JPH09215103A - 電気車制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 いずれかのインバータ制御回路に故障が発生
しても他の正常なインバータ制御回路のゲート信号でも
とのインバータを引続き制御するようにして車両の引張
力を低下させることなく運行継続させる。 【解決手段】 複数台の電気車制御回路18a,18b のうち
のいずれかが故障した場合、故障監視回路29a,29b がそ
の故障した電気車制御回路を特定して、ゲート信号選択
回路28a,28b に対してインバータゲート信号の選択を異
常が発生した電気車制御回路のものから正常な他の電気
車制御回路のものに切り替えさせてもとのインバータ12
a,12b に出力するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気車制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】運転指令に基づいて可変電圧可変周波数
インバータ（以下、ＶＶＶＦインバータと称する）のゲ
ート信号を制御することによりインバータから１又は複
数台の誘導電動機に与えられる電流を可変制御し、電気
車の運転制御を行う電気車制御装置として、従来、図６
に示す構成のものが知られている。この図６に示す電気
車制御装置は、直流電気車用のもので、複数群（ここで
は２群）の誘導電動機群１１ａ，１１ｂそれぞれを連続
的に可変速運転する２台の３相ブリッジインバータ１２
ａ，１２ｂを備え、架線１３の直流電力をパンタグラフ
１４によって取り込み、運転指令装置１５からの力行、
ブレーキ指令を受けて３相ブリッジインバータ１２ａ，
１２ｂによって直流電力を運転指令に対応した周波数の
交流電力に変換し、誘導電動機群１１ａ，１１ｂを連続
的に可変速運転する構成である。

【０００３】架線１３には直流架線と交流架線とがある
が、ここでは直流架線として説明する。パンタグラフ１
４によって取り込まれる直流電力は遮断器１６ａ，１６
ｂとフィルタ回路１７ａ，１７ｂを介して３相ブリッジ
インバータ１２ａ，１２ｂに給電される。ここで遮断器
１６ａ，１６ｂそれぞれはインバータ回路に異常が発生
した場合に装置を開放するためのものであり、またフィ
ルタ回路１７ａ，１７ｂそれぞれはパンタグラフ１４の
瞬間的な離線や直流電源に発生するノイズを抑制するた
めの回路であって、直流リアクトルとコンデンサによっ
て構成されている。

【０００４】３相ブリッジインバータ１２ａ，１２ｂそ
れぞれは、運転指令装置１２からの運転制御指令に基づ
いてインバータゲート信号を生成する電気車制御回路１
８ａ，１８ｂによってゲート制御される。この３相ブリ
ッジインバータ１２ａ，１２ｂと電気車制御回路１８
ａ，１８ｂとは図７に示す構成である。

【０００５】まず電気車制御回路１８はインバータ制御
回路２１とゲート信号制御回路２２と保護検出回路２３
とによって構成されている。インバータ制御回路２１
は、運転指令装置１５からの運転制御指令を受けて、す
べり周波数制御を行うのであれば運転制御指令を電流指
令とすべり周波数指令とに分けて、誘導電動機群１１に
対する速度検出器２４からの速度信号、誘導電動機群１
１に対する電流検出器２５から得られる誘導電動機電流
信号のフィードバックを受けて３相電流指令を発生し、
ゲート信号制御回路２２はこのインバータ制御回路２１
からの３相電流指令を受けて３相ブリッジインバータ１
２の６つのスイッチＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚのスイッチ
ングゲート信号を発生して３相ブリッジインバータ１２
のゲート制御を行い、保護検出回路２３は速度検出器２
４からの速度信号、電流検出器２５からの誘導電動機電
流信号及び電圧検出器２６からのインバータ電圧信号に
基づいて主回路の正常／異常を監視し、異常発生時に保
護動作する。

【０００６】通常、１台の電気車に図６に示すように２
台の３相ブリッジインバータ１２ａ，１２ｂを設置し、
それらで複数群の誘導電動機群１１ａ，１１ｂを個別に
駆動する構成としているのは、いずれかの３相ブリッジ
インバータに故障が起こっても電気車の走行に支障を来
さないための冗長性を持たせるためであり、したがって
各インバータ１２ａ，１２ｂを個別に制御するために電
気車制御回路もインバータの台数だけ（ここでは電気車
制御回路１８ａ，１８ｂの２台）用意している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の電気車制御装置では、次のような問題点があっ
た。図６に示した従来の電気車制御装置において、誘導
電動機群１１ａ，１１ｂ、遮断器１６ａ，１６ｂ、フィ
ルタ回路１７ａ，１７ｂは比較的故障が少なく、３相ブ
リッジインバータ１２ａ，１２ｂに用いられている半導
体素子も近年、過電流、過電圧、温度上昇を半導体素子
自身で検出して自己遮断するインテリジェントパワーモ
ジュールと称される半導体素子が製品化されていて、そ
れを用いることによって故障が抑制できる。しかしなが
ら、残りの構成要素である電気車制御回路１８ａ，１８
ｂについては、これが一般に弱電回路要素が主に用いら
れていて、マイクロコンピュータと多数の半導体集積回
路で構成されているために、耐ノイズ故障が比較的発生
しやすく、またセンサ関係の速度検出器２４、電流検出
器２５及び電圧検出器２６の故障も他の構成要素に比べ
て発生しやすい。

【０００８】そしてこのような回路構成要素に故障が発
生した場合、それを含む電気車制御回路１８ａ又は１８
ｂによって制御される３相ブリッジインバータ１２ａ又
は１２ｂを遮断器１６ａ又は１６ｂで解放し、残りの正
常な電気車制御回路でそれが制御を受け持つ３相ブリッ
ジインバータだけを動作させて電気車を走行させなけれ
ばならず、車両の引張力が低下して正常な走行が維持で
きなくなる問題点があった。

【０００９】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、複数台のＶＶＶＦインバータそれぞれ
を制御する複数台の電気車制御回路のうちのいずれかに
異常が発生した場合に、他の正常な電気車制御回路を用
いて異常が発生した電気車制御回路によって制御されて
いたＶＶＶＦインバータを継続的に制御するようにし
て、電気車制御回路のいずれかに異常が発生しても車両
の引張力を低下させることなく引き続き正常な走行を維
持することができる電気車制御装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、運転
指令に基づいて複数台のインバータそれぞれのゲート制
御を行い、これらのインバータごと１又は複数台の誘導
電動機を駆動制御する電気車制御装置において、運転指
令に基づいてインバータゲート制御信号を生成する複数
台の電気車制御回路と、各々の入力側が複数台の電気車
制御回路のうちの少なくとも２台の電気車制御回路に接
続され、各々の出力側が複数台のインバータの１つと個
別に接続され、複数台の電気車制御回路のいずれかから
のインバータゲート信号を選択して自身に接続されてい
る１つのインバータに出力するゲート信号選択回路と、
複数台の電気車制御回路それぞれの動作状態を監視し、
異常が発生した電気車制御回路があれば、ゲート信号選
択回路のインバータゲート信号の選択を異常が発生した
電気車制御回路のものから正常な他の電気車制御回路の
ものに切り替えさせる故障監視回路とを備えたものであ
る。

【００１１】この請求項１の発明の電気車制御装置で
は、複数台の電気車制御回路のうちのいずれかが故障し
た場合、故障監視回路がその故障した電気車制御回路を
特定して、ゲート信号選択回路に対してインバータゲー
ト信号の選択を異常が発生した電気車制御回路のものか
ら正常な他の電気車制御回路のものに切り替えさせても
とのインバータに出力するようにする。

【００１２】これによって、複数台のインバータそれぞ
れを個別に制御する電気車制御回路のうちのいずれかが
故障しても、故障が発生した電気車制御回路によって制
御されていたインバータを残りの正常な電気車制御回路
によって継続して制御し、車両の引張力を低下させるこ
となく引き続き正常な走行を維持する。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の電気車制御
装置において、故障監視回路が、インバータ電圧及び誘
導電動機電流を監視してそれらの異常値を検出する時に
ゲート信号選択回路にインバータゲート信号の切替え指
令を与えるのを禁止するようにしたものである。

【００１４】この請求項２の発明の電気車制御装置で
は、いずれかの電気車制御回路に異常が発生した場合、
もとのインバータに関連する他の回路に異常がない時に
のみゲート信号選択回路が異常な電気車制御回路から正
常な電気車制御回路に切替えてインバータゲート信号を
もとのインバータに出力して継続してインバータを制御
するようになり、電気車制御回路以外の回路にも異常が
発生している場合に継続してインバータの制御を行うこ
とを禁止して主回路構成要素の保護を行う。

【００１５】請求項３の発明は、請求項１の発明の電気
車制御装置において、故障監視回路が、運転指令、イン
バータ電圧及び誘導電動機電流を監視して正常／異常を
判定する異常判定部と、運転指令、インバータ電圧及び
誘導電動機電流の過去のデータを記憶するトレースデー
タ記憶部と、異常判定部が異常判定した時にトレースデ
ータ記憶部の過去のデータに基づいてゲート信号切替の
適否を判断するゲート信号切替判定部とを備えたもので
ある。

【００１６】この請求項３の発明の電気車制御装置で
は、故障監視回路が電気車制御回路以外の回路の異常を
判定した場合に、その回路の過去のデータに基づいてゲ
ート信号選択回路の切替動作の適否を判断するので、主
回路構成要素の保護がより確実に行える。

【００１７】請求項４の発明は、請求項１又は２の発明
の電気車制御装置において、複数台の電気車制御回路
と、入力側がこれらの電気車制御回路のいずれとも接続
され、出力側が複数台のインバータそれぞれに個別に接
続され、任意の電気車制御回路からのインバータゲート
信号を任意のインバータに出力する切替選択機能を有す
る１台のゲート信号選択回路と、電気車制御回路それぞ
れに対する故障監視回路とを備えたものである。

【００１８】この請求項４の発明の電気車制御装置で
は、いずれかの電気車制御回路に故障が発生した場合、
１台のゲート信号選択回路によって自在に正常な他の電
気車制御回路にもとのインバータを接続してインバータ
ゲート信号を与えることができ、回路構成を簡略化でき
る。

【００１９】請求項５の発明は、請求項４の発明の電気
車制御装置において、ゲート信号選択回路が、故障監視
回路それぞれからの故障検出信号の組合せに基づいてあ
らかじめ設定されている論理演算に基づき、インバータ
ゲート信号の切替選択動作を行うようにしたものであ
り、請求項４の発明と同様に１台のゲート信号選択回路
によって自在に正常な他の電気車制御回路にもとのイン
バータを接続してインバータゲート信号を与えることが
でき、回路構成を簡略化できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の
回路構成を示しており、誘導電動機１１ａ，１１ｂ（こ
こでは誘導電動機は１台ずつ示してあるが、複数台ず
つ、つまり誘導電動機群であることもある）それぞれを
駆動する第１系統２０ａと第２系統２０ｂとの２系統の
３相ブリッジＶＶＶＦインバータ１２ａ，１２ｂそれぞ
れに対して、（Ａ），（Ｂ）それぞれの電気車制御回路
１８ａ，１８ｂによってスイッチングゲートＵａ，Ｖ
ａ，Ｗａ，Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ；Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂ；Ｘ
ｂ，Ｙｂ，Ｚｂのゲート制御を行う構成である。なお、
３相ブリッジインバータ１２ａ，１２ｂそれぞれに対す
る主電源は図６に示した従来回路と同様、架線１３から
パンタグラフ１４を通じて取込んだ直流電力を遮断器１
６ａ，１６ｂそれぞれとフィルタ回路１７ａ，１７ｂそ
れぞれとを介して供給されるものである。

【００２１】そして（Ａ），（Ｂ）の電気車制御回路１
８ａ，１８ｂそれぞれは、運転指令装置１５からの運転
指令によって動作するもので、インバータ制御回路２７
ａ，２７ｂそれぞれとゲート信号選択回路２８ａ，２８
ｂそれぞれと保護検出回路２９ａ，２９ｂそれぞれとに
よって構成されている。

【００２２】運転指令装置１５は運転者が扱う主幹制御
器（マスコン）からの操作信号を受けて対応する力行、
ブレーキ、ノッチなどの運転制御信号を発生するもので
ある。

【００２３】インバータ制御回路２７ａ，２７ｂそれぞ
れは、運転指令装置１５からの運転制御信号を受けて、
すべり周波数制御を行うために運転制御指令を電流指令
とすべり周波数指令とに分けて、誘導電動機１１ａ，１
１ｂそれぞれに対する速度検出器２４ａ，２４ｂそれぞ
れからの速度信号、誘導電動機１１ａ，１１ｂそれぞれ
に対する電流検出器２５ａ，２５ｂそれぞれから得られ
る誘導電動機電流信号のフィードバックを受けて３相電
流指令に対応するゲート信号Ｅａ，Ｅｂそれぞれを発生
する。

【００２４】第１系統２０ａ側のゲート信号選択回路
（Ａ）２８ａは、保護検出回路２９ａからの選択指令信
号GSELa を受けて、インバータ制御回路（Ａ）２７ａか
らのゲート信号Ｅａ又はインバータ制御回路（Ｂ）２７
ｂからのゲート信号Ｅｂのいずれかを選択して３相ブリ
ッジインバータ（Ａ）１２ａの６つのスイッチＵａ，Ｖ
ａ，Ｗａ，Ｘａ，Ｙａ，Ｚａのゲート制御を行う。他
方、第２系統２０ｂ側のゲート信号選択回路（Ｂ）２８
ｂは、保護検出回路２９ｂからの選択指令信号GSELb を
受けて、インバータ制御回路（Ａ）２７ａからのゲート
信号Ｅａ又はインバータ制御回路（Ｂ）２７ｂからのゲ
ート信号Ｅｂのいずれかを選択して３相ブリッジインバ
ータ（Ｂ）１２ｂの６つのスイッチＵｂ，Ｖｂ，Ｗｂ，
Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂのゲート制御を行う。

【００２５】保護検出回路２９ａ，２９ｂそれぞれは図
２に示すような論理回路構成であって、誘導電動機１１
ａの３相電流Ｕ，Ｖ，Ｗそれぞれの過電流検出を行う電
流検出器２５ａからの過電流検出信号ＩＵａ，ＩＶａ，
ＩＷａ及び３相ブリッジインバータ１２ａの過電圧検出
を行う電圧検出器２６ａからの過電圧検出信号ＦＣＶａ
を入力とするＮＯＲ回路３１と、インバータ制御回路２
７ａの異常判定信号であるウォッチドッグタイマ信号Ｗ
ＤＴ及び自己診断エラー信号を入力とするＮＡＮＤ回路
３２と、これらのＮＯＲ回路３１及びＮＡＮＤ回路３２
の出力を入力とするＡＮＤ回路３３と、このＡＮＤ回路
３３の出力をセット信号とするフリップフロップ回路３
４とによって構成され、フリップフロップ回路３４の
“１”又は“０”出力をゲート信号選択指令GESLa とし
てゲート信号選択回路（Ａ）２８ａに与える。

【００２６】したがってこの保護検出回路２９ａは、第
１系統２０ａにおいて電気車制御回路１８ａ以外の部分
には異常が発生していなくてＮＯＲ回路３１の出力が正
常を示す“１”である時には、電気車制御回路１８ａの
異常検出によって“１”を出力するＮＡＮＤ回路３２の
出力が“１”である時に、ＡＮＤ回路３３が“１”出力
をフリップフロップ回路３４に与えてセットし、フリッ
プフロップ回路３４はゲート信号選択切替信号GSELa
（＝１）をゲート信号選択回路２８ａに出力する。

【００２７】しかしながらこの保護検出回路２９ａは、
電気車制御回路１８ａ以外の部分に異常が発生している
場合、つまり誘導電動機１１ａのＵ，Ｖ，Ｗ相のいずれ
かの過電流検出あるいはインバータ１２ａの過電圧検出
がなされている時、ＮＯＲ回路３１の出力が“０”とな
り、電気車制御回路１８ａの異常検出によって“１”を
出力するＮＡＮＤ回路３２側からその異常時の出力であ
る“１”が出力されても、ＡＮＤ回路３３の出力は必ず
“０”となり、フリップフロップ回路３４はセットせ
ず、フリップフロップ回路３４の出力GSELa はゲート信
号選択切替禁止信号（＝０）としてゲート信号選択回路
２８ａに与えられることになる。

【００２８】なお、第２系統２０ｂの電気車制御回路１
８ｂの保護検出回路２９ｂも図２に示した第１系統２０
ａの保護検出回路２９ａと同じ構成である。ただし図２
において、各要素の符号のサフィックスａに代えてｂを
付けることによって保護検出回路２９ｂの構成となる。
そしてフリップフロップ回路３４の出力GSELb によって
第２系統２０ｂのゲート信号選択回路２８ｂのゲート信
号をＥａとＥｂとの間で切替えることになる。

【００２９】次に、上記構成の電気車制御装置の動作に
ついて説明する。通常時、第１系統２０ａ、第２系統２
０ｂそれぞれの電気車制御回路１８ａ，１８ｂそれぞれ
において、ゲート信号選択回路２８ａ，２８ｂそれぞれ
は自系統のインバータ制御回路２７ａ，２７ｂそれぞれ
からのゲート信号Ｅａ，Ｅｂそれぞれを受けてインバー
タ１２ａ，１２ｂそれぞれのスイッチＵａ，Ｖａ，Ｗ
ａ，Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ；Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂ，Ｘｂ，Ｙ
ｂ，Ｚｂのスイッチングゲート制御を行う。

【００３０】ところがいま、例えば、第２系統２０ａの
インバータ制御回路（Ａ）２７ａに異常が発生し、保護
検出回路（Ａ）２９ａにインバータ制御回路（Ａ）２７
ａからのウォッチドッグタイマ信号ＷＤＴに異常検出信
号が入力されると、保護検出回路（Ａ）２９ａからゲー
ト信号選択回路（Ａ）２８ａには、次に示す一連の動き
の結果としてゲート信号選択切替信号GSELa （＝１）が
入力され、ゲート信号選択回路（Ａ）２８ａはそれまで
の第１系統２０ａのインバータ制御回路（Ａ）２７ａか
らのゲート信号Ｅａに代えて、第２系統２０ｂのインバ
ータ制御回路（Ｂ）２７ｂからのゲート信号Ｅｂを入力
とし、これに基づいて３相ブリッジインバータ１２ａの
ゲート制御を行うように切替える。この時、正常な第２
系統２０ｂ側は、ゲート信号選択回路（Ｂ）２８ｂが同
じインバータ制御回路（Ｂ）２７ｂからのゲート信号Ｅ
ｂを入力し、これに基づいて３相ブリッジインバータ１
２ｂのゲート制御を継続して行う。

【００３１】以上のゲート信号Ｅａ，Ｅｂ間の切替動作
は次の通りである。保護検出回路２９ａは次のようにし
てゲート信号選択切替（＝１）／切替禁止信号（＝０）
を出力する。第１系統２０ａにおいて、回路要素のいず
れにも異常が発生していない場合、つまり正常時には、
ＮＯＲ回路３１の出力は“１”であるが、ＮＡＮＤ回路
３２の出力は“０”であり、これらを入力とするＡＮＤ
回路３３の出力も“０”となり、フリップフロップ回路
３４はセットされず、その出力であるゲート信号選択信
号GSELa は“０”であり、ゲート信号選択回路（Ａ）２
８ａは第１系統２０ａのインバータ制御回路（Ａ）２７
ａのゲート信号Ｅａを受入れて３相ブリッジインバータ
１２ａのゲート制御を行う。

【００３２】ところがいま、電気車制御回路１８ａ以外
の部分には異常が発生していなくてＮＯＲ回路３１の出
力が正常を示す“１”であるが、電気車制御回路１８ａ
の異常検出によって“１”を出力するＮＡＮＤ回路３２
の出力が“１”となれば、ＡＮＤ回路３３が“１”出力
をフリップフロップ回路３４に与えてセットし、フリッ
プフロップ回路３４はゲート信号選択切替信号GSELa
（＝１）をゲート信号選択回路２８ａに出力する。

【００３３】そしてこのゲート信号選択切替信号GSELa
が“１”であればゲート信号選択回路（Ａ）２８ａは第
２系統２０ｂからのゲート信号Ｅｂを入力するように切
替えてそのゲート信号Ｅｂに基づいて３相ブリッジイン
バータ１２ａのゲート制御を行うようになる。

【００３４】ここで、保護検出回路２９ａは、電気車制
御回路１８ａ以外の部分に異常が発生している場合、つ
まり誘導電動機１１ａのＵ，Ｖ，Ｗ相のいずれかの過電
流検出あるいはインバータ１２ａの過電圧検出がなされ
ている時、ＮＯＲ回路３１の出力が“０”となり、電気
車制御回路１８ａの異常検出によって“１”を出力する
ＮＡＮＤ回路３２側からその異常時の出力である“１”
が出力されても、ＡＮＤ回路３３の出力は必ず“０”と
なり、フリップフロップ回路３４はセットせず、フリッ
プフロップ回路３４の出力GSELa はゲート信号選択切替
禁止信号（＝０）としてゲート信号選択回路２８ａに与
えられる。これによって、電気車制御回路１８ａ以外の
部分、例えば、誘導電動機１１ａ、３相ブリッジインバ
ータ１２ａ、遮断器１６ａ、フィルタ回路１７ａなどに
異常が発生している場合には、電気車制御回路１８ａ事
態に異常が発生している／いないに拘らずゲート信号選
択回路（Ａ）２８ａのスイッチングゲート信号の切替を
禁止し、フェールセーフを実現する。

【００３５】なお、上記の実施の形態によれば複数系統
のインバータ制御系２０ａ，２０ｂで互いに他方のゲー
ト信号をゲート信号選択回路２８ａ，２８ｂで引回すこ
とになるが、通常、１車両分のインバータ回路は同一の
電気車制御装置内に据付けられ、またゲート信号は通
常、３相ブリッジインバータには耐ノイズ特性を向上さ
せるために電気信号を光信号に変換して与えられるの
で、この電気信号から光信号に変換する回路に適用する
ことによって比較的に容易に実現することができる。

【００３６】次に、本発明の第２の実施の形態について
図３に基づいて説明する。この第２の実施の形態の特徴
は、図１に示した第１の実施の形態において保護検出回
路２９ａ，２９ｂの内部構成を図３に示すように変更し
た点にある。この実施の形態の保護検出回路２９ａ（保
護検出回路２９ｂも同様の構成であるが、ここでは第１
系統２０ａ側の保護検出回路２９ａを代表して説明す
る）は、運転指令装置１５からの運転指令情報、３相イ
ンバータ電圧検出器２６ａからのインバータ電圧データ
ＦＣＶａ、誘導電動機電流検出器２５ａからの誘導電動
機電流データＩＵａ，ＩＶａ，ＩＷａ及びゲート信号出
力を入力して逐次記憶するトレースデータメモリ４１
と、図２に示したインバータ制御回路２７ａからのウォ
ッチドッグタイマ信号ＷＤＴと自己診断エラー信号との
ＮＡＮＤ回路３２のような保護検知回路（図示せず）か
らの保護検知信号を入力して、保護検知時にトレースデ
ータメモリ４１のトレースデータを読出し、故障箇所を
推論して電気車制御回路１８ａ側の故障であると特定し
た時だけゲート信号選択切替信号GSELa （＝１）をゲー
ト信号選択回路２８ａに出力する故障特定論理回路４２
から構成されている。

【００３７】この第２の実施の形態では、トレースデー
タメモリ４１に種々の信号、データが逐次入力され、シ
フトレジスタのように最新のデータから遡ってそのメモ
リ容量範囲内で常にデータ内容に更新しながら保存して
いる。

【００３８】そして保護検知信号が故障特定論理回路４
２に入力されると、トレースデータメモリ４１から保護
検知時に保存されているトレースデータを読出して故障
箇所を特定する推論動作を行い、電気車制御回路１８ａ
内の故障であって、インバータ、遮断器、誘導電動機、
フィルタなどの主回路側の故障ではないと判断される時
にのみゲート信号選択切替信号GSELa （＝１）をゲート
信号選択回路２８ａに与え、ゲート信号選択回路２８ａ
が第１系統２０ａのインバータ制御回路２７ａからのゲ
ート信号Ｅａから第２系統２０ｂのインバータ制御回路
２７ｂからのゲート信号Ｅｂに入力を切替えてインバー
タ１２ａに出力してスイッチＵａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘａ，
Ｙａ，Ｚａのゲート制御を行い、インバータ１２ａを再
起動させて電気車の駆動力を維持する。

【００３９】ここで故障特定論理回路４２が実行する故
障特定の推論処理は、図２に示した論理回路の論理演算
処理とほぼ同等で、トレースデータメモリ４１に保存さ
れている運転指令情報、インバータ電圧データＦＶＣ
ａ、誘導電動機電流データＩＵａ，ＩＶａ，ＩＷａ、ゲ
ート信号出力のトレースデータから過電圧や過電流が検
出されたならば電気車制御回路１８ａ以外の回路要素に
も異常が発生しているのでインバータ１２ａの再起動に
は問題が生じると判断し、ゲート信号を切替えた後のイ
ンバータ１２ａの再起動を禁止し、フェールセーフを実
現する。

【００４０】次に、本発明の第３の実施の形態につい
て、図４及び図５に基づいて説明する。この第３の実施
の形態の電気車制御装置は、複数台（ここでは４台）の
３相ブリッジインバータ１２−１，１２−２，１２−
３，１２−４それぞれに対するスイッチングゲート信号
の選択切替を１つのゲート選択回路２８によって実行す
るようにし、かつ、最低１台のインバータ制御回路が正
常であれば４台すべてのインバータを継続して駆動でき
る構成にしたことを特徴とし、誘導電動機１１−１〜１
１−４（ここでも誘導電動機は１台ずつ示してあるが、
複数台、つまり誘導電動機群であることもある）それぞ
れを駆動する第１〜第４系統２０−１〜２０−４の４系
統の３相ブリッジＶＶＶＦインバータ１２−１〜１２−
４それぞれに対して、電気車制御回路１８−１〜１８−
４それぞれによってスイッチングゲート制御を行う。

【００４１】電気車制御回路１８−１〜１８−４それぞ
れは、運転指令装置１５からの運転指令によって動作す
るもので、インバータ制御回路２７−１〜２７−４それ
ぞれと保護検出回路２９−１〜２９−４を備えている。

【００４２】インバータ制御回路２７−１〜２７−４そ
れぞれは、運転指令装置１５からの運転制御信号を受け
て、すべり周波数制御を行うために運転制御指令を電流
指令とすべり周波数指令とに分けて、誘導電動機１１−
１〜１１−４それぞれに対する速度検出器２４−１〜２
４−４それぞれからの速度信号、誘導電動機１１−１〜
１１−４それぞれに対する電流検出器２５−１〜２５−
４それぞれから得られる誘導電動機電流信号のフィード
バックを受けて３相電流指令に対応するゲート信号１Ｇ
Ｅ〜４ＧＥそれぞれを発生する。

【００４３】保護検出回路２９−１〜２９−４それぞれ
は第１の実施の形態と同様に図２に示すような論理回路
構成であって、第１〜第４系統２０−１〜２０−４それ
ぞれにおいて電気車制御回路１８−１〜１８−４以外の
部分には異常が発生しておらず、電気車制御回路１８−
１〜１８−４それぞれの異常検出によって保護検出信号
１Ｆ〜４Ｆをゲート選択回路２８に出力する。

【００４４】ゲート選択回路２８は図５に示すような論
理表に基づき、電気車制御回路１８−１〜１８−４それ
ぞれからの保護検知信号１Ｆ〜４Ｆのいずれか１つ又は
複数を受けると、電気車制御回路１８−１〜１８−４の
うち正常なもののインバータ制御回路からのゲート信号
を選択して対応する系統の３相ブリッジインバータに与
えてゲート制御する。

【００４５】図５の論理表は、例えば、第１系統２０−
１のインバータ制御回路（１）２７−１に異常が発生し
て保護検出回路（１）２９−１から保護検出信号１Ｆが
出力される時、他の第２〜第４系統２０−２〜２０−４
がいずれも正常であれば、ゲート選択回路２８は第１系
統２０−１のインバータゲート信号１Ｇとして第２系統
２０−２のインバータゲート信号２ＧＥを選択し、第２
系統２０−２のインバータ制御回路２７−２からのイン
バータゲート信号２ＧＥを第１系統のインバータ（１）
１２−１と第２系統のインバータ（２）１２−２とに同
時に与えてゲート制御する設定である。

【００４６】またさらに極端な場合として、第１系統２
０−１の電気車制御回路１８−１だけが正常で、第２〜
第４系統２０−２〜２０−４の電気車制御回路１８−２
〜１８−４がいずれも異常となった場合、正常な第１系
統２０−１のインバータ制御回路（１）２７−１のゲー
ト信号１ＧＥによって第１系統のインバータ（１）１２
−１のゲート制御を行うと共に、残りの第２系統のイン
バータ（２）１２−２から第４系統のインバータ（４）
１２−４にも同じ第１系統２０−１のゲート信号１ＧＥ
をそれぞれゲート信号２Ｇ〜４Ｇとして与えてゲート制
御する設定である。

【００４７】この第３の実施の形態の電気車制御装置で
は、４台の電気車制御回路１８−１〜１８−４のうちの
いずれか１つでも健全であれば、電気車の走行にほとん
ど影響を与えることなく運行させることができるように
なる。なお、４台の電気車制御回路１８−１〜１８−４
のすべてが故障した場合には運行できなくなるため、故
障の発生した車両を開放する処置をとることになる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
複数台の電気車制御回路のうちのいずれかが故障した場
合、故障監視回路が故障した電気車制御回路のゲート信
号選択回路に対して正常な他の電気車制御回路からのゲ
ート信号に切り替えて出力させてインバータのゲート制
御を行うようにしているので、複数台のインバータそれ
ぞれを個別に制御する電気車制御回路のうちのいずれか
が故障しても、そのインバータを残りの正常な電気車制
御回路によって継続して制御することができ、車両の引
張力を低下させることなく引き続き正常な走行を維持す
るができる。

【００４９】請求項２の発明によれば、いずれかの電気
車制御回路に異常が発生した場合、その電気車制御回路
によって制御されるインバータに関連する他の回路に異
常がない時にのみゲート信号選択回路が異常な電気車制
御回路から残りの正常な電気車制御回路によって前記イ
ンバータを継続して制御するようにしているので、請求
項１の効果に加えて、電気車制御回路以外の主回路構成
要素にも異常が発生している場合に継続してインバータ
の制御を行うことに起因して悪影響が発生するのを防止
することができる。

【００５０】請求項３の発明によれば、故障監視回路が
電気車制御回路以外の回路の異常を判定した場合に、そ
の回路の過去のデータに基づいてゲート信号選択回路の
切替動作の適否を判断するようにしているので、請求項
１の効果に加えて、主回路構成要素の保護がより確実に
行える。

【００５１】請求項４の発明及び請求項５の発明によれ
ば、多数台の電気車制御回路それぞれによって多数台の
インバータそれぞれが制御されている場合に、いずれか
１台又は複数台の電気車制御回路に故障が発生した時に
は、１台のゲート信号選択回路が電気車制御回路それぞ
れの故障監視回路それぞれからの故障検出信号の組合せ
に基づいてあらかじめ設定されている論理演算に基づ
き、適切な残りの正常な電気車制御回路からのインバー
タゲート信号に切替選択したそれぞれのインドを継続し
て制御するようにしているので、１台のゲート信号選択
回路によって自在に正常な電気車制御回路からのインバ
ータゲート信号によって電気車制御回路に故障が発生し
た１台又は複数台のインバータそれぞれを継続してゲー
ト制御することができ、請求項１の効果に加えて、回路
構成を簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の回路ブロック図。

【図２】上記の実施の形態における保護検出回路の内部
構成を示す論理回路図。

【図３】本発明の第２の実施の形態における保護検出回
路の回路ブロック図。

【図４】本発明の第３の実施の形態の回路ブロック図。

【図５】上記の実施の形態におけるゲート選択回路が備
えている論理表の説明図。

【図６】従来例の回路ブロック図。

【図７】従来例の電気車制御回路の内部構成を示す回路
ブロック図。

【符号の説明】

１１ａ，１１ｂ 誘導電動機 １１−１〜１１−４ 誘導電動機 １２ａ，１２ｂ ３相ブリッジインバータ １２−１〜１２−４ ３相ブリッジインバータ １５ 運転指令装置 １８ａ，１８ｂ 電気車制御回路 １８−１〜１８−４ 電気車制御回路 ２０ａ 第１系統 ２０ｂ 第２系統 ２０−１ 第１系統 ２０−２ 第２系統 ２０−３ 第３系統 ２０−４ 第４系統 ２４ａ，２４ｂ 速度検出器 ２４−１〜２４−４ 速度検出器 ２５ａ，２５ｂ 電流検出器 ２５−１〜２５−４ 電流検出器 ２６ａ，２６ｂ 電圧検出器 ２７ａ，２７ｂ インバータ制御回路 ２７−１〜２７−４ インバータ制御回路 ２８ ゲート選択回路 ２８ａ，２８ｂ ゲート信号選択回路 ２９ａ，２９ｂ 保護検出回路 ２９−１〜２９−４ 保護検出回路 ３１ ＮＯＲ回路 ３２ ＮＡＮＤ回路 ３３ ＡＮＤ回路 ３４ フリップフロップ回路 ４１ トレースデータメモリ ４２ 故障特定論理回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転指令に基づいて複数台のインバータ
   それぞれのゲート制御を行い、これらのインバータごと
   に１又は複数台の誘導電動機を駆動制御する電気車制御
   装置において、 前記運転指令に基づいてインバータゲート制御信号を生
   成する複数台の電気車制御回路と、 各々の入力側が前記複数台の電気車制御回路のうちの少
   なくとも２台の電気車制御回路に接続され、各々の出力
   側が前記複数台のインバータの１つと個別に接続され、
   前記複数台の電気車制御回路のいずれかからのインバー
   タゲート信号を選択して自身に接続されている前記１つ
   のインバータに出力するゲート信号選択回路と、 前記複数台の電気車制御回路それぞれの動作状態を監視
   し、異常が発生した電気車制御回路があれば、前記ゲー
   ト信号選択回路のインバータゲート信号の選択を前記異
   常が発生した電気車制御回路のものから正常な他の電気
   車制御回路のものに切り替えさせる故障監視回路とを備
   えて成る電気車制御装置。
2. 【請求項２】 前記故障監視回路が、インバータ電圧及
   び誘導電動機電流を監視してそれらの異常値を検出する
   時に前記ゲート信号選択回路にインバータゲート信号の
   切替え指令を与えるのを禁止することを特徴とする請求
   項１記載の電気車制御装置。
3. 【請求項３】 前記故障監視回路が、運転指令、インバ
   ータ電圧及び誘導電動機電流を監視して正常／異常を判
   定する異常判定部と、前記運転指令、インバータ電圧及
   び誘導電動機電流の過去のデータを記憶するトレースデ
   ータ記憶部と、前記異常判定部が異常判定した時に前記
   トレースデータ記憶部の前記過去のデータに基づいてゲ
   ート信号切替の適否を判断するゲート信号切替判定部と
   を備えて成る請求項１記載の電気車制御装置。
4. 【請求項４】 複数台の前記電気車制御回路と、入力側
   がこれらの電気車制御回路のいずれとも接続され、出力
   側が複数台の前記インバータそれぞれに個別に接続さ
   れ、任意の前記電気車制御回路からのインバータゲート
   信号を任意の前記インバータに出力する切替選択機能を
   有する１台の前記ゲート信号選択回路と、前記電気車制
   御回路それぞれに対する前記故障監視回路とを備えて成
   る請求項１又は２記載の電気車制御装置。
5. 【請求項５】 前記ゲート信号選択回路が、前記故障監
   視回路それぞれからの故障検出信号の組合せに基づいて
   あらかじめ設定されている論理演算に基づき、前記イン
   バータゲート信号の切替選択動作を行うことを特徴とす
   る請求項４記載の電気車制御装置。