JP3246075B2

JP3246075B2 - 電気車の再粘着制御装置

Info

Publication number: JP3246075B2
Application number: JP12230393A
Authority: JP
Inventors: 道雄岩堀; 浩助油谷; 栄雄星野
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 2002-01-15
Anticipated expiration: 2017-01-15
Also published as: JPH06335106A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数の誘導電動機
（以下、単にモータともいう）を、その回転周波数を検
出または推定する手段と、インバータなどの電力変換装
置とを用いてすべり周波数制御する電気車の制御におい
て、駆動している車輪が空転または滑走したときにこれ
を正常な状態、つまり粘着状態にするための再粘着制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１５はかかる制御装置の従来例を示す
ブロックである。同図において、１はインバータなどの
電力変換装置、２は誘導電動機（モータ）、３はパルス
ジェネレータ（ＰＧ）、４は回転数（周波数）演算器、
５は空転／滑走検知器、６は指令絞り込み器、７は基準
周波数選択器で、これは４台のモータを１つの単位とし
て駆動する場合の例である。すなわち、全てのモータ２
にそれぞれＰＧ３を設け、このＰＧ３の出力信号から回
転数演算器４により各モータ２の回転周波数ｆｒ１〜ｆ
ｒ４を得るようにしている。なお、回転数演算器４には
駆動輪の径のばらつきによる全軸が粘着している場合の
回転周波数の差異分を、惰行中の回転周波数によって補
正する機能（車輪径補正機能）を付加する場合もある。

【０００３】回転周波数ｆｒ１〜ｆｒ４および力行／制
動の運転情報は、空転／滑走検知器５および基準周波数
選択器７に入力される。この基準周波数選択器７では普
通、力行時には回転周波数ｆｒ１〜ｆｒ４のうちの最低
周波数を、また制動時には回転周波数ｆｒ１〜ｆｒ４の
うちの最高周波数をそれぞれ基準周波数ｆｒ（ＲＥＦ）
として選択する。そして、空転／滑走検知器５では、以
下のような判定を行なう。すなわち、力行時に、ａ）ｆｒｉ−ｆｒ（ＲＥＦ）＞Ａの状態が一定時間以上持続したとき（ただし、Ａは空転
検知レベル１（定数）、ｉ＝１〜４）、第ｉ軸で空転が
生じているものと判定する。また、制動時に、ｂ）ｆｒ（ＲＥＦ）−ｆｒｉ＞Ｂの状態が一定時間以上持続したとき（ただし、Ｂは滑走
検知レベル１（定数）、ｉ＝１〜４）、第ｉ軸で滑走が
生じているものと判定する。

【０００４】また、ｆｒ１〜ｆｒ４の変化の傾きｄ（ｆ
ｒ１）／ｄｔ〜ｄ（ｆｒ４）／ｄｔを演算し、ｃ）ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ＞Ｃの状態が一定時間以上持続したとき（ただし、Ｃは空転
検知レベル２（定数）、ｉ＝１〜４）、第ｉ軸で空転が
生じているものと判定する。また、ｄ）−ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ＞Ｄの状態が一定時間以上持続したとき（ただし、Ｄは滑走
検知レベル２（定数）、ｉ＝１〜４）、第ｉ軸で滑走が
生じているものと判定する。

【０００５】指令絞り込み器６は空転／滑走検知器５か
ら空転／滑走検知信号を受けると、これにもとづき空転
または滑走を検知した軸のモータ電流指令値Ｉｍｉ^*、
すべり周波数指令ｆｓｉ^*の少なくとも一方を、特定の
パターンに従って絞り込むようにする。指令絞り込み器
６の出力としての指令Ｉｍｉ^*’，ｆｓｉ^*’は電力変
換装置１に与えられるので、電力変換装置１では少なく
とも検知した軸のモータ２のトルクを絞るように制御
し、再粘着が図られることになる。

【０００６】なお、４つのモータに対して個別にモータ
電流指令，すべり周波数指令を与えて制御する場合につ
いて説明したが、いくつかのモータを並列接続し、それ
らを１つの電流指令，すべり周波数指令で一括制御する
場合もある。このような場合にも、空転または滑走を検
知した軸の接続された電力変換装置１に対する電流指
令，すべり周波数指令を上述のように一定パターンで絞
り込むことにより、再粘着を図ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】空転や滑走した軸に繋
がるモータの回転周波数の挙動は、車輪とレールとの間
の粘着状態によって大きく異なり、千差万別である。そ
のため、再粘着制御を上述のように指令を特定のパター
ンで絞り込もうとすると、そのパターンを粘着状態が最
悪の場合を想定して、このような場合にも早く確実に再
粘着可能となるように、指令の絞り込みの量や傾きを大
きくしなければならない。その結果、比較的多く発生す
る粘着状態が最悪状態よりも良い場合の空転や滑走に対
し、急激なトルクの絞り込みによって車両の乗り心地が
悪くなったり、トルクの過剰な絞り過ぎによって加速性
能または減速性能が低下する、などの問題が発生する。
したがって、この発明の課題は空転または滑走による加
速または減速性能の低下を抑え、運行遅れを小さくして
乗り心地の改善を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、第１の発明では、少なくとも回転周波数を検出
または推定する手段を持ち、これと電力変換装置とによ
り複数の誘導電動機（モータ）をすべり周波数制御する
電気車の制御において、力行時には検出または推定され
る複数のモータの回転周波数のうちの最低周波数を、ま
た制動時には前記回転数のうちの最高周波数をそれぞれ
基準周波数として選択する基準周波数選択手段と、この
基準周波数と各モータの回転周波数との差をそれぞれ演
算する複数の減算器と、前記各モータの回転周波数の時
間変化率を演算する変化率演算器と、モータ電流指令ま
たは周波数指令の少なくとも一方の絞り込みの量または
割合を前記各モータの回転周波数と前記基準周波数との
差、および前記各モータの回転周波数の時間変化率の関
数として予め記憶する複数の関数発生手段とを設け、前
記各モータの回転周波数と基準周波数との差の大きさが
増加を開始した時点から減少を開始するまでの第１の期
間、またはこの大きさが増加した時点から再び増加を開
始するまでの第２の期間、もしくはこの大きさが減少を
開始した時点から増加後に再び減少を開始するまでの第
３の期間のいずれかを決定する期間決定器と、前記各モ
ータの回転周波数の時間変化率の最大値または最小値を
逐次演算する最大値／最小値演算器とを付加して、前記
いずれかの期間の力行時にはモータの回転周波数の時間
変化率の最大値を、また制動時にはモータの回転周波数
の時間変化率の最小値をそれぞれ演算し、その演算結果
を前記各関数発生手段に入力し、この各関数発生手段か
らの出力によって前記モータに対する各指令の少なくと
も一方を絞り込むことを特徴とする。

【０００９】また、第２の発明では、第１の発明におい
て、前記関数発生手段を、モータの回転周波数と基準周
波数との差および前記いずれかの期間内におけるモータ
の回転周波数の時間変化率の最大値／最小値の関数とす
る第１の関数発生手段と、モータの回転周波数の時間変
化率の関数とする第２の関数発生手段とに分割し、第
１，第２関数発生手段の各出力の和によって、前記モー
タに対する各指令の少なくとも一方を絞り込むことを特
徴とする。また、第３の発明では、第２の発明におい
て、前記第１関数発生手段の関数形を、モータの回転周
波数と基準周波数との差の大きさが、第１のしきい値以
下のときはその出力を零とし、その大きさが第１のしき
い値を越えるときはその大きさを単調に増加させ、かつ
前記いずれかの期間内におけるモータの回転周波数の時
間変化率の最大値／最小値に応じて前記第１のしきい値
を変化させることを特徴とする。

【００１０】また、第４の発明では、第２の発明におい
て、前記第２関数発生手段の関数形を、モータの回転周
波数の時間変化率の大きさが第２のしきい値以下のとき
はその出力を零とし、その大きさが第２のしきい値を越
えるときはその大きさの増大に応じてその出力を単調に
増加させることを特徴とする。また、第５の発明では、
第１の発明において、前記回転周波数の過去の値から粘
着軸の回転周波数推定値を演算する回転周波数推定器を
付加し、この推定値と現時点の回転周波数の中から力行
時には最低周波数を、また制動時には最高周波数をそれ
ぞれ基準周波数として選択し、粘着軸の回転周波数推定
値と基準周波数とを比較し、一定期間以上両者が一致し
たときは一致信号を出力する信号比較器と、この信号比
較器からの出力に応じ、予め記憶しておいた一定パター
ンのモータの電流指令または周波数指令の絞り込み量を
出力するパターン発生器と、このパターン発生器の出力
と関数発生器からの出力の大きい方を選択する信号選択
器とを付加したことを特徴とする。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【作用】（イ）空転または滑走は、モータの発生する力
と車輪からレールに伝達される力に差が生じたときに発
生する。そして、再粘着させるためには、モータの発生
する力を、車輪からレールに伝達される力よりも小さく
する必要がある。また、回転周波数ｆｒｉと基準周波数
ｆｒ（ＲＥＦ）の差の大きさが増加している場合には、
車輪からレールに伝達される力に比べ、モータの発生す
る力が大きい状態になっている。逆に、回転周波数ｆｒ
ｉと基準周波数ｆｒ（ＲＥＦ）の差の大きさが減少して
いる場合には、車輪からレールに伝達される力に比べ、
モータの発生する力が小さくなっており、基本的には、
これ以上モータの発生する力を絞らなくても良い状態に
なっている。さらに、回転周波数の時間変化率ｄ（ｆｒ
ｉ）／ｄｔの大きさが大きい程、モータの発生する力と
車輪からレールに伝達される力の差が大きい状態となっ
ている。

【００１５】そこで、回転周波数ｆｒｉと基準周波数ｆ
ｒ（ＲＥＦ）の差の大きさ、および回転周波数の時間変
化率ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔの大きさから、モータ電流指令
またはすべり周波数指令の絞り込み量または割合を決め
れば、空転または滑走が発生し発展して行くときの状態
に応じた指令の絞り込み傾きや絞り込み量での再粘着制
御が可能となる。これにより、従来に比べて指令の急激
な絞り込みや、余分な絞り込みをしなくても済むため、
乗り心地や加速，減速性能の改善を図ることができる。

【００１６】（ロ）上記（イ）のように、回転周波数ｆ
ｒｉと基準周波数ｆｒ（ＲＥＦ）の差の大きさや、回転
周波数の時間変化率ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔの大きさから、
空転または滑走時の、回転周波数を検出した時の状態を
知ることができる。しかし、空転または滑走を開始した
時からの状態の推移を知ることはできない。例えば、空
転開始から急激な変化で現在の回転周波数まで変化して
来たのか、ゆっくりとした変化で現在の回転周波数まで
変化して来たのかは分からない。そこで、力行時には空
転開始からの変化率の最大値（ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ）ｍ
ａｘを、また制動時には滑走開始からの変化率の最小値
（ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ）ｍｉｎを求める。この最大また
は最小値は、空転または滑走を開始した時点からの状態
推移を知る指標となるので、空転または滑走が発生し発
展して行くときの状態と、発展して来た過程の状況の両
方に生じた、より状況に合った指令の絞り込み傾きや絞
り込み量での再粘着制御が可能となる。

【００１７】なお、（ロ）の場合、上記期間の変化率の
最大値（ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ）ｍａｘまたは最小値（ｄ
（ｆｒｉ）／ｄｔ）ｍｉｎを関数の入力とする目的は、
空転または滑走を開始した時からの状態の推移を知る指
標とすることにある。この目的に合致する期間として、
回転周波数ｆｒｉと基準周波数（ＲＥＦ）の差の大きさ
が増加を開始した時からこの差が減少を開始する時点、
またはこの差が増加を開始した時点から減少した後に再
び増加を開始する時点、もしくは減少を開始した時点か
らこの差が増加後に再び減少を開始する時点までとす
る。このように期間を設定することで、確実に１回の空
転または滑走が発展して行く期間を１特定期間として捉
えることができるとともに、上記区間の開始と終了を容
易に判断することができる。

【００１８】（ハ）回転周波数の時間変化率（ｄ（ｆｒ
ｉ）／ｄｔ）は、そのときのモータの発生する力と車輪
からレールに伝達される力の差の程度を知る量であるた
め、この値が大きいときに指令の絞り量を増やし、モー
タの発生する力を速やかに減少させる使い形をする方法
が有効と考えられる。この方法は、回転周波数ｆｒｉと
基準周波数（ＲＥＦ）の差、および上記期間の時間変化
率の最大値（ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ）ｍａｘまたは最小値
（ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ）ｍｉｎの２入力関数（関数１）
と、回転周波数の時間変化率（ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ）の
１入力関数（関数２）の和として実現することが可能で
ある。このようにすれば、回転周波数ｆｒｉと基準周波
数ｆｒ（ＲＥＦ）の差の大きさ、回転周波数の時間変化
率（ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ）、および上記期間の時間変化
率の最大値または最小値の３入力関数とした場合に比べ
て関数を簡単化することができ、また関数内の定数の決
定も容易になる。

【００１９】（ニ）一般に、空転または滑走はこれが発
展すればする程、レールに伝達される力が低下して行く
傾向がある。また、前述のように再粘着させるために
は、モータの発生する力を車輪からレールに伝達される
力より小さくする必要がある。そこで、回転周波数ｆｒ
ｉと基準周波数（ＲＥＦ）の差、および上記期間の時間
変化率の最大値（ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ）ｍａｘまたは最
小値（ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ）ｍｉｎの２入力関数１とし
て、回転周波数と基準周波数の差の大きさの増大に応じ
て単調に増加させるものとする。これにより、空転また
は滑走の発展の度合いに応じた、指令の絞り込みの傾き
や量の再粘着制御ができる。さらに、回転周波数と基準
周波数の差がしきい値１以下のときは、絞り込み量また
は割合を０とすることにより、回転周波数検出値の誤差
等による再粘着制御の誤動作を防げるため、乗り心地の
改善や加速，減速性能の向上を図ることができる。

【００２０】また、上記期間の回転周波数の時間変化率
の最大値（ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ）ｍａｘまたは最小値
（ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ）ｍｉｎの大きさが大きい程、上
記しきい値１を小さくし、最大または最小値が小さい場
合はこのしきい値１を大きくするよう、しきい値１を変
化させる。これにより、モータの発生する力と車輪から
レールに伝達される力の差が大きい場合には早く指令の
絞り込みを開始して、空転の発展を早く抑制することが
できる。その結果、モータの発生する力と車輪からレー
ルに伝達される力の差が大きい場合にも、より一層加
速，減速性能の向上を図ることが可能となる。

【００２１】（ホ）前述のように、回転周波数の時間変
化率（ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ）の大きさが大きい程、モー
タの発生する力と車輪からレールに伝達される力の差が
大きくなっている。そこで、回転周波数の時間変化率
（ｄ（ｆｒｉ）／ｄｔ）の大きさが或るしきい値を越え
たら、関数２の出力を単調に増加して行く。これによ
り、モータの発生する力と車輪からレールに伝達される
力の差が大きい場合には、早く指令の絞り込みを開始し
て、空転の発展を早く抑制することができる。その結
果、モータの発生する力と車輪からレールに伝達される
力の差が大きい場合でも、より一層加速，減速性能の向
上を図ることが可能となる。

【００２２】（ヘ）各軸個別に再粘着制御する場合に
は、回転周波数と基準周波数の差等を求め、関数出力を
得るための回路が個別に必要となり、制御装置が複雑か
つ大型となる。そこで、一括して１つの関数出力を得て
複数軸を一括制御するようにすれば、制御装置を簡単化
し小型化することができる。

【００２３】（ト）一般に、電気車では、積載荷重が変
わっても加速，減速を一定に保つように、応荷重信号に
よってモータトルクを変化させる。このため、空転また
は滑走を発生，発展させるトルクも、応荷重信号に伴っ
て変化する。そこで、モータ電流指令またはすべり周波
数指令の絞り込み量や割合についても、この応荷重信号
の変化に対応して変化させることにより、空転または滑
走を発生，発展させるトルクに合った指令の絞り込みの
傾きや量とすることができ、どのような荷重条件でも、
余分な絞り込みを少なくし確実に再粘着させることがで
きる。

【００２４】（チ）一般に、電気車では、回転周波数の
変化に応じてモータトルクを変化させて行く。そこで、
モータ電流指令またはすべり周波数指令の絞り込み量ま
たは割合も、この回転周波数の代表値である基準周波数
に対応して変化させることにより、いかなる回転周波数
でも絞り込みの傾きや量を適性化することができ、余分
な絞り込みを少なくし確実に再粘着させることができ
る。

【００２５】（リ）１つの単位で駆動している全ての軸
が空転または滑走した場合、基準周波数も空転または滑
走の状況に応じて変動してしまうため、再粘着させるよ
うな関数出力は得られない。そこで、過去の回転周波数
から粘着軸の回転周波数推定値を演算し、この推定値と
現状の回転周波数の中の、力行中は最低周波数、制動中
は最高周波数を基準周波数として選択し、回転周波数と
この基準周波数（ＲＥＦ）との差を関数の１つの入力と
することにより、全軸が空転または滑走した場合でも、
再粘着可能な関数出力を得られるようにする。

【００２６】（ヌ）過去の回転周波数から演算する粘着
軸の回転周波数推定値は、空転または滑走の期間が長く
なると誤差が大きくなって行くので、関数出力による絞
り込みでは再粘着できる可能性が低くなって行く。そこ
で、基準周波数として粘着軸の回転周波数推定値を、一
定期間以上連続して選択したときは、モータ電流指令ま
たはすべり周波数指令を一定のパターンで絞り込むこと
により、確実に再粘着させることができる。

【００２７】

【実施例】図１はこの発明の実施例を示すブロック図で
ある。これは、図１５に示す従来例に対し、空転／滑走
検知器５および指令絞り込み器６を除去し、その代わり
に減算器８，１１、指令の絞り込み量を出力する関数発
生器９および変化率演算器１０などを付加した点が特徴
である。

【００２８】このような構成において、基準周波数選択
器７は回転周波数ｆｒ１〜ｆｒ４から力行中はその最低
周波数を、また、制動中はその最高周波数を選択し、そ
れぞれ基準周波数として出力する。減算器８はこの基準
周波数と回転周波数ｆｒ１〜ｆｒ４との差を演算する。
その際、力行中は回転周波数から基準周波数を引き、制
動中は基準周波数から回転周波数を引くことにより、両
者の差を常に０または正の値にするようにしている。ま
た、変化率演算器１０は回転周波数ｆｒ１〜ｆｒ４か
ら、その時間変化率をそれぞれ出力する。

【００２９】さらに、関数発生器９は減算器８の出力信
号と変化率演算器１０の出力信号から、モータ電流指令
の絞り込み量ΔＩｍ１^*〜ΔＩｍ４^*を求める。減算器
１１はモータ電流指令Ｉｍ１^*〜Ｉｍ４^*から絞り込み
量ΔＩｍ１^*〜ΔＩｍ４^*を差し引き、最終的なモータ
電流指令Ｉｍ１^{* '}〜Ｉｍ４^{* '}を出力する。以上で
は、モータ電流指令を絞り込むようにしたが、こうする
代わりにすべり周波数を絞り込むようにしても良く、あ
るいは両指令とも絞り込むようにしても良い。また、関
数発生器９に対して力行／制動の運転情報を入力し、こ
の情報によって使用する関数を切り換えることもでき
る。

【００３０】図２は図１の第１変形例を示す構成図であ
る。これは、図１に示す絞り込み量を発生する関数発生
器９および減算器１１に代えて、絞り込み量を発生する
関数発生器１２，減算器１３および乗算器１４を設けて
構成される。すなわち、この関数発生器１２は、回転周
波数ｆｒ１〜ｆｒ４と基準周波数の差および変化率演算
器１０の出力信号から、モータ電流指令の絞り込み割合
Ｒ１〜Ｒ４を求める。そして、減算器１３で「１」から
この割合Ｒ１〜Ｒ４を引き算する。乗算器１４では減算
器１３の出力をモータ電流指令Ｉｍ１^*〜Ｉｍ４^*にそ
れぞれ掛け合わせることで、最終的なモータ電流指令Ｉ
ｍ１^{* '}〜Ｉｍ４^{* '}を得る。なお、その他の点は図１
の場合と同様である。また、図２の場合でも電流指令の
代わりにすべり周波数を絞り込むようにしても良く、あ
るいは両指令とも絞り込むようにしても良いことは勿論
である。

【００３１】図３は図１の第２の変形例を示す構成図
で、図１に示すものに最大値／最小値演算器１５および
期間決定器１６を付加して構成した点が特徴である。す
なわち、期間決定器１６は減算器８の出力信号から、そ
れが増加を開始した時点と減少を開始した時点とを検出
し、前者を期間開始信号、後者を期間終了信号としてそ
れぞれ出力する。最大値／最小値演算器１５は、この期
間決定器１６からの期間開始信号および期間終了信号を
受け、力行時には期間開始からの変化率の最大値を、ま
た制動時には期間開始からの変化率の最小値を逐次演算
する。変化率演算器１０は期間決定器１６から期間終了
信号を受けると、それまでに演算して来た最大値，最小
値をクリアする。そして、関数発生器９はその入力値に
応じ、モータ電流指令の絞り込み量ΔＩｍ１^*〜ΔＩｍ
４^*を求める。

【００３２】ここで、空転時における期間決定と最大値
／最小値演算について、図４を参照して説明する。い
ま、力行時において、空転した軸のモータの回転周波数
と基準周波数との差が同図（イ）のように表わされるも
のとすると、期間決定器１６ではこの差が増加を開始し
た時点から減少を開始するまでの期間（第１の期間Ｔ
１），またはこの大きさが増加を開始した時点から再び
増加を開始するまでの期間（第２の期間Ｔ２），もしく
はこの大きさが減少を開始した時点から増加後に再び減
少を開始するまでの期間（第３の期間Ｔ３）のいずれか
の期間を決定する。

【００３３】また、空転軸のモータ回転周波数が図４
（イ）のように変化した場合、その時間的変化率を示す
変化率演算器１０の出力は図４（ロ）のようになる。最
大値／最小値演算器１５は、期間決定器１６にて決定さ
れた期間信号にもとづき、変化率演算器１０の出力最大
値を逐次演算するので、上記第１の期間Ｔ１ではその演
算結果は図４（ハ）、第２の期間Ｔ２ではその演算結果
は図４（ニ）、第３の期間Ｔ３ではその演算結果は図４
（ホ）のようになる。そして、図３の関数発生器９で
は、この最大値／最小値演算器１５からの出力をも入力
として利用するようにしている。

【００３４】上記の場合、期間がＴ１，Ｔ２，Ｔ３のい
ずれの場合でも、空転開始時の、空転軸のモータ回転周
波数と基準周波数との差が増加を開始した時点から減少
を開始するまで、すなわち空転が発展して行く期間（Ｔ
１と同一の期間）の最大値／最小値演算器１５の出力
は、図４（ハ），（ニ），（ホ）のように同じ波形にな
る。このため、期間がＴ１，Ｔ２，Ｔ３のいずれの場合
でも、この空転が発展して行く期間の状態推移の指標と
なる量を、最大値／最小値演算器１５は出力することが
できる。

【００３５】図５は図３の変形例を示す構成図で、図３
の関数発生器９の代わりに、これとは別の関数発生器１
７，１８および加算器１９を付加して構成される。これ
により、関数発生器１７は減算器８および最大値／最小
値演算器１５の出力信号に応じた関数出力信号を発生
し、関数発生器１８は変化率演算器１０の出力信号に応
じた関数出力信号を発生する。これら２つの関数発生器
１７，１８の出力信号は加算器１９で加算され、最終的
なモータ電流指令の絞り込み量ΔＩｍ１^*〜ΔＩｍ４^*
を求めている。その他の点は図３の場合と同様なので、
説明は省略する。

【００３６】図６は図５で用いられる関数発生器１７の
関数例を示すグラフである。このグラフは回転周波数と
基準周波数との差の大きさがしきい値Ｅを越える場合、
その差の大きさの増加に対して単調に増加させ、Ｅ以下
の場合は０にするものである。そして、最大値／最小値
演算器１５の出力信号に応じて力行時にはその値が大き
い程、また制動時にはその値が小さい程しきい値Ｅを小
さくするように、関数を左方向に平行移動するようにし
たものである。図７は図５で用いられる関数発生器１８
の関数例を示すグラフである。これは、力行時の場合を
グラフ化したもので、変化率演算器１０の出力がしきい
値Ｆを越える場合、その値の増加に対して単調に増加し
て行き、Ｆ以下の場合は０とするものである。

【００３７】図８は図１の第３変形例を示す構成図であ
る。これは、図１に示すものに対し最大値／最小値選択
器２０を付加し、減算器８および関数発生器９を４軸一
括化したものである。すなわち、最大値／最小値選択器
２０では、４つの回転周波数ｆｒ１〜ｆｒ４のうち、力
行時には最高周波数を、また制動時には最低周波数を選
択する。こうして選択した周波数と基準周波数との差を
減算器８で求め、その出力と最大値／最小値選択器２０
の出力の変化率とを関数発生器９に入力し、その結果得
られる出力を、４軸共通のモータ電流指令絞り込み量Δ
Ｉｍ１^*として、制御を行なうものである。

【００３８】図９は図１の第４変形例を示す構成図であ
る。これは、図１の関数発生器９の入力信号として、応
荷重信号を入力するようにした点が特徴である。また、
関数発生器９として図５と同じく関数発生器１７，１８
および加算器１９に細分化する場合は、その関数発生器
１７の関数例としては図１０に示す如きものとするのが
望ましい。つまり、図１０は図６において回転周波数と
基準周波数との差がしきい値Ｅ以上の場合の傾きを、応
荷重信号によって変化させるようにしたものである。

【００３９】図１１に図１の第５変形例を示す。これ
は、図１の関数発生器９の入力信号として基準周波数を
入力するようにした点が特徴である。この場合も、関数
発生器９として図６と同じく、関数発生器１７，１８お
よび加算器１９に細分化した場合の、関数発生器１７の
関数例を図１２に示す。つまり、図１２は図６において
回転周波数と基準周波数との差がしきい値Ｅ以上の場合
の傾きを、基準周波数によって変化させるようにしたも
のである。

【００４０】図１３に図１の第６変形例を示す。これ
は、図１に示すものに対して粘着軸回転周波数推定器２
１を付加して構成される。すなわち、推定器２１は例え
ば過去の回転周波数の変化率とそのときの回転周波数と
から、回転周波数の変化率の変化が小さいものとして現
時点での回転周波数を推定する。基準周波数選択器７で
は、この出力と回転周波数とから基準周波数を選択す
る。その他の点は図１と同様なので、説明は省略する。

【００４１】図１４に図１３の変形例を示す。これは、
図１３に示すものに信号比較器２２，パターン発生器２
３および信号選択器２４を付加して構成される。すなわ
ち、信号比較器２２において粘着軸の回転周波数推定値
と基準周波数とを比較し、一定期間以上両者が一致した
ときのみ、一致信号を出力する。パターン発生器２３は
この一致信号を受信すると、予め定めておいた一定パタ
ーンのモータ電流指令絞り込み量を出力する。その出力
と関数発生器９の出力の大きい方を信号選択器２４で選
択し、これを最終的なモータ電流指令の絞り込み量とす
るものである。なお、その他は図１３と同様である。

【００４２】

【発明の効果】この発明によれば、空転または滑走によ
る加速または減速性能の低下を最小限に抑えることがで
きるため、雨天時の空転，滑走の頻発による電気車の運
行遅れを小さくすることが可能となる。また、空転また
は滑走に対し、高速かつ確実に再粘着を図ることができ
るので、車両の固着（最悪の滑走状態）によるフラット
の発生頻度を大幅に低減することができ、車両保守を軽
減し得る利点がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す構成図である。

【図２】図１の第１変形例を示す構成図である。

【図３】図１の第２の変形例を示す構成図である。

【図４】回転周波数変化率の最大値の選択方法例を説明
するための波形図である。

【図５】図３の変形例を示す構成図である。

【図６】図５で用いられる関数発生器１７の関数例を示
すグラフである。

【図７】図５で用いられる関数発生器１８の関数例を示
すグラフである。

【図８】図１の第３変形例を示す構成図である。

【図９】図１の第４変形例を示す構成図である。

【図１０】図９で用いられる関数発生器の関数例を示す
グラフである。

【図１１】図１の第５変形例を示す構成図である。

【図１２】図１１で用いられる関数発生器の関数例を示
すグラフである。

【図１３】図１の第６変形例を示す構成図である。

【図１４】図１３の変形例を示す構成図である。

【図１５】再粘着制御装置の従来例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１…電力変換装置、２…モータ、３…パルスジェネレー
タ（ＰＧ）、４…回転数（周波数）演算器、５…空転／
滑走検知器、６…指令絞り込み器、７…基準周波数選択
器、８，１１，１３…減算器、９，１２，１７，１８…
関数発生器、１０…変化率演算器、１４…乗算器、１５
…最大・最小値演算器、１６…期間決定器、１９…加算
器、２０…最大・最小値選択器、２１…粘着軸回転周波
数推定器、２２…信号比較器、２３…パターン発生器、
２４…信号選択器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−121004（ＪＰ，Ａ) 特開平４−69003（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−134012（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 9/16 H02P 5/50

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも回転周波数を検出または推定す
る手段を持ち、これと電力変換装置とにより複数の誘導
電動機（モータ）をすべり周波数制御する電気車の制御
において、力行時には検出または推定される複数のモータの回転周
波数のうちの最低周波数を、また制動時には前記回転数
のうちの最高周波数をそれぞれ基準周波数として選択す
る基準周波数選択手段と、この基準周波数と各モータの
回転周波数との差をそれぞれ演算する複数の減算器と、
前記各モータの回転周波数の時間変化率を演算する変化
率演算器と、モータ電流指令または周波数指令の少なく
とも一方の絞り込みの量または割合を前記各モータの回
転周波数と前記基準周波数との差、および前記各モータ
の回転周波数の時間変化率の関数として予め記憶する複
数の関数発生手段とを設け、前記各モータの回転周波数と基準周波数との差の大きさ
が増加を開始した時点から減少を開始するまでの第１の
期間、またはこの大きさが増加した時点から再び増加を
開始するまでの第２の期間、もしくはこの大きさが減少
を開始した時点から増加後に再び減少を開始するまでの
第３の期間のいずれかを決定する期間決定器と、前記各
モータの回転周波数の時間変化率の最大値または最小値
を逐次演算する最大値／最小値演算器とを付加して、前
記いずれかの期間の力行時にはモータの回転周波数の時
間変化率の最大値を、また制動時にはモータの回転周波
数の時間変化率の最小値をそれぞれ演算し、その演算結
果を前記各関数発生手段に入力し、この各関数発生手段
からの出力によって前記モータに対する各指令の少なく
とも一方を絞り込むことを特徴とする電気車の再粘着制
御装置。
【請求項２】前記関数発生手段を、モータの回転周波数
と基準周波数との差および前記いずれかの期間内におけ
るモータの回転周波数の時間変化率の最大値／最小値の
関数とする第１の関数発生手段と、モータの回転周波数
の時間変化率の関数とする第２の関数発生手段とに分割
し、第１，第２関数発生手段の各出力の和によって、前
記モータに対する各指令の少なくとも一方を絞り込むこ
とを特徴とする請求項１に記載の電気車の再粘着制御装
置。
【請求項３】前記第１関数発生手段の関数形を、モータ
の回転周波数と基準周波数との差の大きさが、第１のし
きい値以下のときはその出力を零とし、その大きさが第
１のしきい値を越えるときはその大きさを単調に増加さ
せ、かつ前記いずれかの期間内におけるモータの回転周
波数の時間変化率の最大値／最小値に応じて前記第１の
しきい値を変化させることを特徴とする請求項２に記載
の電気車の再粘着制御装置。
【請求項４】前記第２関数発生手段の関数形を、モータ
の回転周波数の時間変化率の大きさが第２のしきい値以
下のときはその出力を零とし、その大きさが第２のしき
い値を越えるときはその大きさの増大に応じてその出力
を単調に増加させることを特徴とする請求項２に記載の
電気車の再粘着制御装置。
【請求項５】前記回転周波数の過去の値から粘着軸の回
転周波数推定値を演算する回転周波数推定器を付加し、
この推定値と現時点の回転周波数の中から力行時には最
低周波数を、また制動時には最高周波数をそれぞれ基準
周波数として選択し、粘着軸の回転周波数推定値と基準周波数とを比較し、一
定期間以上両者が一致したときは一致信号を出力する信
号比較器と、この信号比較器からの出力に応じ、予め記
憶しておいた一定パターンのモータの電流指令または周
波数指令の絞り込み量を出力するパターン発生器と、こ
のパターン発生器の出力と関数発生器からの出力の大き
い方を選択する信号選択器とを付加したことを特徴とす
る請求項１に記載の電気車の再粘着制御装置。