JP2002252902A

JP2002252902A - 電動機制御装置および電気車電動機の制御方法

Info

Publication number: JP2002252902A
Application number: JP2001048998A
Authority: JP
Inventors: Shinji Wakao; 真治若尾; Keiichiro Kondo; 圭一郎近藤; Koichi Matsuoka; 孝一松岡
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2002-09-06
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: JP4627902B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、回生制御時に生じる電気系
の持続振動現象を抑制することである。【解決手段】振動抑制制御部は、現在の、ｑ軸電流指
令値Ｉ_sq ^*及びフィルタコンデンサ電圧Ｖ_fに基づいて、
動作点が最大トルク領域内に存在するか、絞り込み領域
内に存在するかを確認する。絞り込み領域内に存在する
と判断した場合には、絞り込み領域内におけるｑ軸電流
指令値Ｉ_sq ^*を絞り込む割合は変化させずに、定常値の
みを変化させる。また、変化させる方向は、ｑ軸電流指
令値Ｉ_sq ^*を減少させる（“０”に向かわせる）方向と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動機制御装置およ
び電気車電動機の制御方法に係り、詳細には電力回生時
における電気車電動機の制御に関する。

【０００２】

【発明の背景】省エネルギーや省メンテナンスを目的と
して、電気車のブレーキに回生ブレーキを使用するのが
一般的になりつつある。しかし、回生ブレーキの使用に
は、回生負荷が十分にあることが前提となる。即ち、例
えば、直流電気鉄道における主な回生負荷は、他の力行
車であることから、他の力行車が少ない時間帯や閑散線
区、或いは他の力行車が遠方に存在する場合等において
は、十分な回生ブレーキ力を得ることができない。

【０００３】図１を参照してより具体的に説明する。図
１は電気車の主回路モデルを示す図である。図１におい
て、電気車１００が回生ブレーキをかけている場合、電
気車２００が回生負荷となる。しかし、電気車２００が
力行していない場合等、回生電力に対する回生負荷が不
足する軽負荷回生時には、インバータ１１０の直流側電
圧に相当するフィルタコンデンサＣ_fのフィルタコンデ
ンサ電圧Ｖ_fが上昇する。そして、フィルタコンデンサ
電圧Ｖ_fが規定値を超えると、インバータ１１０の過電
圧保護動作によりインバータ１１０の運転が停止され、
回生ブレーキを中断する回生失効に至る。

【０００４】このため、軽負荷回生時においても、フィ
ルタコンデンサ電圧Ｖ_fが、過電圧保護動作の規定値を
超えないように、回生ブレーキを継続する軽負荷回生制
御の実現が望まれており、その技術が種々開発されてい
る。

【０００５】本件発明者は、上記軽負荷回生制御時にお
いて、ある特異な事象が発生することを発見し、この事
象を抑制すべく本発明を考案したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】その特異な事象とは、
軽負荷回生制御時に電気系の持続振動現象が生じること
である。図１５（ａ）は、その現象が発生した際のフィ
ルタコンデンサ電圧Ｖ_fを示す図であり、同図（ｂ）
は、ｄ−ｑ軸座標系における電動機のｑ軸電流を示す図
である。

【０００７】尚、軽負荷回生制御を行った場合と行わな
い場合とにおけるフィルタコンデンサ電圧Ｖ_fの推移を
図１６に示す。同図（ａ）は、軽負荷回生制御を行わな
かった場合、同図（ｂ）は軽負荷回生制御を行った場合
のフィルタコンデンサ電圧Ｖ _fの推移を示す図である。
同図により、軽負荷回生制御時に上記事象が生じること
が分かる。

【０００８】本発明の課題は、回生制御時に生じる電気
系の持続振動現象を抑制することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、フィルタコンデンサ電圧
（例えば、図３のＶ_f）が所与の電圧条件（例えば、図
３のＶ_flim以下か否か）を充足するか否かを判定し、充
足すると判定した場合には電動機制御電流（例えば、ｑ
軸電流そのものであってもよいし、ｑ軸電流指令値であ
ってもよい。）を定常値（例えば、図３の定常値）と
し、充足しないと判定した場合には電動機制御電流を前
記フィルタコンデンサ電圧に応じた値として出力する、
電力回生時の電気車電動機を制御する電動機制御装置で
あって、前記所与の電圧条件を充足しないと判定した場
合に、前記定常値を変更する第１の変更手段（例えば、
図８の振動抑制制御部１１４）を備えることを特徴とし
ている。

【００１０】また、請求項５記載の発明は、電力回生時
における電気車電動機の制御方法であって、フィルタコ
ンデンサ電圧が所与の電圧条件を充足するか否かを判定
する判定工程と、前記所与の電圧条件を充足すると判定
した場合に電気車電動機の制御電流を定常値とし、充足
しないと判定した場合に電気車電動機の制御電流を前記
フィルタコンデンサ電圧に応じた値とする制御電流決定
工程と、を含むとともに、前記所与の電圧条件を充足し
ないと判定した場合に、前記定常値を変更する第１の変
更工程を含むことを特徴としている。

【００１１】この請求項１または５記載の発明によれ
ば、電動機制御電流の定常値を変更するだけで、発明の
実施の形態や実施例に記載の通り、電力回生時の制御動
作が動的に安定な範囲で最大トルクを発生する領域を拡
大せしめ、電力回生時に発生する電気系の持続振動現象
を抑制することができる。

【００１２】即ち、より具体的な手法として、請求項２
記載の発明のように、請求項１記載の発明の電動機制御
装置における第１の変更手段を、前記定常値の絶対値を
低減させる方向に、前記定常値を変更するように構成し
てもよい。

【００１３】定常値の変更の方向は、定常値の絶対値を
増大させる方向と、低減させる方向とがある。両方向に
変更することは可能ではあるが、最大トルク領域を拡大
せしめ、電気系の持続振動現象を抑制するためには、低
減させる方向であることが直接的かつ効果的である。

【００１４】但し、電気系の持続振動現象を抑制するた
めに、電動機制御電流の定常値を一方的に変更すること
は、実際の回生電力量が回生可能な最大電力量以下にな
る可能性がある。そこで、請求項３または６記載の発明
のように、更に、定常値を変更する手段または工程を含
めることが望ましい。

【００１５】即ち、請求項３記載の発明のように、請求
項１または２に記載の電動機制御装置において、前記所
与の電圧条件を充足すると判定した場合に、前記定常値
を変更する第２の変更手段（例えば、図８の回生電力保
持制御部１１６）を備えるように構成してもよい。

【００１６】また、請求項６記載の発明のように、請求
項５記載の電気車電動機の制御方法において、前記電圧
条件を充足すると判定した場合に、前記定常値を変更す
る第２の変更工程を含むこととしてもよい。

【００１７】この請求項３または６記載の発明によれ
ば、従来における電動機制御電流は、フィルタコンデン
サ電圧が所与の出力条件を充足すると判定した場合、常
に定常値は一定となっていたが、その場合であっても定
常値を変更する。

【００１８】具体的には、請求項４記載の発明のよう
に、請求項３記載の発明の電動機制御装置における第２
の変更手段は、前記フィルタコンデンサ電圧または車両
速度が下降した場合に、前記定常値の絶対値を増大させ
る方向に、前記定常値を変更する。

【００１９】このように構成することにより、フィルタ
コンデンサ電圧が所与の出力条件を充足すると判定した
場合であっても、回生可能な最大電力量となるように定
常値を調整することが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明を適用
した電気車の軽負荷回生制御について詳細に説明する。

【００２１】まず、本件発明者が発見・究明した、軽負
荷回生制御において生じる電気系の持続振動現象の原因
について説明し、その上で、当該現象を抑制するための
実施例について説明する。また、本実施の形態において
想定する主回路のモデルは、上記発明の背景等において
用いたものと同じであるため、同一の図面（図１）を用
いるとともに、他の図面においても同一部分には同一符
号を用いて説明する。

【００２２】図１の主回路モデルにおいて、軽負荷回生
制御を行う電気車は電気車１００であり、回生負荷に相
当するのが電気車２００である。電気車１００は、電動
機１２０と、電動機１２０を駆動・制御するインバータ
１１０と、インバータ１１０に並列に接続されたフィル
タコンデンサＣ_fと、インバータ１１０に直列に接続さ
れたフィルタリアクトルＬ_f及びフィルタ抵抗Ｒ_fと、を
有している。電気車１００と電気車２００は、共に架線
３００に接続されており、整流器Ｄを含む変電所４００
から電力が給電されている。尚、電気車１００が回生ブ
レーキをかけている際には、電気車１００の回生電力
が、架線３００を介して電気車２００に給電されること
となる。また、架線３００には、電気車１００と電気車
２００間のき電系の抵抗として、抵抗Ｒ_lとインダクタ
ンスＬ_lが生じる。

【００２３】図２は、電気系の持続振動現象を解析する
ために用いた解析モデルを示す回路図である。図２にお
ける各部は、図１における同一符号の各部に対応してい
る。尚、変電所４００は整流器Ｄと電圧源Ｖ_dcで、力行
車２００は抵抗Ｒ_bとした。

【００２４】更に、この解析モデルに用いた回路方程式
について説明する。

【００２５】電動機１２０の回路方程式は次式の通りで
ある。

【数１】

【００２６】但し、負荷は十分大きいものとし、回転子
速度は一定であることとした。また、Ｒ_sは巻線抵抗、
Ｌ_sd、Ｌ_sqはｄ軸、ｑ軸のインダクタンス、ω_m0は回転
子速度、Ψ_Fは速度起電力定数、Ｎは極対数である。

【００２７】インバータ１１０の回路方程式は次式の通
りである。

【数２】

【００２８】但し、電動機１２０を永久磁石同期電動機
と想定したため、インバータ１１０は電圧形３レベルＰ
ＷＭインバータとし、理想的な電力変換器とした。ま
た、ηはインバータ効率である。

【００２９】図２の内、電気車１００を除いた直流側の
回路モデルの回路方程式は、整流器ＤがＯＮの状態とＯ
ＦＦの状態とで異なる。即ち、電気車１００の回生電力
量等に応じて、整流器ＤがＯＮ／ＯＦＦ切り替わるた
め、異なる回路方程式となる。

【００３０】整流器ＤがＯＮの状態の、直流側の回路モ
デルの回路方程式は次式の通りである。

【数３】

【００３１】また、整流器ＤがＯＦＦの状態の、直流側
の回路モデルの回路方程式は次式の通りである。

【数４】

【００３２】尚、Ｒ_tはフィルタリアクトル抵抗Ｒ_fとき
電系の抵抗Ｒ_lを合成したもの、Ｌ_tはフィルタリアクト
ルのインダクタンスＬ_fとき電系のインダクタンスＬ_lを
合成したもの、Ｃ_fはフィルタコンデンサ容量、Ｒ_bは力
行車２００を表す等価負荷抵抗である。

【００３３】インバータ１１０の電流制御に係る回路方
程式は次式の通りである。

【数５】

【００３４】但し、両式とも、右辺第１項及び第２項は
通常のＰＩ制御器とし、右辺第３項はｄ−ｑ軸成分相互
干渉の補償成分を表している。また、（９）式の右辺第
４項は界磁磁束による誘起電圧の補償成分を表してい
る。また、ＰＩ制御器のゲインはそれぞれ以下のように
定めた。

【数６】

【００３５】ここで、軽負荷回生制御について説明す
る。軽負荷回生制御とは、フィルタコンデンサ電圧Ｖ_f
の上昇に応じて図３に示すようにｑ軸電流Ｉ_qの指令値
Ｉ_sq ^*を絞り込む制御である。図３は、軽負荷回生制御
におけるｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*と、フィルタコンデンサ
電圧Ｖ_fとの関係について示す図である。同図におい
て、Ｖ_flimは絞り込みを開始する閾値となる電圧であ
り、以下、フィルタコンデンサ電圧Ｖ_fがＶ_flim以下の
領域を「最大トルク領域」、Ｖ_flimを超える領域を「絞
り込み領域」という。

【００３６】回生ブレーキをかけている間は、電気車の
速度に応じたトルク（起電力）が電動機１２０にかか
り、これが回生電力となって架線３００に戻される。最
大トルク領域とは、その速度において電動機１２０に生
じ得る最大トルクを、回生電力として架線３００に戻す
ことができる領域であり、この領域においては、ｑ軸電
流指令値Ｉ_sq ^*は定常値となる（同図においては、便宜
的に“−１”として示している）。しかし、回生負荷が
小さい（抵抗Ｒ_bが大きい）場合には、回生電力が消費
されないため、その電力がフィルタコンデンサに蓄えら
れることとなる。そのため、フィルタコンデンサ電圧Ｖ
_fに応じて、ｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*を絞り込む必要が生じ
る。即ち、回生失効に至らしめるインバータ１１０の過
電圧保護動作を行わせないように、その判断基準となる
閾値Ｖ_flimは定められ、このＶ_flimを超えた場合には、
徐々にｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*を絞り込むのが絞り込み領
域である。

【００３７】軽負荷回生制御における回路方程式は次式
の通りである。

【数７】

【００３８】但し、Ｉ_rは絞り込みが行われていない時
の電流指令値、Ｖ_fmaxは絞り込み終了電圧である。解析
においてはＶ_f＞Ｖ_fmax領域（絞り込み領域）の振動現
象への寄与は小さいものと仮定し、Ｖ_flim＜Ｖ_f≦Ｖ
_fmax領域と併せてＶ_f＞Ｖ_flim領域（絞り込み領域）と
した。

【００３９】また、解析対象のシステムには、非線形要
素であるインバータ１１０が含まれ、更に整流器Ｄや軽
負荷回生制御のＯＮ／ＯＦＦによって回路構成が変化す
る非線形・時変系のシステムであるため、以下に示すよ
うな４つのモードに分割して解析した。モード１：絞り込み領域＆整流器Ｄ“ＯＮ” モード２：絞り込み領域＆整流器Ｄ“ＯＦＦ” モード３：最大トルク領域＆整流器Ｄ“ＯＮ” モード４：最大トルク領域＆整流器Ｄ“ＯＦＦ”

【００４０】更に、テイラー展開を用いて線形化するこ
とによって、（１２）式を状態ベクトルとした状態方程
式で表し、各モードにおける定常解と極を求めた。

【数８】

【００４１】図４は、各モードと、各モードの定常解と
を示す図であり、図５は、各モードにおけるフィルタコ
ンデンサ電圧Ｖ_fと架線電流Ｉ_fとを示す図である。ま
た、図６は、各モードにおける状態方程式の極を示す図
である。

【００４２】上記の解析結果を纏めて図７に示す。ま
ず、図４に示す通り、定常解の所在が当該モードの範囲
内となったのはモード２の場合だけである。また、図６
に示す通り、実部が正の極を有するモード１およびモー
ド２は不安定である。

【００４３】したがって、システムの動作点は何れのモ
ードにおいても整定せず、各モード間を遷移することと
なり、持続振動現象が生じていたと考えられる。

【００４４】

【実施例】上述した通り、動的に安定であるのは最大ト
ルク領域のみであるが、最大トルク領域では定常解が存
在しない。そこで、定常解が最大トルク領域内に存在す
るように制御することにより、持続振動現象を抑制する
ように回生時制御を行うこととしたのが、本発明であ
る。以下その実施例について説明する。

【００４５】図８は、電気車電動機を、ｄ−ｑ軸の電流
および電圧指令値によってベクトル制御する、ベクトル
制御演算器（不図示）に含まれる、本発明に係る回生時
制御部１１２の制御ブロック図である。尚、ベクトル制
御演算器自体は、インバータ１１０内に構成されていて
もよいし、インバータ１１０に電流指令値等を出力する
構成として、インバータ１１０とは別個の回路として構
成されていてもよい。

【００４６】回生時制御部１１２は、電力回生時（即
ち、回生ブレーキ使用時）に動作する機能部であり、ベ
クトル制御演算器内で、コンピュータ制御等により実行
される機能部を指すものである。回生時制御部１１２
は、現在のｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*と、フィルタコンデン
サ電圧Ｖ_fとを入力し、所与の制御演算を行って、最適
化したｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*を出力するものであり、回
生時制御部１１２には、さらに、振動抑制制御部１１４
と、回生電力保持制御部１１６とが含まれる。

【００４７】振動抑制制御部１１４は、持続振動現象を
抑制するための機能部である。図１２を参照してより詳
細に説明する。振動抑制制御部１１４は、現在の、ｑ軸
電流指令値Ｉ_sq ^*及びフィルタコンデンサ電圧Ｖ_fに基づ
いて、動作点が最大トルク領域内に存在するか、絞り込
み領域内に存在するかを確認する。最大トルク領域内に
存在する場合には、図３を参照して説明した従来の回生
時制御と同様に、定常値のｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*を出力
する。しかし、絞り込み領域内に存在すると判断した場
合には、図９に示すように、絞り込み領域内におけるｑ
軸電流指令値Ｉ _sq ^*を絞り込む割合は変化させずに、定
常値のみを変化させる。また、変化させる方向は、ｑ軸
電流指令値Ｉ_sq ^*を減少させる（“０”に向かわせる）
方向である。より具体的には、当初のｑ軸電流指令値Ｉ
_sq ^*の値を便宜的に“−１”とし、これに一定の係数、
例えば“０．９”を乗じることにより、ｑ軸電流指令値
Ｉ _sq ^*を決定する。

【００４８】また、新たな定常値に基づいて、Ｖ_flimが
整定される。即ち、絞り込み領域内におけるｑ軸電流指
令値Ｉ_sq ^*を絞り込む割合は変化しないため、その絞り
込む割合と、新たな定常値とから、新たなＶ_flimが決定
されることとなる（図９参照）。

【００４９】従って、振動抑制制御部１１４によって、
ｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*を絞り込む割合は変化せず、定常
値のみが変更されるため、最大トルク領域が拡大され、
動作点が常に最大トルク領域内に存在するように回生制
御動作が行われることとなる。このため、動的に安定な
状態で回生制御を行うことができる。

【００５０】回生電力保持制御部１１６は、回生電力を
一定に保持するための制御を行う機能部である。回生ブ
レーキにより、電動機の回転子の速度が低下すると、回
生電力が低減する。すると、フィルタコンデンサ電圧Ｖ
_fも減少することとなるが、動作点はｑ軸電流指令値Ｉ
_sq ^*を定常値としたまま最大トルク領域内を推移するこ
ととなる（図１０（ａ）参照）。しかし、このことは、
回生可能な最大電力よりも、実際の回生電力が低いこと
を意味する。即ち、ｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*が、当初の定
常値のままであれば問題ないが、回生時制御を行うと、
振動抑制制御部１１４により、フィルタコンデンサＶ_f
の上昇に対応した定常値（当初の定常値よりも低い値）
に設定されることとなる。このため、この定常値を上げ
る余裕、即ち、回生電力を高める余力があることにな
る。回生電力保持制御部１１６は、最大トルク領域にお
けるｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*を変化させ、常に回生可能な
最大電力を回生する制御を行う。

【００５１】図１０を参照して具体的に説明する。図１
０（ａ）は、回生電力保持制御部１１６による制御前の
回生制御パターンを示す図、図１０（ｂ）は、回生電力
保持制御部１１６による制御後の回生制御パターンを示
す図である。回生電力保持制御部１１６は、回生電力の
保持制御を行う前の、フィルタコンデンサ電圧Ｖ_fと、
ｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*とを一時記憶し、これらの値から
回生電力量を算出する（図１０（ａ）の網掛け部分の面
積に相当する。）。そして、フィルタコンデンサ電圧Ｖ
ｆが低下したとき、算出済みの回生電力量が一定となる
ように、ｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*を逆算する（図１０
（ｂ）の網掛け部分の面積が、同図（ａ）の網掛け部分
の面積と同一となるようにｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*を算出
する。）。そして、算出した新たなｑ軸電流指令値Ｉ_sq
^*を定常値とする。

【００５２】尚、回生電力量の算出において、より簡便
な方法としては、フィルタコンデンサ電圧Ｖ_fと、ｑ軸
電流指令値Ｉ_sq ^*とを乗算した値が一定値となるように
制御する方法が考えられる。また、速度の低下に応じて
Ｉ_sq ^*を増加する方法もある。

【００５３】このように回生電力保持制御部１１６によ
って、回生電力が常時最大値となるように制御が施され
るため、省エネルギーおよび省メンテナンスに優れた回
生時制御を行うことが可能である。

【００５４】次に、回生時制御部１１２の動作を図１１
を参照して説明する。図１１は、回生時制御部１１２の
制御動作の流れを示すフローチャートである。

【００５５】図１１において、回生制御が開始される
と、まず、フィルタコンデンサ電圧Ｖ _fと、ｑ軸電流指
令値Ｉ_sq ^*とに基づいて、振動抑制制御部１１４が動作
点が絞り込み領域内に存在するか否かを判断する（ステ
ップＳ１）。そして、絞り込み領域内に存在すると判断
した場合には、振動抑制制御部１１４は、ｑ軸電流指令
値Ｉ_sq ^*の定常値を変更して、最大トルク領域の拡大を
図る（ステップＳ２）。

【００５６】次いで、回生電力保持制御部１１６が、新
たなｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*と、フィルタコンデンサ電圧
Ｖ_fとに基づいて、回生可能な最大電力量を算出する
（ステップＳ３）。

【００５７】ステップＳ３の処理の後、或いは、ステッ
プＳ１において動作点が絞り込み領域内に存在しないと
判断された後、回生電力保持制御部１１６は、フィルタ
コンデンサ電圧Ｖ_fが下降しているか否かを判断する
（ステップＳ４）。下降していると判断した場合には、
予め求めていた回生可能な最大電力量に基づいて、当該
電力量を保持するためのｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*へ、定常
値を変更する（ステップＳ５）。

【００５８】そして、ステップＳ５の処理の後、或い
は、ステップＳ４においてフィルタコンデンサ電圧Ｖ_f
が下降していないと判断された場合、回生時制御部１１
２は、回生制御を終了するか否かを判断し（ステップＳ
６）、回生制御を継続する場合には、引き続きステップ
Ｓ１〜ステップＳ６の処理を実行する。

【００５９】次に、本実施例を適用した後の実験結果を
図１２〜図１４に示す。図１２は、本実施例適用前後
の、フィルタコンデンサ電圧Ｖ_fの推移を示す図であ
り、同図（ａ）が本実施例適用前の実験結果を、同図
（ｂ）が本実施例適用後の実験結果を示すものである。
フィルタコンデンサ電圧Ｖ_fの持続振動現象が抑制され
ている様子が分かる。

【００６０】図１３は、本実施例適用前後の、ｑ軸電流
Ｉ_sqの推移を示す図であり、同図（ａ）が本実施例適用
前の実験結果を、同図（ｂ）が本実施例適用後の実験結
果を示すものである。ｑ軸電流Ｉ_sqの持続振動現象が抑
制されている様子が分かる。

【００６１】図１４は、本実施例適用後の、回転子速度
及び回生電力の推移を示す図である。回生ブレーキによ
り回転子速度が低下していくが、回生電力は最大電力を
保つように制御されている様子が分かる。

【００６２】なお、本発明は、上記実施例の内容に限定
されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
適宜変更可能であり、例えば、ｑ軸電流指令値Ｉ_sq ^*を
制御することによって間接的にｑ軸電流を制御すること
として説明したが、ｑ軸電流を直接制御することとして
もよい。また、誘導電動機や直流電動機に適用してもよ
い。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、回生制御時、殊に軽負
荷回生制御時における電気系の持続振動現象を抑制する
ことができ、さらに、回生可能電力の範囲で最大の回生
電力を均一に保つことをも可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気車の主回路モデルを示す図。

【図２】図１の解析モデルを示す図。

【図３】軽負荷回生制御の一般的な制御パターンを示す
図。

【図４】電気系の持続振動現象の発生要因を説明するた
めの図。

【図５】図４に示す各モードにおけるフィルタコンデン
サ電圧と架線電流とを示す図。

【図６】図４に示す各モードにおける状態方程式の極を
示す図。

【図７】電気系の持続振動現象の発生要因を説明するた
めの図。

【図８】ベクトル制御演算器に含まれる回生時制御部の
機能ブロック図。

【図９】振動抑制制御部の制御動作を説明するための
図。

【図１０】回生電力保持制御部の制御動作を説明するた
めの図。

【図１１】回生時制御部の制御動作を示すフローチャー
ト。

【図１２】本実施例適用前後のフィルタコンデンサ電圧
の推移を示す図。

【図１３】本実施例適用前後のｑ軸電流の推移を示す
図。

【図１４】本実施例適用後の回転子速度及び回生電力の
推移を示す図。

【図１５】（ａ）は、電気系の持続振動現象発生時のフ
ィルタコンデンサ電圧を示す図。（ｂ）は、電気系の持
続振動現象発生時のｑ軸電流を示す図。

【図１６】（ａ）は、軽負荷回生制御を行わなかった場
合のフィルタコンデンサ電圧を示す図。（ｂ）は、軽負
荷回生制御を行った場合のフィルタコンデンサ電圧を示
す図。

【符号の説明】

１００、２００電気車１１０インバータ１１２回生時制御部１１４振動抑制制御部１１６回生電力保持制御部１２０電動機

フロントページの続きＦターム(参考） 5H115 PA03 PA10 PC02 PG01 PI03 PI29 PU02 PU09 PU10 PV09 QI04 QN03 QN11 RB26 SE03 TO13 5H530 AA03 AA06 AA12 BB24 CC14 CD34 CE16 DD03 DD04 EE05 EF03 5H576 AA01 BB05 CC01 DD02 DD04 DD07 EE01 EE09 EE11 EE18 FF04 HB02 JJ03 JJ26 LL24 LL28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルタコンデンサ電圧が所与の電圧条件
を充足するか否かを判定し、充足すると判定した場合に
は電動機制御電流を定常値とし、充足しないと判定した
場合には電動機制御電流を前記フィルタコンデンサ電圧
に応じた値として出力する、電力回生時の電気車電動機
を制御する電動機制御装置であって、前記所与の電圧条件を充足しないと判定した場合に、前
記定常値を変更する第１の変更手段を備えることを特徴
とする電動機制御装置。
【請求項２】請求項１において、前記第１の変更手段は、前記定常値の絶対値を低減させ
る方向に、前記定常値を変更することを特徴とする電動
機制御装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記所与の電圧条件を充足すると判定した場合に、前記
定常値を変更する第２の変更手段を備えることを特徴と
する電動機制御装置。
【請求項４】請求項３において、前記第２の変更手段は、前記フィルタコンデンサ電圧が
下降または車両速度が低下した場合に、前記定常値の絶
対値を増大させる方向に、前記定常値を変更することを
特徴とする電動機制御装置。
【請求項５】電力回生時における電気車電動機の制御方
法であって、フィルタコンデンサ電圧が所与の電圧条件を充足するか
否かを判定する判定工程と、前記所与の電圧条件を充足すると判定した場合に電気車
電動機の制御電流を定常値とし、充足しないと判定した
場合に電気車電動機の制御電流を前記フィルタコンデン
サ電圧に応じた値とする制御電流決定工程と、を含むとともに、前記所与の電圧条件を充足しないと判定した場合に、前
記定常値を変更する第１の変更工程を含むことを特徴と
する電気車電動機の制御方法。
【請求項６】請求項５において、前記電圧条件を充足すると判定した場合に、前記定常値
を変更する第２の変更工程を含むことを特徴とする電気
車電動機の制御方法。