11を制御する。
Each semiconductor switch 111-U1, 111-V1, ... of the
ここで、本例の場合、ゲート指令部201は、荷重センサ18が検出した乗りかご17の積載量に応じた最大負荷電流に基づいて、4つの並列インバータ110~140の中の作動させるインバータを選択する処理を行う。作動させるインバータを選択する処理の詳細は、図5で後述する。
In this example, the
また、インバータ制御部200は、インバータ駆動時間/温度ストレス記憶部202を備える。インバータ駆動時間/温度ストレス記憶部202は、4つの並列インバータ110~140のそれぞれについて、作動させた駆動時間と、それぞれの温度ストレスの状態を記憶する。温度ストレスは、4つの並列インバータ110~140の作動状態から算出するか、あるいは、各並列インバータ110~140に配置した不図示の温度センサにより取得する。
The
さらに、インバータ制御部200は、寿命算出部203を備える。寿命算出部203は、インバータ駆動時間/温度ストレス記憶部202に記憶されたインバータ駆動時間と温度ストレスに基づいて、各並列インバータ110~140の寿命を個別に算出する。なお、寿命算出部203が寿命を算出する場合には、インバータ駆動時間と温度ストレスの双方を参照するのが好ましいが、いずれか一方を参照するだけでもよい。
The
寿命算出部203が算出した各並列インバータ110~140の寿命の情報は、ゲート指令部201に供給される。
ゲート指令部201は、作動させる並列インバータ110~140を選択する際に、各並列インバータ110~140の寿命の情報に基づいて、作動するインバータを選定する。
Information on the life span of each of the
When selecting the
エレベーター制御部300は、負荷検出部301と最大負荷電流算出部302とを備える。
負荷検出部301は、荷重センサ18の検出データから、乗りかご17の積載量を検出する。すなわち、負荷検出部301は、乗りかご17の負荷検出処理を行う。
最大負荷電流算出部302は、乗りかご17の昇降速度と、負荷検出部301が検出した積載量(積載率)とに応じて、最大負荷電流を算出する。つまり、最大負荷電流算出部302は、最大負荷電流算出処理を行う。算出した最大負荷電流の情報は、インバータ制御部200に供給される。
The
The
The maximum load
[インバータ制御部による制御処理]
図5は、インバータ制御部200がインバータ装置100をオン・オフ制御する際に、作動させる並列インバータ110~140を選択する処理を示すフローチャートである。
なお、図5のフローチャートに示すINV1は、4個の並列インバータ110~140の中で、寿命算出部203が算出した1番目に余寿命が短い並列インバータである。
同様に、INV2,INV3,INV4は、それぞれ4個の並列インバータ110~140の中で、寿命算出部203が算出した2番目、3番目、4番目に余寿命が短い並列インバータである。また、I_loadは、最大負荷電流算出部302で算出された最大負荷電流であり、I_maxは、1単位の各並列インバータ110~140が出力可能な最大電流である。
[Control process by inverter control unit]
FIG. 5 is a flowchart showing a process for selecting the
It should be noted that INV1 shown in the flowchart of FIG. 5 is the parallel inverter having the shortest remaining life calculated by the
Similarly, INV2, INV3, and INV4 are parallel inverters having the second, third, and fourth shortest remaining lives, respectively, among the four
まず、インバータ制御部200のゲート指令部201は、最大負荷電流算出部302から伝送された必要な最大負荷電流I_loadと、並列インバータ110~140の中の1個のインバータが出力可能な最大電流I_maxとを比較する。具体的には、ゲート指令部201は、[出力可能最大電流I_max<必要な最大負荷電流I_load/4]の条件を満たすか否か判断する(ステップS11)。
First, the
ステップS11で、必要な最大負荷電流I_loadを4分の1にした1個分の電流が、1個の並列インバータが出力可能な最大電流I_maxを超えるとき(ステップS11のYes)、インバータ制御部200は、過電流を検出する(ステップS12)。この過電流を検出したときには、インバータ制御部200は、エレベーター制御部300に過電流と通知する。
In step S11, when the current of one inverter, which is one-fourth the required maximum load current I_load, exceeds the maximum current I_max that one parallel inverter can output (Yes in step S11), the
過電流を受信したエレベーター制御部300は、乗りかご17内の乗客に対して、定員超過で降車を促すアナウンスを実行し、過電流状態が解消されるまで、乗りかご17の駆動を規制する(ステップS13)。乗りかご17の駆動を規制した後、ゲート指令部201はステップS11の判断に戻る。
なお、ステップS13では、インバータ制御部200はインバータ装置100の駆動を停止する処理のみを行い、降車を促すアナウンスの処理は、エレベーター制御部300側で積載量(積載率)を検出することにより、独立して行うようにしてもよい。
The
In step S13, the
そして、ステップS11で、必要な最大負荷電流I_loadを4分の1にした1個分の電流が、1個の並列インバータが出力可能な最大電流I_maxを超えていない場合(ステップS11のNo)、ゲート指令部201はステップS14の処理を行う。すなわち、ゲート指令部201は、出力可能最大電流I_maxが、[必要な最大負荷電流I_load/4≦出力可能最大電流I_max<必要な最大負荷電流I_load/3]の条件を満たすか否かを判断する(ステップS14)。
In step S11, if the current of one inverter, which is one-fourth the required maximum load current I_load, does not exceed the maximum current I_max that one parallel inverter can output (No in step S11), the
ステップS14で、出力可能最大電流I_maxが、最大負荷電流I_loadを4分の1にした1個分の負荷電流以下で、最大負荷電流I_loadを3分の1にした1個分の負荷電流を超えるとき(ステップS14のYes)、ゲート指令部201はステップS15の処理を行う。すなわち、ゲート指令部201は、4個の並列インバータ110,120,130,140を全て作動するように選択して、4個の並列インバータ110,120,130,140をオン・オフ制御して、モータ14に駆動用電源を供給する(ステップS15)。このステップS15の制御により、モータ14が停止するまでの駆動処理が行われる。
In step S14, when the maximum outputtable current I_max is equal to or less than one load current equal to one-fourth the maximum load current I_load and exceeds one load current equal to one-third the maximum load current I_load (Yes in step S14), the
また、ステップS14で、出力可能最大電流I_maxが、最大負荷電流I_loadを3分の1にした1個分の負荷電流を超えないとき(ステップS14のNo)、ゲート指令部201はステップS16の判断を行う。すなわち、ゲート指令部201は、出力可能最大電流I_maxが、[必要な最大負荷電流I_load/3≦出力可能最大電流I_max<必要な最大負荷電流I_load/2]の条件を満たすか否かを判断する(ステップS16)。
In addition, in step S14, when the maximum possible output current I_max does not exceed one load current obtained by dividing the maximum load current I_load by one third (No in step S14), the
ステップS16で、出力可能最大電流I_maxが、最大負荷電流I_loadを3分の1にした1個分の負荷電流以下で、最大負荷電流I_loadを2分の1にした1個分の負荷電流を超えるとき(ステップS16のYes)、ゲート指令部201はステップS17の処理を行う。すなわち、ゲート指令部201は、4個の並列インバータ110,120,130,140の内の3個の並列インバータINV2,INV3,INV4をオン・オフ制御して、モータ14に駆動用電源を供給する(ステップS17)。並列インバータINV2,INV3,INV4は、駆動時間と温度ストレスから余寿命が2番目、3番目、4番目に短い3つの並列インバータである。このステップS17の制御により、モータ14が停止するまでの駆動処理が行われる。
In step S16, when the maximum outputtable current I_max is equal to or less than one load current obtained by dividing the maximum load current I_load by one third and exceeds one load current obtained by dividing the maximum load current I_load by half (Yes in step S16), the
また、ステップS16で、出力可能最大電流I_maxが、最大負荷電流I_loadを2分の1にした1個分の負荷電流を超えないとき(ステップS16のNo)、ゲート指令部201はステップS18の判断を行う。すなわち、ゲート指令部201は、出力可能最大電流I_maxが、[必要な最大負荷電流I_load/2≦出力可能最大電流I_max<必要な最大負荷電流I_load]の条件を満たすか否かを判断する(ステップS18)。
In addition, in step S16, when the maximum possible output current I_max does not exceed one load current obtained by dividing the maximum load current I_load by half (No in step S16), the
ステップS18で、出力可能最大電流I_maxが、最大負荷電流I_loadを2分の1にした1個分の負荷電流以下で、最大負荷電流I_loadを超えるとき(ステップS18のYes)、ゲート指令部201はステップS19の処理を行う。すなわち、ゲート指令部201は、4個の並列インバータ110,120,130,140の内の2個の並列インバータINV3,INV4をオン・オフ制御して、モータ14に駆動用電源を供給する(ステップS17)。
並列インバータINV3,INV4は、駆動時間と温度ストレスから余寿命が3番目、4番目に短い2つの並列インバータである。このステップS19の制御により、モータ14が停止するまでの駆動処理が行われる。
In step S18, when the maximum possible output current I_max is equal to or less than one load current that is half the maximum load current I_load and exceeds the maximum load current I_load (Yes in step S18), the
The parallel inverters INV3 and INV4 are the two parallel inverters with the third and fourth shortest remaining lives in terms of drive time and temperature stress. By the control in step S19, drive processing is performed until the
さらに、ステップS18で、出力可能最大電流I_maxが、1個分の負荷電流以下であるとき(ステップS18のNo)、ゲート指令部201はステップS20の処理を行う。すなわち、ゲート指令部201は、4個の並列インバータ110,120,130,140の内の1個の並列インバータINV4をオン・オフ制御して、モータ14に駆動用電源を供給する(ステップS20)。並列インバータINV4は、駆動時間と温度ストレスから余寿命が4番目に短い(すなわち余寿命が最も長い)並列インバータである。このステップS20の制御により、モータ14が停止するまでの駆動処理が行われる。
Furthermore, in step S18, when the maximum outputtable current I_max is equal to or less than the load current of one inverter (No in step S18), the
[インバータ制御部による制御を行うことの効果]
本例のインバータ制御部200が、図5に示す制御処理を行うことで、インバータ装置100は、駆動時の積載量や速度に応じた最大負荷電流に基づいて、並列接続されたインバータの中で、モータに電源を供給するために作動させるインバータを制限する処理が行われる。
[Effect of performing control by the inverter control unit]
The
例えば、最も積載量が少ない状況では、1個の並列インバータINV4だけが作動する。このため、残りの3個の並列インバータINV1~INV3は停止し、それだけインバータの長寿命化を図ることができる。そして、積載量が増えて最大負荷電流が増えることで、停止するインバータの数が少なくなり、最も積載量が多い状況では、全ての並列インバータINV1~INV4を使った駆動が行われる。 For example, when the load is at its lightest, only the parallel inverter INV4 operates. As a result, the remaining three parallel inverters INV1 to INV3 are stopped, which extends the lifespan of the inverters. As the load increases and the maximum load current increases, the number of inverters that are stopped decreases, and when the load is at its heaviest, operation is performed using all of the parallel inverters INV1 to INV4.
また、作動を停止させるインバータは、そのときの各並列インバータの駆動時間と温度ストレスから余寿命が短いものを優先して選ぶため、インバータの寿命の均等化を図ることができる。
さらに、温度ストレスが少ないインバータを優先的に選ぶことで、変換効率が高いインバータを選ぶことになり、インバータ装置100による駆動用電源の変換効率の向上を図ることができる。
Furthermore, the inverter to be stopped is selected by giving priority to the inverter with the shortest remaining life based on the driving time and temperature stress of each parallel inverter at that time, so that the lives of the inverters can be equalized.
Furthermore, by giving priority to selecting an inverter that is subject to less temperature stress, an inverter with high conversion efficiency can be selected, and the conversion efficiency of the driving power supply by the
[変形例]
なお、ここまで説明した実施の形態例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
例えば、図5のフローチャートでは、4個の並列インバータ110~140を備えた場合の処理を説明したが、本発明は、N個(Nは2以上の整数)の並列インバータを備えた場合に、同様の処理で作動させるインバータを選択する処理に適用が可能である。
また、図2に示す各インバータユニット111~142の配置についても一例であり、その他の構成でもよい。
[Modification]
It should be noted that the embodiment examples described so far have been described in detail in order to explain the present invention in an easily understandable manner, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described.
For example, the flowchart in FIG. 5 describes the process for a case in which four
Further, the arrangement of the
また、上述した実施の形態例では、エレベーターのモータに電源を供給するインバータ装置の制御に適用したが、エレベーター以外の昇降機のモータに適用してもよい。例えば、エスカレーターなどの昇降機のモータに電源を供給するインバータ装置の制御に適用してもよい。また、昇降機以外でも、負荷の変動が大きいモータに電源を供給するインバータ装置の制御に適用した場合に、インバータ装置の長寿命化を図れる効果がある。 In the above-described embodiment, the invention is applied to the control of an inverter device that supplies power to an elevator motor, but it may also be applied to motors in elevators other than elevators. For example, it may be applied to the control of an inverter device that supplies power to a motor in an elevator such as an escalator. In addition, when applied to the control of an inverter device that supplies power to a motor with large load fluctuations other than an elevator, it has the effect of extending the life of the inverter device.
また、図4に示す構成図では、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものだけを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 In addition, the configuration diagram shown in Figure 4 shows only the control lines and information lines that are considered necessary for explanation, and does not necessarily show all control lines and information lines in the product. In reality, it can be assumed that almost all components are interconnected.
11…三相交流電源、12…電源フィルタ部、13…リアクトル、14…モータ、15…網車、16…主ロープ、18…荷重センサ、19…釣合い錘、100…インバータ装置、101…取手、102,103…端子部、102U,102V,102W…端子、103…端子部、103U…端子、104-U,104-V,104-W,105-P,105-N…端子、107…フレーム、109…制御盤、110~190…並列インバータ、111,112,121,122,131,132,141,142…インバータユニット
111-C,112-U1…コンデンサ、111-F1,111-F2,111-F3…冷却ファン、111-U1,111-U2,111-V1,111-V2,111-W1,111-W2…半導体スイッチ、200…インバータ制御部、201…ゲート指令部、202…インバータ駆動時間/温度ストレス記憶部、203…寿命算出部、300…エレベーター制御部、301…負荷検出部、302…最大負荷電流算出部
11: Three-phase AC power supply, 12: Power supply filter section, 13: Reactor, 14: Motor, 15: Net pulley, 16: Main rope, 18: Load sensor, 19: Counterweight, 100: Inverter device, 101: Handle, 102, 103: Terminal section, 102U, 102V, 102W: Terminal, 103: Terminal section, 103U: Terminal, 104-U, 104-V, 104-W, 105-P, 105-N: Terminal, 107: Frame, 109: Control panel, 110 to 190: Parallel inverter, 111, 112, 121, 122, 131, 132, 141, 142... inverter units 111-C, 112-U1... capacitor, 111-F1, 111-F2, 111-F3... cooling fan, 111-U1, 111-U2, 111-V1, 111-V2, 111-W1, 111-W2... semiconductor switch, 200... inverter control unit, 201... gate command unit, 202... inverter drive time/temperature stress storage unit, 203... life calculation unit, 300... elevator control unit, 301... load detection unit, 302... maximum load current calculation unit
Claims (3)
前記昇降機の積載量を検出する負荷検出部と、
前記負荷検出部が検出した積載量と前記昇降機の速度に応じて、必要な最大負荷電流を算出する最大負荷電流算出部と、
前記最大負荷電流算出部が得た最大負荷電流に応じて、N個に並列接続された前記インバータの中で、前記モータに電源を供給するために作動させるインバータを、N個未満に制限するゲート指令部と、
並列接続されたそれぞれの前記インバータの駆動時間と温度ストレスとを記憶する記憶部と、
前記記憶部が記憶した駆動時間と温度ストレスとに基づいて、並列接続されたそれぞれの前記インバータの寿命を推定する寿命算出部と、を備え、
前記モータに電源を供給するために作動させる前記インバータを、N個未満に制限する際に、前記最大負荷電流算出部が算出した最大負荷電流が、1個又は複数個の前記インバータを停止して前記モータを駆動可能な電流であるとき、前記ゲート指令部は、算出した最大負荷電流に応じて、1個又は複数個の前記インバータを停止させるようにし、
前記ゲート指令部が1個又は複数個の前記インバータを停止させる際には、前記寿命算出部が算出した寿命が短いものから順に停止させる
インバータ制御システム。 An inverter control system in which N inverters (N is an integer of 2 or more) connected in parallel supply power to a motor that drives an elevator and control each of the parallel-connected inverters,
A load detection unit that detects a load amount of the elevator;
a maximum load current calculation unit that calculates a required maximum load current according to the load detected by the load detection unit and the speed of the elevator;
a gate command unit that limits the number of inverters to be operated to supply power to the motor, among the N inverters connected in parallel, to less than N in accordance with the maximum load current obtained by the maximum load current calculation unit;
A storage unit that stores a driving time and a temperature stress of each of the inverters connected in parallel;
a life calculation unit that estimates a life of each of the inverters connected in parallel based on the drive time and the temperature stress stored in the storage unit,
when limiting the number of the inverters operated to supply power to the motor to less than N, if the maximum load current calculated by the maximum load current calculation unit is a current capable of driving the motor by stopping one or more of the inverters, the gate command unit stops one or more of the inverters in accordance with the calculated maximum load current;
When the gate command unit stops one or more of the inverters, the gate command unit stops the inverters in order of the shortest lifespan calculated by the lifespan calculation unit.
Inverter control system.
請求項1に記載のインバータ制御システム。 The inverter control system according to claim 1 , further comprising: a limiting unit that limits the elevator when the maximum load current calculated by the maximum load current calculation unit exceeds a maximum load current when all of the N inverters connected in parallel are used.
前記昇降機の積載量を検出する負荷検出処理と、
前記負荷検出処理により検出した積載量と前記昇降機の速度に応じて、必要な最大負荷電流を算出する最大負荷電流算出処理と、
前記最大負荷電流算出処理により出した最大負荷電流に応じて、N個に並列接続された前記インバータの中で、前記モータに電源を供給するために作動させるインバータを、N個未満に制限するゲート指令処理と、
並列接続されたそれぞれの前記インバータの駆動時間と温度ストレスとを記憶する記憶処理と、
前記記憶処理により記憶した駆動時間と温度ストレスとに基づいて、並列接続されたそれぞれの前記インバータの寿命を推定する寿命算出処理と、を含み、
前記モータに電源を供給するために作動させる前記インバータを、N個未満に制限する際に、前記最大負荷電流算出処理で算出した最大負荷電流が、1個又は複数個の前記インバータを停止して前記モータを駆動可能な電流であるとき、前記ゲート指令処理では、算出した最大負荷電流に応じて、1個又は複数個の前記インバータを停止させるようにし、
前記ゲート指令処理で1個又は複数個の前記インバータを停止させる際には、前記寿命算出処理で算出した寿命が短いものから順に停止させる
インバータ制御方法。 An inverter control method for controlling each of N inverters (N being an integer of 2 or more) connected in parallel to supply power to a motor that drives an elevator, the method comprising:
A load detection process for detecting a load of the elevator;
a maximum load current calculation process for calculating a required maximum load current according to the load amount detected by the load detection process and the speed of the elevator;
a gate command process for limiting the number of inverters to be operated to supply power to the motor, among the N inverters connected in parallel, to less than N, in accordance with the maximum load current calculated by the maximum load current calculation process;
A storage process for storing the driving time and the temperature stress of each of the inverters connected in parallel;
A life calculation process of estimating a life of each of the inverters connected in parallel based on the drive time and the temperature stress stored by the storage process,
when limiting the number of the inverters operated to supply power to the motor to less than N, if the maximum load current calculated in the maximum load current calculation process is a current that allows the motor to be driven by stopping one or more of the inverters, the gate command process stops one or more of the inverters in accordance with the calculated maximum load current;
When one or more of the inverters are stopped in the gate command process, the inverters are stopped in order of the shortest life calculated in the life calculation process.
Inverter control method.
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