JPH09233605A

JPH09233605A - 電気車制御装置

Info

Publication number: JPH09233605A
Application number: JP8036538A
Authority: JP
Inventors: Shiroji Yamamoto; 城二山本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】空転頻度が高くなってもすべり周波数制御を
維持できるようにする。【解決手段】この発明の電気車制御装置は、駆動モー
タのすべり周波数制御を行う際、動輪の空転を検知した
時には空転頻度演算手段２３が単位時間当りの空転発生
回数を演算し、この単位時間当りの空転発生回数が所定
値を超えれば変調率調整手段２８がインバータの基本変
調率を低下させる。これによってすべり周波数制御にお
けるＶ／ｆの値を低減させ、モータの励磁を低減させて
励磁電流成分に対するモータ二次電流電流成分の比を大
きくし、すべり周波数制御による可制御範囲を拡大す
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
し、特に可変電圧可変周波数インバータ（ＶＶＶＦイン
バータ）により動輪駆動用のモータの駆動制御を行う電
気車制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来一般にＶＶＶＦインバータを用いて
動輪駆動用のモータの駆動制御を行う電気車制御装置で
は、図６に示す演算回路によってインバータの変調率Ａ
Ｌを決定している。つまり、変調率ＡＬを決定するに
は、インバータの目標出力であるモータ電流パターンＩ
ｃと、自インバータによって回転駆動するモータの回転
周波数（自軸回転周波数）ｆｒ１と、インバータの直流
入力電圧、つまりインバータに対する電源整流回路に設
置されているフィルタコンデンサの両端電圧Ｅｃを入力
して演算を行う。まず、すべり周波数演算回路１でモー
タ電流パターンＩｃに基づいてすべり周波数ｆｓを演算
する。このすべり周波数ｆｓと自軸回転周波数ｆｒ１と
を加算器２において加算してインバータ周波数ｆINV を
得る。そして基本変調率演算回路３がこのインバータ周
波数ｆINV とフィルタコンデンサ電圧Ｅｃとに基づいて
基本変調率を演算し、この基本変調率を変化率リミッタ
（ＤＬＩＭ）４に通して変化率の制限をかけ、最終的な
変調率ＡＬを得ている。これによってインバータ周波数
ｆINV に応じた変調率ＡＬが求められ、モータ電圧Ｖと
インバータ周波数ｆINV との比Ｖ／ｆが決定される。

【０００３】ここで、モータの励磁電流ＩＦと二次電流
ＩＴとの関係は図３の簡易ベクトル図に示すものであ
る。そしてインバータですべり周波数制御を行う場合に
は、図３（ａ）に示すように、モータの一次電流ＩＭを
モータ電流パターンＩｃに一致させるように制御する。
これは、通常、一次電流ＩＭはトルク電流相当の二次電
流ＩＴに近い値となっていて励磁電流ＩＦに対して十分
大きいので、この励磁電流ＩＦ成分をおおむね無視する
ことができ、すべり周波数ｆｓによって一次電流ＩＭを
モータ電流パターンＩｃに追従させることによってトル
ク制御を行うことができるからである。

【０００４】ところで、電気車の場合、特に雨天時には
レールがぬれて滑りやすくなっており、モータで駆動さ
れる動輪の空転が発生しやすい。そこで従来、空転時の
電流制御を図７に示すような制御回路によって行ってい
る。一般的な電気車では１車両当り４台のモータが設置
され、各モータが個別に動輪を駆動する構造にしている
が、ここでは説明の簡単化のために２台のモータ間での
空転制御について説明する。

【０００５】自モータの回転周波数（自軸回転周波数）
ｆｒ１を変化率演算回路１１に通して時間変化率ｄｆｒ
／ｄｔを演算し、比較器１２においてこの変化率がある
セット値ａ０以上であると判定した時には、モータ電流
低減制御回路（１）１３によって電流低減値（１）を発
生する。

【０００６】また自軸回転周波数ｆｒ１と他モータの回
転周波数（他軸回転周波数）ｆｒ２とを減算器１４に入
力して差速度Δｆｒを求め、これを比較器１５によりあ
るセット値（ここでは、１．０Ｈｚとしている）と比較
し、セット値以上の差が発生していればモータ電流低減
制御回路（２）１６によって電流低減値（２）を発生す
る。

【０００７】そして、基本モータ電流パターン発生回路
１７が生成する基本モータ電流パターンに対して、減算
器１８，１９において電流低減値（１）、電流低減値
（２）それぞれを差引き、インバータの出力電流パター
ン、つまりモータ電流パターンＩｃを得るのである。

【０００８】こうして空転発生を自軸回転周波数と他軸
回転周波数の差、また自軸回転周波数の変化率それぞれ
から判定し、空転発生と判定する時にそれぞれの電流低
減値（１），（２）によって基本電流パターンの電流を
低減させ、これをインバータの出力電流パターンＩｃと
することによってモータ電流を低減させて回転速度を低
下させ、再粘着させる制御を行うのである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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。Ｖ／ｆをモータ特性に合わせて一定値のままにし
ておくと、大雨などのレール条件がきわめて悪い場合に
は、図３（ｂ）に示すように励磁電流ＩＦに対して一次
電流ＩＭ（つまり、インバータ出力電流）が接近したよ
うな小電流においても再空転を起してしまうことがあ
る。そして空転を検出して電流を低減させると、二次電
流ＩＴの大きさが励磁電流ＩＦの大きさに対して近い値
になり、一次電流ＩＭを監視しながら電流パターンＩｃ
に一致させるようにすべり周波数を制御しようとして
も、トルクに寄与する二次電流ＩＴと一次電流ＩＭとの
差及び角度が大きくなり、制御が効果的に行えない状態
になることがある。これは、励磁電流ＩＴを決定するＶ
／ｆ値を一定に保ったまますべり周波数ｆｓだけを制御
しようとすると、一次電流ＩＭが励磁電流ＩＦに接近し
てくると、モータの励磁電流ＩＦと二次電流ＩＴとの合
成分であるインバータ出力電流（モータ一次電流）ＩＭ
を検出しながらすべり周波数ｆｓを制御しようとしても
すべり周波数ｆｓがほとんど０Ｈｚにはりついた状態と
なって制御が効果的に行えなくなるためである。

【００１０】加えて、空転を検出した場合、上記のよう
にインバータ出力電流を低減させることによって速やか
に再粘着させる制御を行うと、空転頻度が頻繁になって
くると電流を低減させている時間が長くなり、トータル
として加速力が低下し、特に大雨の時などに急勾配の路
線を走行していると、力行しているにもかかわらず減速
してしまうことがあるという問題点があった。

【００１１】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、大雨のような悪い路線条件でも、すべ
り周波数による制御性を向上させ、再粘着制御が確実に
でき、しかも空転頻度が大きくなっても加速力を維持す
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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ＶＶ
ＶＦインバータによって駆動モータのすべり周波数制御
を行う電気車制御装置において、インバータの基本変調
率を演算する基本変調率演算手段と、モータによって駆
動される動輪の空転を検知する空転検知手段と、空転検
知手段が検知する動輪の単位時間当りの空転発生回数を
演算する空転頻度演算手段と、空転頻度演算手段が演算
する単位時間当りの空転発生回数が所定値を超える時に
インバータの基本変調率を低下させる変調率調整手段と
を備えたものである。

【００１３】この請求項１の発明の電気車制御装置で
は、駆動モータのすべり周波数制御を行う際、空転検知
手段がモータによって駆動される動輪の空転を検知した
時には空転頻度演算手段が単位時間当りの空転発生回数
を演算し、この単位時間当りの空転発生回数が所定値を
超えれば変調率調整手段がインバータの基本変調率を低
下させる。これによってすべり周波数制御におけるＶ／
ｆの値を低減させ、モータの励磁を低減させて励磁電流
成分に対するモータ二次電流電流成分の比を大きくし、
すべり周波数制御による可制御範囲を拡大する。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１の電気車制御
装置において、変調率調整手段が、単位時間当りの空転
発生回数に応じてインバータの基本変調率を多段階に変
更するようにしたものである。

【００１５】この請求項２の発明の電気車制御装置で
は、変調率調整手段が単位時間当りの空転発生回数に応
じてインバータの基本変調率を多段階に変更させ、空転
頻度が高い時には基本変調率をさらに大きく低下させる
ようにして、すべり周波数制御による可制御範囲を拡大
すると共に、きめ細かな制御を行う。

【００１６】請求項３の発明は、可変電圧可変周波数制
御インバータによって駆動モータのすべり周波数制御を
行う電気車制御装置において、基本モータ電流パターン
を発生する基本モータ電流パターン発生手段と、モータ
によって駆動される動輪の空転を検知する空転検知手段
と、空転検知手段が検知する動輪の単位時間当りの空転
発生回数を演算する空転頻度演算手段と、空転検知手段
が動輪の空転を検知する時に基本モータ電流パターンの
電流値を所定量低減させる第１のモータ電流低減制御手
段と、単位時間当りの空転発生回数が所定値を超える時
に第１のモータ電流低減制御手段の電流低減制御を停止
させる空転持続手段とを備えたものである。

【００１７】この請求項３の発明の電気車制御装置で
は、空転検知手段でモータによって駆動される動輪の空
転を検知し、空転頻度演算手段によって動輪の単位時間
当りの空転発生回数を演算する。そして空転検知手段が
動輪の空転を検知する時に第１のモータ電流低減制御手
段が基本モータ電流パターンの電流値を所定量低減させ
る制御を行って動輪を再粘着させる。しかしながら、空
転頻度演算手段が演算する単位時間当りの空転発生回数
が所定値を超える時には、空転持続手段によって第１の
モータ電流低減制御手段の電流低減制御を停止させる。

【００１８】単位時間当りの空転発生回数が増加する
と、空転検知の度にモータ電流パターンの電流を所定量
だけ低減させる制御を行えばトータルトルクが低減し、
大雨時の上り勾配の路線を走行するような状況では力行
モードでも減速してしまう恐れがあるが、この請求項３
の電気車制御装置のように空転頻度演算手段が演算する
単位時間当りの空転発生回数が所定値を超える時には、
空転持続手段によってモータ電流低減制御手段の電流低
減制御を停止させることによって空転を持続させ、トー
タルトルクを低減させないようにしてトータル加速力を
維持し、減速を防止する。

【００１９】請求項４の発明は、請求項３の電気車制御
装置において、さらに、自モータの回転速度を検出し、
他軸を駆動する他モータとの速度差を演算する速度差演
算手段と、速度差演算手段が演算する速度差が所定値を
超えた時に、基本モータ電流パターンの電流値を自モー
タによって駆動される動輪が確実に再粘着できる大きさ
だけ電流低減させる第２のモータ電流低減制御手段を備
えたものである。

【００２０】この請求項４の発明の電気車制御装置で
は、空転持続手段によって空転を維持させていれば自モ
ータの回転速度が上がり、粘着している他軸の動輪を駆
動する他モータの回転速度との間で大きな速度差が発生
するようになることがあるが、そのような場合には、第
２のモータ電流低減制御手段によって基本モータ電流パ
ターンの電流値を自モータによって駆動される動輪が確
実に再粘着できる大きさだけ電流低減させることによ
り、自モータで駆動されている動輪を確実に再粘着さ
せ、これによって悪い路線条件でもトータル加速力を失
うことなく、また基準速度を見失うこともないように制
御する。

【００２１】請求項５の発明は、請求項３又は４の電気
車制御装置において、さらに、モータの速度の時間変化
率を演算する変化率演算手段と、変化率演算手段が演算
する速度の時間変化率が所定値より低下した時にインバ
ータの変調率低減制御を行う変調率低減制御手段とを備
えたものである。

【００２２】この請求項５の発明の電気車制御装置で
は、空転状態から急激に空転速度が減少し、動輪の回転
速度が本来の粘着時の回転速度に一致する方向に向った
場合、変調率低減制御手段がインバータの変調率を低減
させることによってＶ／ｆの比を低減させ、すべり周波
数制御において周波数ｆのみが低下してＶ／ｆが急上昇
し、過励磁現象を引き起して過電流を発生するのを防止
する。

【００２３】

【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。本発明の電気車制御装置の第１の実
施の形態は、インバータにより駆動されるモータに接続
される動輪の空転頻度が多くなった場合、モータ電圧Ｖ
／インバータ周波数ｆINV の比Ｖ／ｆを低減させてすべ
り周波数制御を行うことにより、モータの励磁を低減さ
せて励磁電流ＩＦに対するモータの二次電流成分ＩＴの
比を大きくし、すべり周波数制御による可制御範囲を拡
大させることを特徴とするもので、図１に示す構成であ
る。

【００２４】図１に示したように、第１の実施の形態の
電気車制御装置は、図６に示した従来例と同様に、自モ
ータの回転周波数（自軸回転周波数）ｆｒ１、モータ電
流パターンＩｃ、インバータに対する直流側電圧である
フィルタコンデンサ電圧Ｅｃを入力とし、モータ電流パ
ターンＩｃに基づいてすべり周波数ｆｓを演算するすべ
り周波数演算回路１と、このすべり周波数演算回路１に
よって算出されたすべり周波数ｆｓと自軸回転周波数ｆ
ｒ１とを加算してインバータ周波数ｆINV を出力する加
算器２と、このインバータ周波数ｆINV とフィルタコン
デンサ電圧Ｅｃとに基づいて基本変調率を演算する基本
変調率演算回路３を備えている。

【００２５】この第１の実施の形態の電気車制御装置は
また、モータ電流パターンＩｃとモータ励磁電流ＩＦを
入力とし、モータ電流パターンＩｃを励磁電流ＩＦで割
算する割算器２１と、割算器２１の出力Ｉｃ／ＩＦ（＝
ｘ）をセット値ｃ（ここでは２．０にセットされてい
る）と比較してｘ＜ｃの時に“１”を出力する比較器２
２を備え、さらに空転検知信号を入力として空転検知回
数をカウントするカウンタ２３と、このカウンタ２３が
カウントする所定時間当りの空転回数、例えば１５秒ご
とのカウント値ｘをセット値ｃ１（ここでは、２回／１
５秒にセットされている）、セット値ｃ２（ここでは、
３回／１５秒にセットされている）と比較して、ｃ１≦
ｘ≦ｃ２の時に“１”を出力する比較器２４と、カウン
ト値ｘをセット値ｃ２と比較して、ｃ２＜ｘの時に
“１”を出力する比較器２５と、ノッチ指令入力（ここ
では力行指令の時に“１”が入力される）と比較器２２
の出力と、比較器２４又は比較器２５の出力との論理積
を演算するＡＮＤ回路２６，２７と、これらのＡＮＤ回
路２６，２７の出力の組合わせによって変調率係数ｋを
「１．０」、「０．９５」、「０．９」のいずれかに切
替える係数切替スイッチ２８を備えている。

【００２６】さらに第１の実施の形態の電気車制御装置
は、基本変調率演算回路３の出力ＡＬｂと係数切替スイ
ッチ２８が出力する変調率係数ｋとを掛算する掛算器２
９と、この掛算器２９の出力の変化率に制限をかけて、
最終的な変調率ＡＬを出力する従来と同様の変化率リミ
ッタ４を備えている。

【００２７】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。自軸回転周波数ｆｒ１とモータ電流パ
ターンＩｃとフィルタコンデンサ電圧Ｅｃとを入力と
し、すべり周波数ｆｓを求め、またインバータ周波数ｆ
INV を求め、さらに基本変調率ＡＬｂを算出する処理は
図６に示した従来例と同様である。

【００２８】そして基本変調率ＡＬｂの演算と共に、割
算器２１においてモータ電流パターンＩｃを励磁電流Ｉ
Ｆで割算して比Ｉｃ／ＩＦを求め、比較器２２において
比Ｉｃ／ＩＦをセット値ｃ（＝２．０）と比較し、セッ
ト値ｃよりも小さくなれば“１”をＡＮＤ回路２７，２
８の第１端子に与える。またノッチ指令がオン、つまり
力行時にＡＮＤ回路２７，２８の第２端子に“１”を与
える。

【００２９】さらに、カウンタ２３の所定時間当りの空
転回数カウント値、つまり空転頻度ｘを比較器２４，２
５においてセット値ｃ１，ｃ２と大小比較し、ＡＮＤ回
路２７，２８の第３端子に対して次の組合わせで“１”
又は“０”の値を与える。

【００３０】比較器２４の出力比較器２５の出力（１回／１５秒）以下００（２〜３回／１５秒）の範囲１０（３回／１５秒）より大０１ＡＮＤ回路２６の出力は係数切替スイッチ２８の係数ｋ
＝１を選択する端子に、またＡＮＤ回路２７の出力は係
数ｋ＝２を選択する端子にそれぞれ与えられる。

【００３１】したがって係数切替スイッチ２８は、モー
タ電流パターンＩｃと励磁電流ＩＦとの比Ｉｃ／ＩＦが
セット値２．０よりも小さく、力行指令が与えられてい
ることを条件にして、空転頻度が１回／１５秒以下では
係数ｋ＝１．０、２〜３回／１５秒であればｋ＝０．９
５、３回／１５秒より大きければｋ＝０．９を選択して
掛算器２９に与えることになる。

【００３２】掛算器２９では、基本変調率演算回路３が
出力する基本変調率ＡＬｂに係数ｋを掛算し、ｋ・ＡＬ
ｂを変化率リミッタ４に出力し、この変化率リミッタ４
で変化率に制限をかけ、変化率の制限を受けない時には
ｋ・ＡＬｂの値がそのまま最終的な変調率ＡＬとして出
力され、変化率の制限を受ける場合にはその制限値が最
終的な変調率ＡＬとして出力されることになる。

【００３３】こうして図２に示すように空転頻度に応じ
て基本変調率ＡＬｂに対する変調率係数ｋを切替えるこ
とにより、空転頻度が大きくなれば変調率の傾きを低減
させ、この結果、励磁電流が減少する。これによって図
３（ｂ）と（ｃ）との比較で明らかなように励磁電流Ｉ
Ｆが低減されたことで、励磁電流ＩＦに対する二次電流
ＩＴの比率が相対的に大きくなり、すべり周波数ｆｓに
よる可制御範囲を拡大するのである。

【００３４】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、図４に基づいて説明する。第２の実施の形態の電気
車制御装置は、路線条件の悪化で空転頻度が増加し、電
流を絞っている期間の比率が走行時間に対して大きくな
ってくるとトータルの加速力が低下するが、これを避け
るために、所定の条件下では再粘着制御から空転持続制
御に切替えることによって、空転頻度が高い路線条件で
も急な上り勾配を上がることができる程度のトータル加
速力を維持することを特徴とする。

【００３５】図４に示した第２の実施の形態の電気車制
御装置は、図７に示した従来例と同様に、自軸回転周波
数ｆｒ１の入力に対して時間変化率ｄｆｒ１／ｄｔを演
算する変化率演算回路１１と、この自軸回転周波数の時
間変化率ｄｆｒ１／ｄｔをセット値ａ０と比較する比較
器（１）１２と、時間変化率が所定値を超えて大きくな
った時に空転発生と見なしてモータ電流低減を行うモー
タ電流低減制御回路（１）１３を備え、また自軸回転周
波数ｆｒ１と他軸回転周波数ｆｒ２との差Δｆｒを求め
る減算器１４と、この差速度Δｆｒをセット値ｂ０と比
較する比較器（２）１５と、差速度Δｆｒがセット値ｂ
０を超える時に電流低減値（２）を出力するモータ電流
低減制御回路（２）１６を備え、さらに、基本電流パタ
ーンを発生する基本電流パターン発生回路１７と、減算
器１８，１９を備えている。

【００３６】そして第２の実施の形態の電気車制御装置
はこれらの従来と同様の要素に加えて、さらに、空転検
知信号入力に対して空転発生回数をカウントするカウン
タ３１と、このカウンタ３１がカウントする空転頻度ｘ
をセット値ｃ（ここでは、３回／１５秒にセットしてい
る）と比較し、空転頻度ｘがセット値ｃよりも高い時に
“１”を出力する比較器（３）３２と、ノッチ指令入力
（力行指令で“１”）と比較器（３）３２との論理積を
求め、力行モードでかつ空転頻度が高ければ“１”を出
力するＡＮＤ回路３３と、このＡＮＤ回路３３の出力に
所定の遅れ（ここでは３０秒に設定している）を与える
遅れ時素回路３４と、この遅れ時素回路３４の出力に対
するシングルショットマルチバイプレータ（ＳＳ）３５
を備えている。

【００３７】加えて、自軸回転周波数ｆｒ１と他軸回転
周波数ｆｒ２との差速度Δｆｒを所定のセット値ｂ１と
比較する別の比較器（４）３６（この比較器（４）３６
のセット値ｂ１は、比較器（２）１５のセット値ｂ０に
比べて大きくとることによって空転判定感度を鈍くして
ある）と、この比較器（４）３６の空転判定出力とシン
グルショットマルチバイプレータ３５の出力との論理和
を求めるＯＲ回路３７と、ＯＲ回路３７から“１”の出
力がある時にモータ電流低減値（３）を出力するモータ
電流低減制御回路（３）３８と、前述のＡＮＤ回路３３
の出力が“１”か“０”かによってモータ電流低減制御
回路（２）１６の電流低減値（２）とモータ電流低減制
御回路（３）３８の電流低減値（３）とを切替える電流
低減パターン切替スイッチ３９を備えている。

【００３８】そして、減算器１８において基本モータ電
流発生回路１７からの基本モータ電流パターンに対して
電流低減パターン切替スイッチ３９によって選択した電
流低減値（２）又は（３）を減算し、さらに減算器１９
においてモータ電流低減制御回路（１）からの電流低減
値（１）を減算して、最終的なモータ電流パターンＩｃ
として出力するようにしている。

【００３９】この第２の実施の形態ではさらに、前述の
変化率演算回路１１の求める時間変化率ｄｆｒ１／ｄｔ
を所定のセット値ａ１と比較し、セット値ａ１よりも小
さくなった時に“１”を出力する比較器（５）４０と、
ノッチオン（力行モード）の時に比較器（５）４０から
“１”が与えられるとＶ／ｆ低減指令を出力するＡＮＤ
回路４１と、Ｖ／ｆ低減指令を受けてＶ／ｆの低減制御
を実行するＶ／ｆ低減制御回路４２を備えている。な
お、このＶ／ｆ低減制御回路４２には図１に示した変調
率低減制御回路が用いられる。

【００４０】次に、上記構成の第２の実施の形態の電気
車制御装置の動作について説明する。まず従来と同様
に、空転が発生すると自軸回転周波数ｆｒ１が急激に上
昇するので、変化率演算回路１１で求める時間変化率ｄ
ｆｒ／ｄｔが大きくなり、比較器（１）にセット値を超
える変化率が与えられると電流パターン低減指令を出力
し、モータ電流低減制御回路（１）は電流低減値（１）
を減算器１９に出力する。

【００４１】これと並行して、減算器１４が求める自軸
回転周波数ｆｒ１と他軸回転周波数ｆｒ２との差速度Δ
ｆｒが所定のセット値ｂ０（＝１．０Ｈｚ）を超える
と、比較器（２）において空転発生と判定してモータ電
流低減制御回路（２）１６に電流低減指令を与え、モー
タ電流低減制御回路（２）１６は電流低減値（２）を電
流低減パターン切替スイッチ３９の一方の入力端子
「０」側に出力する。

【００４２】また空転検知入力をカウンタ３１によって
カウントし、比較器（３）３２で比較する空転頻度ｘが
セット値ｃ（ここではｃ＝３回／１５秒にセットしてい
る）以上となれば、ノッチ指令が与えられていることを
条件にして、ＡＮＤ回路３３は遅れ時素回路３４と電流
低減パターン切替スイッチ３９に対して“１”を出力す
る。

【００４３】電流低減パターン切替スイッチ３９では、
ＡＮＤ回路３３から切替指令“１”を受けると、通常の
ポジションである「０」側から「１」側に切り替り、モ
ータ電流低減制御回路（３）側の電流低減値（３）を減
算器１８に出力するようになる。

【００４４】このモータ電流低減制御回路（３）３８
は、ＯＲ回路３７から“１”が出力される時に電流低減
値（３）を出力するものである。そしてＯＲ回路３７は
比較器（４）３６の出力が“１”である時に“１”を出
力するのであるが、比較器（４）３６のセット値ｂ１
（＝５．０Ｈｚ）は従来から用いられている比較器
（２）１５のセット値ｂ０（＝１．０Ｈｚ）に対して大
きい値にセットされている。

【００４５】したがって、カウンタ３１が求める空転頻
度が３回／１５秒以上になっている状態では、比較器
（４）３６のより大きいセット値を差速度Δｆｒが超え
るまでは空転判定を行わなくして空転を持続させるよう
にし、差速度Δｆｒがこの大きなセット値を超えたとこ
ろで、基本電流パターンに対して電流低減値（３）によ
って基本モータ電流パターンを低減制御し、一度確実に
自軸の再粘着を図る。これによって、空転頻度が多い条
件時に再粘着のためのむだなトルク低減を抑制して平均
電流を増加させ、上り勾配を上がれる程度のトータル加
速力を維持するのである。

【００４６】以上の制御による自軸（１軸）と他軸（２
軸）とのモータ回転周波数ｆｒ１，ｆｒ２、各電流パタ
ーンＩｃ、変化率空転検知信号ＳＬ、差速度空転検知信
号Δｆｒの関係は図５に示すようになる。この図５では
１軸、２軸それぞれを個別に図４に示す電気車制御装置
によって電流低減制御を行った時のタイミングチャート
を示しており、例えば、タイミングｔ１には２軸の回転
周波数ｆｒ２の変化率Δｆｒ２が所定のセット値を超え
たことで空転検知し、モータ電流低減制御回路（１）１
３が電流低減値（１）を出力して２軸側の基本電流パタ
ーンＩｃ２の電流を低減させ、タイミングｔ２では１軸
の回転周波数ｆｒ１の変化率Δｆｒ１が所定のセット値
を超えたので、電流低減値（１）によって１軸側の基本
電流パターンＩｃ１の電流を低減させている。

【００４７】またタイミングｔ４では１軸の空転をある
程度持続させ、１軸側の回転周波数ｆｒ１が２軸側の回
転周波数ｆｒ２を大きく上回り、速度差Δｆｒがセット
値５．０Ｈｚを超えたことによって１軸のモータ電流パ
ターンＩｃ１を電流低減値（２）によって低減させ、再
粘着させている。

【００４８】なお、ＡＮＤ回路３３の後段に遅れ時素回
路３４とシングルショットマルチバイプレータ３５を設
置することにより、空転頻度が高いが自軸と他軸との回
転周波数の速度差Δｆｒがそれほど大きくない場合で
も、設定されている遅れ時素（＝３０秒）が経過すれば
必ずモータ電流低減制御回路（３）３８の電流低減値
（３）によって基本電流パターンの低減制御を行い、連
続空転状態から一度確実に再粘着させるようにしてい
る。

【００４９】また電流低減制御においてノッチオフとな
れば、ＡＮＤ回路３３の出力は“０”となり、電流低減
パターン切替スイッチ３９は「０」側に復帰し、本制御
は解除される。

【００５０】さらに、空転状態から路線条件などによっ
て急激に再粘着することがあるが、この時には負荷の急
増によってＶ／ｆのうちの周波数ｆだけが小さくなり、
結果としてＶ／ｆが大きくなり、過電流となることがあ
る。そこで第２の実施の形態の電気車制御装置では、こ
のような場合、ノッチオン、つまり力行モードにおいて
自軸回転周波数ｆｒ１の変化率ｄｆｒ１／ｄｔ（この場
合、この値は負となっている）が比較器（５）において
所定のセット値よりも小さくなればＡＮＤ回路４１を通
してＶ／ｆ低減指令をＶ／ｆ低減制御回路４２に出力
し、Ｖ／ｆ低減制御回路４２において第１の実施の形態
に示した変調率低減制御によってＶ／ｆ低減制御を実行
させ、過電流を防止する。

【００５１】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
駆動モータのすべり周波数制御を行う際、動輪の空転を
検知した時には単位時間当りの空転発生回数を演算し、
この単位時間当りの空転発生回数が所定値を超えればイ
ンバータの基本変調率を低下させるようにしているの
で、すべり周波数制御におけるＶ／ｆの値を低減させ、
モータの励磁を低減させて励磁電流成分に対するモータ
二次電流電流成分の比を大きくし、すべり周波数制御に
よる可制御範囲を拡大することができる。

【００５２】請求項２の発明によれば、単位時間当りの
空転発生回数に応じてインバータの基本変調率を多段階
に変更するようにしているので、空転頻度が高い時には
基本変調率をさらに大きく低下させるようにして、すべ
り周波数制御による可制御範囲を拡大すると共に、きめ
細かな制御ができる。

【００５３】請求項３の発明によれば、動輪の空転を検
知する時に基本モータ電流パターンの電流を所定量低減
させる制御を行って動輪を再粘着させる制御を行うと共
に、単位時間当りの空転発生回数が所定値を超える時に
はこの電流低減制御を停止させるようにしているので、
従来ではトータルトルクの現象で力行モードでも減速す
ることがあった空転が頻繁に発生する路線状況（例え
ば、大雨時の上り勾配の路線を走行するような状況）で
もトータル加速力を維持することができ、走行特性を向
上させることができる。

【００５４】請求項４の発明によれば、空転持続手段に
よって空転を維持させていて自モータの回転速度が上が
り、粘着している他軸の動輪を駆動する他モータの回転
速度との間で大きな速度差が発生するようになった場
合、もう１つのモータ電流低減制御手段によって基本モ
ータ電流パターンの電流を自モータによって駆動される
動輪が確実に再粘着できる大きさだけ電流低減させるよ
うにしているので、悪い路線条件でもトータル加速力を
失うことなく、また基準速度を見失うこともないように
制御することができる。

【００５５】請求項５の発明によれば、空転状態から急
激に空転速度が減少し、動輪の回転速度が本来の粘着時
の回転速度に一致する方向に向った場合、変調率低減制
御手段がインバータの変調率を低減させるようにしてい
るので、インバータの変調率を低減させることによって
Ｖ／ｆの比を低減させ、すべり周波数制御において周波
数ｆのみが低下してＶ／ｆが急上昇し、過励磁現象を引
き起して過電流を発生するのを防止することができる。

【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変調率低減係数とイ
ンバータ周波数との関係を示すグラフ。

【図３】モータ一次電流ＩＭとその二次電流成分ＩＴ、
励磁電流成分ＩＦとの関係を示すグラフ。

【図４】本発明の第２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よるモータ制御を示すタイ
ミングチャート。

【図６】従来例の回路ブロック図。

【図７】他の従来例の回路ブロック図。

【符号の説明】

１すべり周波数演算回路２加算器３基本変調波演算回路４変化率リミッタ１１変化率演算回路１２比較器（１）１３モータ電流低減制御回路（１）１４減算器１５比較器（２）１６モータ電流低減制御回路（２）１７基本モータ電流パターン発生回路１８減算器１９減算器２１割算器２２比較器２３カウンタ２４比較器２５比較器２６ＡＮＤ回路２７ＡＮＤ回路２８変調率低減係数切替スイッチ２９掛算器３１カウンタ３２比較器（３）３３ＡＮＤ回路３４遅れ時素回路３５シングルショットマルチバイブレータ３６比較器（４）３７ＯＲ回路３８モータ電流低減制御回路（３）３９電流低減パターン切替スイッチ４０比較器（５）４１ＡＮＤ回路４２Ｖ／ｆ低減制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可変電圧可変周波数制御インバータによ
って駆動モータのすべり周波数制御を行う電気車制御装
置において、前記インバータの基本変調率を演算する基本変調率演算
手段と、前記モータによって駆動される動輪の空転を検知する空
転検知手段と、前記空転検知手段が検知する動輪の単位時間当りの空転
発生回数を演算する空転頻度演算手段と、前記空転頻度演算手段が演算する前記単位時間当りの空
転発生回数が所定値を超える時に前記インバータの基本
変調率を低下させる変調率調整手段とを備えて成る電気
車制御装置。
【請求項２】前記変調率調整手段が、前記単位時間当
りの空転発生回数に応じて前記インバータの基本変調率
を多段階に変更することを特徴とする請求項１記載の電
気車制御装置。
【請求項３】可変電圧可変周波数制御インバータによ
って駆動モータのすべり周波数制御を行う電気車制御装
置において、基本モータ電流パターンを発生する基本モータ電流パタ
ーン発生手段と、前記モータによって駆動される動輪の空転を検知する空
転検知手段と、前記空転検知手段が検知する動輪の単位時間当りの空転
発生回数を演算する空転頻度演算手段と、前記空転検知手段が前記動輪の空転を検知する時に前記
基本モータ電流パターンの電流値を所定量低減させる第
１のモータ電流低減制御手段と、前記単位時間当りの空転発生回数が所定値を超える時に
前記第１のモータ電流低減制御手段の電流低減制御を停
止させる空転持続手段とを備えて成る電気車制御装置。
【請求項４】前記モータの回転速度を検出し、他軸を
駆動する他モータとの速度差を演算する速度差演算手段
と、前記速度差演算手段が演算する速度差が所定値を超えた
時に、前記基本モータ電流パターンの電流値を自モータ
によって駆動される動輪が確実に再粘着できる大きさだ
け電流低減させる第２のモータ電流低減制御手段を備え
て成る請求項３記載の電気車制御装置。
【請求項５】前記モータの速度の時間変化率を演算す
る変化率演算手段と、前記変化率演算手段が演算する前記速度の時間変化率が
所定値より低下した時に前記インバータの変調率低減制
御を行う変調率低減制御手段とを備えて成る請求項３又
は４記載の電気車制御装置。