JPH06217410A - 誘導電動機式電気車の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数の誘導電動機を複数の可変電圧可変周波数
インバータの出力により駆動することにより電気車を駆
動する誘導電動機式電気車において、空転時の制御を良
好に保ちつつ、粘着時においては他系からの外乱を受け
にくい制御装置を提供することを目的とする。 【構成】上記各周波数制御装置は、自己のインバータに
より制御される少なくとも１つの電動機の回転により得
られる回転速度信号と、少なくとも１つの他のインバー
タにより制御される少なくとも１つの電動機の回転速度
に基づき得られる回転速度信号値とのうち力行時には最
小値，制動時には最大値を上記電動機回転速度として選
択する手段を有する。 【効果】従って、空転時の制御を良好に保ちつつ、粘着
時において他系からの外乱を受けにくく良好に制御を行
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機により駆動さ
れる電気車の制御装置に関し、特に粘着性能を向上させ
る制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、誘導電動機を駆動するインバータ
を２台以上設け、電気車を走行制御する電気車の制御装
置の一例が特開平4−121004 号公報に示されている。こ
の制御装置においては、全ての誘導電動機の回転速度の
うち力行時は最小値，回生制動時は最大値を選択し、こ
の選択された値とすべり周波数指令を加算して得た値を
各インバータの共通のインバータ周波数指令とするよう
周波数制御系を構成し、全ての電動機の電流のうちの最
大値を各インバータに帰還して各インバータの出力電流
を制御するよう電流制御系を構成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、軌道上を走行する電気車の動輪に空転が発生した場
合に、電動機のトルクを強制的に低下させて動輪を軌道
に再粘着させる制御（再粘着制御）を実行する必要がな
いという効果は期待できる。しかし、周波数制御系にお
いては単に全ての電動機の回転速度のうちの最小値また
は最大値を選択しているにすぎないため、各インバータ
の駆動系は他のインバータ駆動系における外乱による影
響を受けやすいという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、制御系を安定に保ちつ
つ、誘導電動機の分巻特性を最大限生かし、電気車の粘
着性能を高め得る誘導電動機式電気車の制御装置を提供
するにある。

【０００５】本発明の他の目的は、複数の電気車ｓから
成る列車編成全体を考慮にいれ、誘導電動機の分巻特性
を最大限生かし、電気車ｓの粘着性能を高め得る誘導電
動機式電気車の制御装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の一面によれば複
数の誘導電動機を複数の可変電圧可変周波数インバータ
の出力により駆動することにより電気車を駆動する誘導
電動機式電気車の制御装置であって、該複数のインバー
タ毎に、該インバータの周波数指令を電動機回転速度と
すべり周波数との加算により得る周波数制御装置と有す
る誘導電動機式電気車の制御装置において、上記各周波
数制御装置は、自己のインバータにより制御される少な
くとも１つの電動機の回転により得られる回転速度信号
と、少なくとも１つの他のインバータにより制御される
少なくとも１つの電動機の回転速度に基づき得られる回
転速度信号値とのうち力行時には最小値，制動時には最
大値を上記電動機回転速度(ｆ_r）として選択することを
特徴とする。

【０００７】

【作用】一般に、誘導電動機は直流電動機の分巻特性と
同様な特性を有しており、例えば、電動機入力周波数
（インバータ周波数）を一定にしておけば、車輪が空転
して同期速度に近づくとすべり周波数が小さくなってト
ルクが減少する。これにより、車輪は強制的にトルクを
減少させる再粘着制御を施さなくても自己再粘着され
る。

【０００８】ところで、車輪（動輪）とレール間が完全
に粘着している状態よりも、微小空転している状態の方
が、電気車は最も大きな牽引力を得ることができる。こ
の微小空転の状態をクリープ領域という。すなわち、電
車や電気機関車などの電気車がこのクリープ領域で運転
されることが望ましい。

【０００９】さて、電気車が誘導電動機の分巻特性を利
用し、自己再粘着性を生かして走行した場合、空転が拡
大すると分巻特性によりその分トルクが減少しクリープ
領域に引き戻されるので、比較的大きな牽引力で走行す
ることができる。

【００１０】さて、本発明の一例においては、インバー
タ毎に個々に、最小回転数・最大回転数選択手段を設
け、自インバータにより制御される電動機の回転速度と
他インバータにより制御される電動機の回転速度に基づ
いて得られる信号とを上記手段に入力し、この手段の出
力に基づいて自インバータを制御するようにしたので、
空転状態の値で制御される可能性が極めて少なく、自己
再粘着性が生かすことができ、自然粘着の機会を増大さ
せることができると共に、不必要に他系の帰還値選択し
ないように極力自系の帰還値によって自系インバータを
制御するようにしたので制御系の安定を図ることができ
る。

【００１１】即ち、本発明の一例においては、自系のイ
ンバータにより制御される少なくとも１つの電動機の回
転により得られる回転速度信号と、少なくとも１つの他
系のインバータにより制御される少なくとも１つの電動
機の回転速度に基づき得られる回転速度信号値とのうち
力行時には最小値，制御時には最大値を、自系のインバ
ータの周波数指令用の電動機回転速度として得ているた
め、各系のインバータ制御装置においては、空転時の制
御を良好に保ちつつ、粘着時においては他系からの外乱
を受けにくい。

【００１２】また、複数の電気車で列車を編成した場
合、列車編成特有のトルク指令に基づいて各帰還電流を
正規化し、この最大値をトルク指令に基づいて補正して
各インバータに帰還するので、適正に自然再粘着を図る
ことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明による誘導電動機式電気車の制
御装置の実施例ｓを添付図を用いて説明する。尚、各図
において同一機能を有するものは同一符号を付し、その
重複説明を省略する。

【００１４】図１は本発明による誘導電動機式電気車の
制御装置の第１実施例の構成を示すブロック図である。
図１は複数の駆動系、例えばａ系からｉ系の駆動系によ
り電気車の制御装置が構成されている場合を示す。以下
の各図において、各構成要素の符号に付した添字ａ〜ｉ
はそれぞれａ系〜ｉ系の駆動系に属することを示すもの
とする。

【００１５】図１において架線１から供給される直流は
パンタグラフ２により受電され電気車に取込まれ、各駆
動系に設けられたフィルタ回路（フィルタリアクトル３
１ａ…３１ｉ，フィルタコンデンサ３２ａ…３２ｉ）を
介して、各駆動系のインバータ３３ａ…３３ｉに入力さ
れる。

【００１６】インバータ３３ａ…３３ｉは、後述する電
圧指令，インバータ周波数指令に基づいて可変電圧・可
変周波数の三相交流を出力する。この三相交流を受け、
それぞれのインバータ３３ａ…３３ｉに並列接続された
誘導電動機３５０ａ，351a…３５０ｉ，３５１ｉが駆動
される。

【００１７】以上が主回路３ａ…３ｉの説明である。本
実施例では、直流電気車の場合を例にとって説明した
が、以降の説明から明らかように、交流を受電しコンバ
ータによって直流に変換し、インバータに給電するシス
テムでも支障ない。また、各インバータは同一のパンタ
グラフに接続されるものに拘束されない。さらに、各イ
ンバータが駆動する誘導電動機の個数は２個に限定され
るものではなく、少なくとも１個あれば充分である。

【００１８】以下に、これら各系のインバータを制御す
るインバータ制御装置４ａ〜４ｉ、すなわち各系におけ
る、インバータ周波数指令を得る周波数制御装置，イン
バータの出力電流を制御する電流制御装置について、ａ
系を例にとり説明する。他のｂ系（図示せず）〜ｉ系の
制御装置４ｂ〜４ｉの構成，動作もａ系と同様であり説
明を省略する。

【００１９】誘導電動機３５０ａ，３５１ａの回転速度
（回転数，回転周波数とも云う）は、夫々ａ系の回転速
度選択器５ａに入力され、電気車の力行時には最小値，
制動時（回生時）には最大値を選択し、ａ系の回転速度
ｆ_raを得て、自系回転速度選択器８０ａに入力される。

【００２０】自系回転速度選択器８０ａでは、他の系
（ｂ系〜ｉ系）の回転速度ｆ_rb〜ｆ_riに基づいて他系回
転速度選択器８２ａにより一義的に得られた回転速度ｆ
_rxと、ａ系の回転速度ｆ_raとを入力し、これらの入力の
うち、力行時に最小値，制動時に最大値を選択してａ系
の回転速度ｆ_r を出力する。他系回転速度選択器８２ａ
は、他の系（ｂ系〜ｉ系）の回転速度ｆ_rb〜ｆ_riのうち
力行時に最小値，制動時に最大値を選択して回転速度ｆ
_rxを得るか、または回転速度ｆ_rb〜ｆ_riの平均値を得
る。

【００２１】尚、回転速度選択器５ａ，８０ａ，８２ａ
はそれぞれ外部から与えられる力行／制動指令に基づき
力行時，制動時における入力の選択を行う。

【００２２】一方、インバータ３３ａの出力電流は電流
検出器３４ａで検出されａ系インバータ出力電流Ｉ_maと
して各系共通の電流選択器７に入力される。同様に他系
のインバータ出力電流もそれぞれの電流検出器で検出さ
れ、電流選択器７に全て入力される。

【００２３】電流選択器７は、これら入力のうち最大値
を選択して各系共通のインバータ出力電流Ｉ_m を各駆動
系に出力する。

【００２４】回転速度ｆ_r 及びインバータ出力電流Ｉ_m
は、各系の制御装置４ａ…４ｉに入力される。

【００２５】ａ系において、入力されたインバータ出力
電流Ｉ_m は、電流指令（限流値）Ｉ_p と比較器４１ａで
比較され、その偏差がすべり周波数指令演算部４２ａに
入力される。

【００２６】すべり周波数演算部４２ａは、増幅器４２
０ａ及び加算器４２１ａから構成される。電流偏差は増
幅器４２０ａに入力され、すべり周波数補正値Δｆ_s を
作成し、加算器４２１ａにおいて、基準すべり周波数指
令ｆ_spと加算されて力行時には正の、回生時には負のす
べり周波数指令ｆ_s を出力する。

【００２７】このすべり周波数指令ｆ_s と前述の回転速
度ｆ_r とが加算器４３ａにて加算され、インバータ周波
数指令ｆ_INV となりインバータ３３ａに入力される。ま
た、該指令ｆ_INは掛算器４４ａにも入力され、所定の値
Ｖ／ｆと掛算され、電圧指令Ｖを得てインバータ３３ａ
に入力される。

【００２８】インバータ３３ａは、これら指令ｆ_INV と
Ｖに基づいてパルス幅変調された可変電圧・加変周波数
の交流を出力する。

【００２９】上記実施例の動作原理を以下説明する。

【００３０】電気車の空転・滑走対策として一般に行わ
れている制御は、空転を検出すると空転軸のトルクを減
少させて再粘着を図る再粘着制御である。この制御の問
題点は、空転の度に強制的にトルクを減少（すべり周波
数指令ｆ_s を零とする）させるので、空転が頻繁におこ
る場合車両全体のトルク低下を招く。ひとつのインバー
タで複数誘導電動機を制御している場合、粘着している
電動機のトルクも低下させてしまうのでこの問題は顕著
である。

【００３１】また、近年の鉄道電気車両用誘導電動機
は、小型・高効率化のため低すべり周波数（ｆ_s＝１Ｈ
ｚ 程度）の誘導電動機が多く用いられており、牽引ト
ルクを低下させずに再粘着を図るように微小周波数を制
御して再粘着制御を行うことは困難である。

【００３２】そこで、本実施例では、誘導電動機の有す
る分巻特性を利用し、極力自己再粘着する機会を増すこ
とにより、上記問題を解決するようにした。

【００３３】すなわち、本実施例においては、全インバ
ータに接続される誘導電動機の回転速度の最小値（力行
時）から全インバータの出力周波数を演算するのみなら
ず、全インバータの出力電流の最大値を全インバータの
電流制御系における帰還値としたので、制御に使用され
る回転速度は必ず粘着している電動機の回転速度であ
り、電流帰還値も粘着している電動機を制御しているイ
ンバータの出力電流である。

【００３４】このことを図１及び図２を用いて説明す
る。

【００３５】図１の誘導電動機３５０ａ，３５１ａ…３
５０ｉ，３５１ｉのうちｉ系の電動機を除いた全ての電
動機が空転したとする。この時、ａ系からｈ系（図示な
し）の制御装置に入力される回転速度及びインバータ出
力電流は、共に粘着しているｉ系の値が選択され、ｆ_r
＝ｆ_ri，Ｉ_m＝Ｉ_miとなる。

【００３６】図２において、空転が発生したａ系（ｉ系
を除く他系（ｂ系〜Ｒ系）も同様）では、回転速度ｆ_ra
は空転速度に対応して上昇し（図２の（ａ））、インバ
ータ出力電流Ｉ_maは減少する（図２の（ｂ））。

【００３７】しかし、上記のようにａ系の制御装置４ａ
には、空転していないｉ系の回転速度及びインバータ出
力電流値が入力されるので、すべり周波数指令ｆ_s ，イ
ンバータ周波数指令ｆ_INV 共にａ系空転による変化を示
さず、インバータ周波数指令ｆ_INV は、電気車の加速度
を上回っては上昇しない。

【００３８】従って、回転速度ｆ_raが急速にインバータ
周波数ｆ_INV に近付くにつれ、誘導電動機内部のすべり
周波数が減少するため、この誘導電動機の発生トルクが
絞られ、クリープ速度にて自己再粘着する（他系も同
様）。

【００３９】インバータ出力電流の最大値を選択する理
由は、もし、空転している誘導電動機を駆動している出
力電流を帰還値として用いて制御すると、電流偏差が増
大し、その結果得られるすべり周波数指令も増大して、
インバータ周波数指令の増加率が電気車の加速度を上回
り、空転を発散させてしまうからである。

【００４０】以上説明したように本実施例によれば、各
駆動系から得られた複数の回転速度とインバータの出力
電流の中から空転に関与しない値を選択して各インバー
タの制御系に与えることができるので、極めてまれにし
か発生しない場合を除き、極力自然再粘着の機会を増大
させることができる。その結果、空転または滑走の速度
が微小値（クリープ速度）に押えられ、高粘着運転が可
能となる。

【００４１】また、本実施例は、１インバータで複数の
誘導電動機を駆動するような場合に効果がある。何故な
ら、再粘着制御を実行すると非空転電動機のトルクも低
下してしまい１インバータとしてのトルクが低下してし
まうからである。しかし、本実施例によれば、空転して
いる電動機は自ら再粘着し、非空転電動機には通常の加
速指令が与えられるので、この駆動系のトルクは低下し
ない。さらに、この駆動系が全軸空転した場合において
も、再粘着制御を施す場合に比べクリープ速度で再粘着
するので大きなトルクの落ち込みはない。

【００４２】本実施例に係る制御装置を搭載した電気車
における効果として、電気においては編成全体の電動車
数を低減できる外、電動車数をそのままにしておけば、
高加減速高速運転が可能となる。

【００４３】また、本実施例によれば、各インバータ制
御装置４ａ〜４ｉ毎に個別に回転速度選択器８０ａ〜８
０ｉ（図示せず）を設け、各回転速度選択器８０ａ〜８
０ｉにおいては、他系回転速度選択器から一義的に得ら
れる他系の回転速度と自系の回転速度のうち最小値又は
最大値を選択してそれを自系の回転速度ｆ_ra〜ｆ_riとし
ている。従って、空転時の制御を良好に保ちつつ、粘着
時において他系からの外乱を受けにくいという効果があ
る。

【００４４】例えば、電気車がレールの継ぎ目を渡る
時、動輪の回転速度は振動的になる。この場合、従来の
様に単に全ての系の動輪の回転速度のうちの最大値また
は最小値を選択しそれを自系の回転速度とするのみで
は、各動輪がレール継ぎ目を通過する毎にそれに伴う該
動輪の振動的な最小値又は最大値を選択してしまうた
め、編成全体が継ぎ目を通過し終わるまで他系の振動的
な最小値又は最大値を選択し他系の制御装置の外乱を受
けてしまう。しかし、本実施例では、他系回転速度選択
器８２ａ〜８２ｉ（図示せず）に例えば他系の入力回転
速度を平均化する機能や他系の入力回転速度を入力する
ローパスフィルタを設ける等の方法を採用することによ
り、自系の動輪の粘着時には自系の回転速度を選択させ
ることができる。従って、自系の制御装置においては自
系の動輪が継ぎ目を通過する際の外乱のみの影響を受け
るだけで済み、他系の外乱の影響を受けにくい。

【００４５】尚、本実施例において、インバータの出力
電流を検出することとしたが、その理由は、各電動機電
流を検出するには、各電動機毎に、しかも三相分の電流
検出器を設ける必要があり、現状の電流検出器が大きい
という点を考慮するとスペース及び配置の点から困難が
あると判断したためである。艤装し得る程小型の電流検
出器が現れた場合は電動機毎の電流を検出しても構わな
い。

【００４６】図３は本発明の第２の実施例の要部構成を
示すブロック図である。図中、８ａ〜８ｉはａ系〜ｉ系
のインバータ制御装置を示す。

【００４７】本実施例が図１の実施例と異なる構成は、
以下の点である。即ち、他の駆動系から得られた複数の
回転速度（信号）を他系回転速度選択器８２ａに与え、
力行時に最小回転速度，制動時に最大回転速度となる信
号を選択するか、もしくは複数の他系回転速度（信号）
の平均値を求めて信号ｆ_rxとして出力する。この出力信
号ｆ_rxを掛算器８１ａに入力し、係数Ｋｒを乗じた信号
ｆ_ryを得、ａ系回転速度選択器８０ａに入力して、自系
から得た回転速度ｆ_raと比較し、力行時に最小回転速
度，回生時に最大回転速度を選択して、回転周波数信号
Ｆｒを出力するように構成している。

【００４８】ここで、掛算器８１ａで乗算する係数Ｋｒ
は、力行時Ｋｒ＞１，制動時Ｋｒ＜１とし（図示しない
が外部から与えられる力行／制動指令に基づく）、この
係数Ｋｒは車輪，レール間のクリープ特性や誘導電動機
のすべり率に対応して決定される。すなわち、他系の回
転速度が選択される場合を、クリープ速度から空転に移
行する臨界近辺となるようにする（他系も同様）。

【００４９】ここに、係数Ｋｒの値は好ましくは力行時
は、１０３％〜１０５％，制動（回生）時は９５％〜９
７％であり、またＫｒは車輛速度に応じて変化してもよ
く、その場合はよりきめ細かな制御が可能となる。又、
Ｋｒの値は車輪径差を考慮して各系毎に可変値として良
い。

【００５０】このように構成した本実施例によれば、当
該駆動系の車輪が粘着状態にある場合には自系の駆動系
から得られた回転速度に基づいた回転速度ｆ_r で制御系
が構成されるので、車両間の動揺等による速度変動の影
響を受けず安定な周波数制御が行われる効果がある。

【００５１】また、空転・滑走時には微小空転状態で、
粘着状態にある他系の駆動系から得られた回転速度に基
づいて演算された信号が回転速度ｆ_r として出力され、
これによってインバータの周波数制御が行われるので、
微小空転（クリープ速度）を継続する。

【００５２】従って、自然に再粘着する機会を増すこと
ができ、高粘着運転が実現できる効果がある。

【００５３】図４は変発明の第３の実施例の要部構成を
示すブロック図である。図中、９ａ〜９ｉでは各系のイ
ンバータ制御装置を示す。

【００５４】本実施例が図３の実施例と異なる点は電流
選択器７を回転速度選択器（８０ａ〜８２ａ）とほぼ同
様の構成として各系に設けると共に、各系（例えばａ
系）において、自系回転速度選択器８０ａ及び自系電流
選択器９０ａからの信号に連動して電流指令Ｉ_p を切換
える入力切換スイッチＳ_w を設けた点にある。

【００５５】すなわち、図３の電流選択器７の代りに他
系電流選択器９２ａ，掛算器９１ａ及びａ系電流選択器
９０ａを用い、他系電流選択器９２ａでは他系から検出
した複数の出力電流の最大値ないし平均値を演算出力
し、掛算器９１ａで係数Ｋ_I(ただし、Ｋ_I＜１）を乗じ
た信号を作成し、ａ系電流選択器９０ａに入力される。
ここで、係数Ｋ_I は好ましくは、９５％〜９７％であ
り、またＫ_I は車輛速度に応じて変化してもよく、その
場合はよりきめ細かな制御が可能となる。又、Ｋ_I の値
は後述の様に各系毎に可変として良い。

【００５６】ａ系電流選択器９０ａでは自系のインバー
タ出力電流Ｉ_maと掛算器９１ａの出力とを比較し、大き
い方の値を電流帰還信号Ｉ_m として出力電流制御系の入
力信号とする（他の系についても同様）。

【００５７】以上のようにして得られた回転速度ｆ_r 及
びインバータ出力電流Ｉ_m をそのまま用いても充分に効
果は発揮されるが、自然の再粘着をさらに速めるように
した構成が以下に述べる実施例である。

【００５８】入力切換スイッチＳ_w は、粘着時はＡ側に
接続されて所定の電流指令Ｉ_p を比較器４１ａに出力す
る。

【００５９】ａ系電流選択器９０ａがその出力として自
系でなく他系を選択した時点でクリープ速度から脱し空
転または滑走が発生したとして、そのことを示す９０ａ
からの信号９３ａに応答して入力切換スイッチＳ_w はＢ
側に切換わる。すると、比較器４１ａの入力が夫々同じ
信号となり、零が出力され、回転速度ｆ_r と加算される
すべり周波数ｆ_s は、基準すべり周波数ｆ_spとなる。

【００６０】そして、ａ系回転速度選択器８０ａがその
出力として自系の回転速度ｆ_raを選択した時点で、クリ
ープ速度に戻り粘着したものと判断して、そのことを示
す８０ａからの信号８３ａに応答して入力切換スイッチ
Ｓ_w はＡ側に復帰する。

【００６１】このようにすることにより、空転した場
合、極力早くクリープ速度に戻すことができるという効
果がある。

【００６２】以上は、空転・滑走しても、自然に再粘着
することを期待しているため、トルクを零にする再粘着
制御を施さなかったが（第２の実施例においても基準す
べり周波数指令ｆ_spは残る）、前記した極めてまれな場
合、列車編成中の全ての動輪が同時に空転してしまった
場合（降雪時の急な勾配等、しかし、編成が同時に空転
とは考え難いが）やむなく再粘着制御を施さなければな
らない。

【００６３】列車編成全ての動輪の空転・滑走を検知す
る手段は、図１の第１の実施例においては、回転速度選
択器８０ａの出力である回転速度ｆ_rの時間変化率（ｄ
ｆ_r／ｄｔ）が所定値を越えたことで検出できる。

【００６４】また、図３の第２の実施例においても、各
駆動系における、自系回転速度選択器８０ａ…８０ｉの
出力の時間変化率が所定値を越えたことで検出できる。

【００６５】また、これらの回転速度ｆ_r と従輪の回転
速度との差に基づいても検出可能である。

【００６６】このように、空転・滑走検知のための回転
速度を全回転速度の中から選択された値を用いる理由
は、編成全ての動輪が同時に空転・滑走状態になる限界
まで、自己再粘着の機会を与えるためである。

【００６７】全軸空転・滑走を検知したら、直ちにすべ
り周波数指令ｆ_s を零に絞り、電流制御系を制御から切
離す公知の再粘着制御を施して再粘着を図る。

【００６８】尚、図３，図４の実施例において係数
Ｋ_r，Ｋ_Iの乗算は掛算器を用いずにソフトウェア的に行
っても良い。

【００６９】次に、上記した第１乃至第３の実施例のい
ずれかを複数の電気車から成る列車編成に適用した場合
の実施例について説明する。

【００７０】図５に本実施例の全体構成を示す。複数の
電動車と付随車とから構成された列車編成を例にとる。
各電動車は、インバータと複数の誘導電動機とを組合せ
た駆動系ａ系・ｂ系・ｃ系・ｄ系から成る。

【００７１】それぞれの駆動系（ａ系〜ｄ系）からの回
転速度信号ｆ_ra…ｆ_rdとインバータ出力電流Ｉ_ma…Ｉ_md
とを検出し、これらの信号を例えば付随車Ｔｃの運転台
５１に設けた周波数／電流情報制御装置５２の回転速度
選択器８０ａ〜８０ｄ，82ａ〜８２ｄ及び電流選択器７
に車に設けたＬＡＮ（local area network) により伝送
し、これら選択器によりそれぞれ選択された回転速度ｆ
_r 及び帰還電流Ｉ_m を各インバータの制御系に入力して
インバータ周波数ｆ_INV を制御するように構成してい
る。

【００７２】上記本実施例においては第１実施例に適用
して、電流選択器７はインバータ出力電流Ｉ_ma…Ｉ_mdの
うち、最大電流のものを帰還電流Ｉ_m として選択し出力
するように構成しているが、電流選択器７の代りに図４
に示した自系電流選択器90ａ…９０ｄ他系電流選択器９
２ａ〜９２ｄ，掛算器９１ａ〜９１ｄを用いることも可
能である。但し、この場合は、これら選択器は、各系制
御装置に存在するので単に車上ＬＡＮがあれば充分であ
る。また、第２実施例を適用して回転速度ｆ_rを掛算器
８１ａ〜８１ｄを更に用いて得るようにしても良い。

【００７３】尚、これら選択器を一括して運転台に設け
てもさしつかえない。

【００７４】次に、図６を用いて列車を編成としてみた
場合の上記第１〜第３の実施例の適用例について説明す
る。尚、列車編成は図５の編成とする。

【００７５】本実施例における周波数／電流情報制御装
置５２では、ａ系〜ｄ系から得られた回転速度ｆ_ra…ｆ
_rd及びインバータ出力電流Ｉ_ma…Ｉ_mdの他に各駆動系ａ
系〜ｄ系に備えられた応荷重装置（図示せず）からの応
荷重信号を入力する。

【００７６】回転速度選択器６は、力行時に最小回転速
度，制動時に最大回転速度を選択して回転速度ｆ_r を得
るように構成し、電流選択器７は最大電流を帰還電流Ｉ
_m として選択出力するように構成しているが、図３及び
図４に示した実施例のように構成してもよい。

【００７７】トルク指令器５２０は、前記した応荷重信
号に応じて各駆動系ａ系…ｄ系に与えるトルク指令Ｔｃ
（ａ）…Ｔｃ（ｄ）を演算し出力する。

【００７８】この指令の値は、その系の応荷重信号が基
準値より小さければその割合だけトルク指令を小さく
し、反対に大きければ、その割合だけトルク指令を大き
くする。

【００７９】このようにして演算されたトルク指令Ｔｃ
（ａ）…Ｔｃ（ｄ）は、各系の電流指令発生器５０ａ…
５０ｄ及び基準すべり周波数指令発生器４２２ａ…４２
２ｄに対応したトルク指令が出力される共に、電流値補
正器５２１及び帰還電流設定器５２２にも出力される。

【００８０】電流値補正器５２１では、各駆動系ａ系…
ｄ系から得られた各インバータ出力電流Ｉ_ma…Ｉ_mdに基
準トルク指令値Ｔｃとトルク指令値Ｔｃ（ａ）…Ｔｃ
（ｄ）との比、Ｔｃ／Ｔｃ（ａ），…Ｔｃ／Ｔｃ（ｄ）
を夫々乗算して正規化したインバータ出力電流を演算し
て、電流選択器７に出力する。

【００８１】また、帰還電流設定器５２２では、トルク
指令値Ｔｃ（ａ）…Ｔｃ（ｄ）と基準トルク指令値Ｔｃ
との比、Ｔｃ（ａ）／Ｔｃ…Ｔｃ（ｄ）／Ｔｃを、電流
選択器７の出力である最大値に乗算して、各駆動系毎の
帰還電流値に戻して各駆動系に伝送する。各駆動系にお
ける動作は、前述した通りである。

【００８２】本実施例によれば、各駆動系が出力するト
ルクに対応して空転していなければ得られるであろう電
流帰還値を演算し各系に帰還しているので、空転が発生
しても適正に自己再粘着を図ることができる。よって、
列車編成全体の期待粘着係数を高めることができる。

【００８３】ところで、各系のトルク指令を定める要因
として、さらに列車編成における位置，軸重が考えられ
る。

【００８４】まず列車編成における位置について説明す
る。

【００８５】一般に、進行方向前方に位置する動輪程空
転し易い。従って、先頭車両から後方になるにつれてト
ルク指令値が大きくなるように設定すれば、編成全体と
して期待粘着係数が高くなる。

【００８６】また、編成変え、増結，切離し等が行われ
た場合は、手動もしくは、自動列車番号設定器等によ
り、トルク指令値を変更する。

【００８７】次に、軸重について説明する。

【００８８】車両の軸重は、電気車力行時に、車両の進
行方向前方が軽くなり、回生時に、後方が軽くなるとい
う性質がある。従って、力行時には、進行方向前方が空
転し易く、回生時は、後方が滑走し易くなる。

【００８９】この場合も、前方の駆動系に与えるトルク
指令を力行時に小さく、回生時に大きくし、後方の駆動
系に与えるトルク指令を力行時に大きく、回生時に小さ
くすることにより、やはり、編成全体の期待粘着係数は
高まる。

【００９０】以上のトルク指令をトルク指令器５２０で
総合して各系ごとに個別に重み付けされたトルク指令を
作成し、電流帰還値もその値に見合った値とすることに
より、列車編成全体として、高粘着運転が可能となり、
高加減速高速運転をすることができる。

【００９１】

【発明の効果】以上、本発明によれば、誘導電動機が元
来有する自己再粘着特性を最大限生かし、自然再粘着の
機会を増したので、電気車を、微小空転状態（クリープ
領域）で走行させることができ、高粘着運転が可能とな
る。

【００９２】また列車編成全体としての期待粘着係数が
高まるため、高加減速高速運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による誘導電動機式電気車の制御装置の
第一実施例の構成を示すブロック図。

【図２】図１の実施例における車輪空転時の動作を説明
するための波形図。

【図３】本発明による誘導電動機式電気車の制御装置の
第２実施例の要部構成を示すブロック図。

【図４】本発明による誘導電動機式電気車の制御装置の
第３実施例の要部構成を示すブロック図。

【図５】本発明による誘導電動機式電気車の制御装置が
搭載された電気車ｓの列車編成の一例を示す図。

【図６】本発明を列車編成に適用した場合の誘導電動機
式電気車の制御装置の構成例を示すブロック図。

【符号の説明】

５ａ〜５ｉ…回転速度選択器、７…電流選択器、３３ａ
〜３３ｉ…インバータ、８０ａ〜８０ｉ…自系回転速度
選択器、８１ａ〜８１ｉ…掛算器、８２ａ〜８２ｉ…他
系回転速度選択器、９０ａ〜９０ｉ…自系電流選択器、
９１ａ〜91ｉ…掛算器、９２ａ〜９２ｉ…他系電流選択
器、３５０ａ〜３５０ｉ，３５１ａ〜３５１ｉ…誘導電
動機、５２０…トルク指令器、５２１…電流値補正器、
５２２…帰還電流設定器。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の誘導電動機を複数の可変電圧可変周
   波数インバータの出力により駆動することにより電気車
   を駆動する誘導電動機式電気車の制御装置であって、こ
   れら複数のインバータ毎に、これらインバータの周波数
   指令を電動機回転速度とすべり周波数との加算により得
   る周波数制御装置を有する誘導電動機式電気車の制御装
   置において、 上記各周波数制御装置は、自己のインバータにより制御
   される少なくとも１つの電動機の回転による得られる回
   転速度信号と、少なくとも１つの他のインバータにより
   制御される少なくとも１つの電動機の回転速度に基づき
   得られる回転速度信号値とのうち力行時には最小値，制
   動時には最大値を上記電動機回転速度として選択する手
   段を有することを特徴とする誘導電動機式電気車の制御
   装置。
2. 【請求項２】請求項１の誘導電動機式電気車の制御装置
   において、 自己のインバータの出力電流と、上記少なくとも１つの
   他のインバータの出力電流に基づき得られる電流信号値
   とのうちの最大値を選択する手段と、該選択された値に
   基づき自己のインバータの出力電流を制御する手段とを
   有する電流制御装置を備えたことを特徴とする誘導電動
   機式電気車の制御装置。
3. 【請求項３】請求項１の誘導電動機式電気車の制御装置
   において、 上記各周波数制御装置は、上記他のインバータにより制
   御される少なくとも１つの電動機の回転速度に所定の第
   １の係数を乗算して得た値を、上記少なくとも１つの電
   動機の回転速度に基づき得られる回転速度信号値として
   得ることを特徴とする誘導電動機式電気車の制御装置。
4. 【請求項４】請求項２の誘導電動機式電気車の制御装置
   において、 上記各電流制御装置は、上記少なくとも１つの他のイン
   バータの出力電流に所定の第２の係数を乗算して得た値
   を、上記少なくとも１つの他のインバータの出力電流に
   基づき得られる電流信号値として得ることを特徴とする
   誘導電動機式電気車の制御装置。
5. 【請求項５】請求項３の誘導電動機式電気車の制御装置
   において、 上記第１の係数値は各周波数制御装置毎に可変値とする
   誘導電動機式電気車の制御装置。
6. 【請求項６】請求項４の誘導電動機式電気車の制御装置
   において、 上記第２の係数値は各電流制御装置毎に可変値とする誘
   導電動機式電気車の制御装置。
7. 【請求項７】請求項１の誘導電動機式電気車の制御装置
   において、 上記各周波数制御装置は、上記他のインバータにより制
   御される電動機の回転速度を平均化して得た値を、上記
   電動機の回転速度に基づき得られる回転速度信号値とし
   て得ることを特徴とする誘導電動機式電気車の制御装
   置。
8. 【請求項８】請求項２の誘導電動機式電気車の制御装置
   において、 上記各周波数制御装置は、上記他のインバータの出力電
   流を平均化して得た値を、上記他のインバータの出力電
   流に基づき得られる電流信号値として得ることを特徴と
   する誘導電動機式電気車の制御装置。