电梯的制动器控制装置 【技术领域】
本发明涉及电梯的制动器控制装置。
背景技术
以往的电梯的制动器控制装置如下述专利文献1所述，制动器控制装置通过控制电梯的制动器线圈的端子间电压来进行制动器的动作控制，该制动器控制装置具有：第1接点，其连接在所述制动器线圈和对所述端子间电压进行斩波控制的斩波电路之间；和放电电路，其由包括电阻与电容性元件的并联电路的电路构成，该放电电路与所述制动器线圈并联连接，以便在该第1接点断开时使所述制动器线圈的电流回流。
根据这种制动器控制装置，能够使制动器在电梯紧急停止时即刻动作，同时能够降低在紧急停止时产生于接点的浪涌电压。
另外，以往的电梯的制动器控制装置如下述专利文献2所述，制动器控制装置对来自交流电源部的交流电压进行整流，并通过接点部件将整流电压施加给制动器线圈，由此在进行制动器释放动作时，使强制励磁期间中的施加电压为高电压，并通过接点部件的接通/断开动作，把之后的保持期间中的施加电压设为低电压，该制动器控制装置具有：作为交流电源部的单相交流电源；由进行整流的整流二极管(block diode)以及作为接点部件的第1和第2接点构成的串联连接体；与第2接点并联连接的分压电阻；和与制动器线圈并联连接的续流二极管，将制动器线圈的一端侧经由串联连接体与单相交流电源的一端侧连接，将制动器线圈的另一端侧直接与单相交流电源的另一端侧连接，在强制励磁期间中，把第1和第2接点双方设为接通状态，在保持期间中只把所述第1接点设为接通状态。
根据这种制动器控制装置，作为接点部件，能够使用容量小于直流负载切断接点的交流负载切断接点。并且，能够省略分压电阻，或者在必须使用分压电阻时也能够使用容量较小的分压电阻。
专利文献1：日本特开2003-81543号公报
专利文献2：日本特开2004-262582号公报
但是，在专利文献1记载的上述制动器控制装置中，在斩波电路出现接通故障时，必须利用第1接点切断流向制动器线圈的直流电流，所以存在第1接点变大型的问题。
另外，在专利文献2记载的上述制动器控制装置中，由于不对施加给制动器线圈的电压进行斩波，所以存在像国际公开WO2004/028945号公报公开的那样、难以降低制动器的动作声音的问题。
【发明内容】
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种电梯的制动器控制装置，其利用半导体开关元件对施加给制动器线圈的电压进行接通/断开，在该半导体开关元件出现接通故障时，也能够减小用于切断流向制动器线圈的电流的接点的切断容量。
第一发明的电梯的制动器控制装置，通过控制电梯的制动器线圈的端子间电压来进行制动器的动作控制，该电梯的制动器控制装置的特征在于，具有：变压器，其一次绕组的一端与直流电源连接，并且其具有二次绕组；半导体开关单元，其与该变压器的一次绕组的另一端连接，并且对施加给该变压器的所述直流电压进行接通/断开；整流单元，其对由所述变压器的二次绕组产生的交流电压进行整流；和制动器线圈，其从该整流单元的输出端经由接点与所述二次绕组连接。
第二发明的电梯的制动器控制装置优选具有：第1回流单元，其在接点闭合的状态下，使在半导体开关单元进行断开动作时流向制动器线圈的第1电流回流；和第2回流单元，其在所述接点断开时，使流向所述制动器线圈地第2电流回流，同时使所述第2电流衰减的时间比所述第1电流短。由此，例如在接点由闭合变为断开时，流向制动器线圈的电流迅速衰减。因此，能够使电梯迅速停止。
第三发明的电梯的制动器控制装置中的接点优选只在电梯紧急停止时由闭合变为断开。
根据本发明具有以下效果，能够利用半导体开关元件对施加给制动器线圈的电压进行接通/断开，在该半导体开关元件出现接通故障时，也能够减小用于切断流向制动器线圈的电流的接点的切断容量。
【附图说明】
图1是表示本发明的一个实施方式的电梯的制动器控制装置的整体图。
图2是图1所示的制动器驱动部的内部结构图。
图3是表示图2所示的制动器的控制的波形图，图3(A)是制动器线圈电流波形图、图3(B)是控制信号的波形图、图3(C)是变压器的一次绕组电压的波形图、图3(D)是变压器的二次绕组电压的波形图、图3(E)是制动器线圈的端子电压波形图、图3(F)是流向场效应晶体管的电流的波形。
图4是表示本发明的另一实施方式的制动器驱动部的内部结构图。
标号说明
25变压器；25a一次绕组；25b二次绕组；27半导体开关元件；31整流二极管；33常开接点；47第1回流二极管；52制动器线圈；101第2回流二极管；103第1回流电阻。
【具体实施方式】
实施方式1
利用图1和图2说明本发明的一个实施方式。图1是表示本发明的一个实施方式的电梯的制动器控制装置的整体图，图2是图1所示的制动器驱动部的内部结构图。
在图1中，电梯的控制装置具有通过无保险丝断路器4与三相交流电源3连接的电动机控制部5。电动机控制部5形成为向三相电动机9施加可变电压可变频率的三相交流电压，并驱动三相电动机9使绳轮13旋转，由此使挂在绳轮13上的绳索15上下移动，使固定在绳索15的一端的对重17、固定在绳索15的另一端的轿厢19升降。
三相电动机9被制动器10约束/释放，制动器10形成为通过对施加给制动器线圈52的电压进行斩波控制，由制动器驱动部20控制流向制动器线圈52的电流。制动器驱动部20经由无保险丝断路器4与三相交流电源3连接，并根据来自制动器控制部40的指令信号而动作。
在图2中，制动器驱动部20具有：三相全波整流电路21，其经由无保险丝断路器4与三相交流电源3连接，并且对该三相交流电源3进行三相全波整流；和电容器23，其使三相全波整流电路21的输出电压变平滑，并且降低电路的高频阻抗。另外，制动器驱动部20具有：变压器25，其一次绕组25a的一端与电容器23的正侧连接，同时变压器25具有被绝缘的二次绕组25b；和作为半导体开关单元的增强型N沟道MOSFET(以下称为半导体开关元件)27，其漏极与变压器25的一次绕组25a的另一端连接，源极与三相全波整流电路21的负侧连接。半导体开关元件27的栅极与制动器控制部40连接，半导体开关元件27形成为在该栅极的电压高时，半导体开关元件27接通，在栅极的电压低时半导体开关元件27断开。
电压调节部29与变压器25的一次绕组25a的两端连接。电压调节部29形成为施加使在半导体开关元件27接通/断开时的变压器25的一次绕组25a的平均电压为零的交变电压，以便抑制在半导体开关元件27切断时由于流向一次绕组25a的励磁电流而产生的浪涌电压，并且防止变压器25的磁场偏移。其中，所说平均电压为零，如图2所示，是指在半导体开关元件27接通/断开时，在时间t1的期间，在变压器25的一次绕组25a中产生正侧的电压E+，在时间t2的期间产生负侧的电压E-。此时，使正侧的电压值E+与产生电压的时间t1之积、与负侧的电压值E-与产生电压的时间t2之积相等，即E+×t1＝E-×t2。
制动器线圈52经由对所得到的交流电压进行半波整流的整流二极管31、和一方与整流二极管31的阴极连接的电磁接触器的常开接点33，与变压器25的二次绕组25b连接，回流二极管47与制动器线圈52并联连接，该回流二极管47用于抑制在常开接点33由闭合变为断开时产生的制动器线圈52的反电动势。
在此，设置常开接点33是为了在电梯异常时可靠切断流向制动器线圈52的电流并约束制动器10，使轿厢19停止，以确保安全。
下面，说明如上所述构成的制动器驱动部20的各个部分的关系式。首先，在把二次绕组25b的端子电压(二次电压)设为V2时，变压器25的一次绕组25a和二次绕组25b之间存在下式所示的关系。
V2＝(N2/N1)·V1...(1)
其中，N2：二次绕组的匝数，N1：一次绕组的匝数，V1：一次绕组的端子电压(一次电压)
并且，在把励磁电流设为I1’时，流过一次绕组的一次电流I1与流过二次绕组的二次电流I2的关系如下式所示。
I1＝(N2/N1)·I2+I1’...(2)
并且，在把三相全波整流电路的输出端子电压设为Ed时，流过变压器25的励磁电流I1’如下式所示。
I1’＝(Ed/L1)·Ton ...(3)
其中，Ton：PWM周期内的开关元件的接通时间。
另外，制动器线圈52的平均端子电压VBav如下式所示。
VBav＝(N2/N1)·Ed·Don-VD·(1-Don)...(4)
VD：回流二极管的端子电压
Don：归一化地表示PWM载波周期内的开关元件接通的时间的比例的值，称为接通比例。
在把制动器线圈52的电阻设为RB时，流过制动器线圈52的电流IBK如下式所示。
IBK＝VBav/RB ...(5)
<半导体开关元件27的故障>
在驱动制动器线圈52的开关元件27出现接通或断开故障时，也能够按照下面所述，容易地利用常开接点33切断流向制动器线圈52的电流。
·断开故障
由于不能向变压器25的一次绕组25a施加交变电压，所以二次绕组25a不产生电压。因此，能够容易地利用常开接点33切断流向制动器线圈52的电流，由此能够约束制动器10。
·接通故障
在半导体开关27出现接通故障的初期，电流流过变压器25的一次绕组25a，制动器线圈52间的平均电压上升。但是，由于与变压器25的一次绕组25a的接通时间成比例地增加的电流分量持续增加，所以变压器25的磁性体产生磁饱和。由此，二次绕组25b的电压下降。因此，能够通过利用常开接点33容易地切断流向制动器线圈52的电流，由此来约束制动器10。
利用图1～图3说明如上所述构成的电梯的制动器控制装置的动作。图3是表示图1所示的电梯的制动器控制装置的动作的时序图。
首先，轿厢19停止，在制动器10制动电动机9的状态下，在产生轿厢呼梯时，使常开接点33由断开变为闭合，然后利用电动机控制部5使电动机9旋转并起动轿厢19，并且使半导体开关元件27接通/断开，如图3(c)所示，产生变压器25的一次电压。在变压器25的二次绕组25b中，由于互感作用，如图3(d)所示，产生二次电压，并通过整流二极管31对制动器线圈52施加正极侧的方形波。使较大的电流流向制动器线圈52并强制励磁，使制动器10从约束状态释放。强制励磁区间是图示的a和b期间。
接着，在从强制励磁起经过一定时间后，进行使小于强制励磁时的电流的电流流向制动器线圈52的保持动作。保持动作区间是图示的c和d期间。在从保持动作起经过一定时间后，制动器10释放。在该状态下，使小于强制励磁时的电流的电流即保持电流流向制动器线圈52，以保持制动器10的释放状态。并且，在轿厢19接近目标楼层后，利用电动机控制部5使电动机9从恒速开始减速并停止，并且制动器控制部40使指令信号停止，使半导体开关元件27断开。在半导体开关元件27断开后，流向制动器线圈52的电流流向回流二极管47并衰减，并且制动器10从释放变为约束，并约束电动机9。
实施方式2
利用图4说明本发明的另一实施方式。图4是表示另一实施方式的制动器驱动部的内部结构图。在图4中，用与图2相同的标号表示相同部分，并省略说明。
在图4中，制动器的驱动部120将作为第1回流单元的第1回流二极管101的阴极侧与整流二极管31的阴极侧连接，将第1回流二极管101的阳极侧与变压器25的二次绕组25b的另一端连接，同时也与制动器线圈52的另一端连接。第2回流二极管47通过第2回流电阻103与制动器线圈52连接。
另外，第2回流单元由第2回流二极管47和第2回流电阻103构成。
参照图3和图4说明如上所述构成的制动器控制装置的动作。
<通常时>
在通常时，制动器10由释放向束缚的转变是根据来自制动器控制部40的电压指令信号使半导体开关元件27断开，并切断施加给变压器25的一次绕组25a的电压。由此，变压器25的二次绕组25b的输出电压成为零。并且，流向制动器线圈52的第1电流经由第1回流二极管101而流动，并通过制动器线圈52的电阻而消耗能量，电流衰减，制动器10从释放变为约束。
<异常时>
在异常时，制动器10由释放向约束的转变通过使常开接点33从闭合变为断开而实现，在常开接点33断开时，流向制动器线圈52的第2电流经由第2回流二极管47和第2回流电阻103而流动，能量被制动器线圈52的电阻和第2回流电阻103消耗，所以与通常时相比，电流快速衰减，制动器10从释放变为约束。
上述实施方式的电梯的制动器控制装置，通过控制电梯的制动器线圈52的端子间电压来进行制动器10的动作控制，该电梯的制动器控制装置具有：变压器25，其一次绕组25a的一端与直流电源连接，并具有二次绕组25b；半导体开关元件27，其与该变压器25的一次绕组25a的另一端连接，并且使施加给该变压器25的直流电压接通/断开；整流二极管31，其对由变压器25的二次绕组25b产生的交流电压进行整流；和制动器线圈52，其从该整流二极管31的输出端经由常开接点33与变压器25的二次绕组25b连接。
根据这种控制装置，可以通过半导体开关元件27对施加给制动器线圈52的电压进行接通/断开，并使制动器线圈52的端子电压可变，同时在该半导体开关元件27出现接通故障时，变压器25的磁场偏移，变压器25的二次绕组25b中只在短时间内产生电压，但马上就不再产生电压。因此，流向制动器线圈52的电流减小，所以在使常开接点33断开而切断该电流时，也能够减小常开接点33的切断容量。
并且，在该半导体开关元件27出现断开故障时，变压器25未被激励，所以变压器25的二次绕组25b中不产生电压。因此，流向制动器线圈52的电流也变小，所以在使常开接点33断开而切断该电流时，也能够减小常开接点33的切断容量。
并且，优选制动器控制装置具有：第1回流二极管101，其在常开接点33闭合的状态下，使在半导体开关元件27进行断开动作时流向制动器线圈52的第1电流回流；和第2回流二极管47及第2回流电阻103，它们在常开接点33断开时，使流向制动器线圈52的第2电流回流，同时使第2电流衰减的时间比第1电流短。由此，常开接点33只在电梯紧急停止时从闭合变为断开，流向制动器线圈52的电流迅速衰减。因此，电梯能够迅速应对紧急停止指令。
产业上的可利用性
本发明能够适用于电梯的制动器控制装置。