(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を駆動するインバータを所与の電流指令に基づき制御して、ブレーキ時に電力源である直流電源ラインに電力を回生させる回生ブレーキ制御方法であって、
前記直流電源ラインの電源電圧を検知する電源電圧検知ステップと、
基準電圧を所定電圧より高く、所定の絞り込み開始電圧より低い所定の電圧範囲内に設定する基準電圧設定ステップと、
前記電流指令を調整するための調整指令の上限値と前記電源電圧との対応関係を定めた上限値ラインであって、前記電源電圧が前記所定電圧から前記絞り込み開始電圧までの範囲における前記上限値を、前記電流指令を加増させるように調整する値に定めた上限値ラインを設定する上限値ライン設定ステップと、
前記電源電圧が前記基準電圧以下の場合に、前記上限値ラインで規定される当該電源電圧に対応する上限値まで、前記調整指令を増加させていく調整指令変更ステップと、
前記調整指令を用いて前記電流指令を調整する調整ステップと、
を含む回生ブレーキ制御方法。
【請求項２】
前記上限値ライン設定ステップは、前記電源電圧が前記基準電圧から前記絞り込み開始電圧までの範囲における前記上限値を、当該電源電圧が高いほど徐々に低くするように設定するステップを含む、
請求項１に記載の回生ブレーキ制御方法。
【請求項３】
前記基準電圧設定ステップは、前記調整指令変更ステップにより前記調整指令が増加変更された場合に前記基準電圧を上昇させるステップを含む、
請求項１又は２に記載の回生ブレーキ制御方法。
【請求項４】
前記基準電圧設定ステップは、前記電流指令に含まれるトルク電流指令のための第１の基準電圧と、前記電流指令に含まれる励磁電流指令のための第２の基準電圧とを設定するステップを含み、
前記上限値ライン設定ステップは、前記第１の基準電圧の第１の上限値ラインと、前記第２の基準電圧の第２の上限値ラインとを設定するステップを含み、
前記調整指令変更ステップは、
前記電源電圧と前記第１の基準電圧と前記第１の基準電圧の上限値ラインとを用いて、前記トルク電流指令用の調整指令を変更するステップと、
前記電源電圧と前記第２の基準電圧と前記第２の基準電圧の上限値ラインとを用いて、前記励磁電流指令用の調整指令を変更するステップと、
を含み、
前記調整ステップは、
前記トルク電流指令を前記トルク電流指令用の調整指令を用いて調整するステップと、
前記励磁電流指令を前記励磁電流指令用の調整指令を用いて調整する第２の調整ステップと、
を含む、
請求項１〜３の何れか一項に記載の回生ブレーキ制御方法。
【請求項５】
軽負荷回生制御を実行する際に前記電源電圧に対する比較基準とする軽負荷回生用基準電圧を徐々に変更する軽負荷回生用基準電圧設定ステップと、
前記軽負荷回生用基準電圧を用いて、前記電源電圧に対する回生絞り込みパターンを生成する回生絞り込みパターン生成ステップと、
前記回生絞り込みパターンに従って前記電源電圧に応じた回生絞り込みを実行する回生絞り込み実行ステップと、
を更に含む請求項１〜４の何れか一項に記載の回生ブレーキ制御方法。
【請求項６】
前記直流電源ラインには、架線電圧又は架線電圧を所定電圧に変換した電圧と、蓄電装置の電源電圧とが供給されており、
前記電源電圧検知ステップは、前記インバータへの入力電圧を前記電源電圧として検知する、
請求項１〜５の何れか一項に記載の回生ブレーキ制御方法。
【請求項７】
電動機を駆動するインバータを所与の電流指令に基づき制御して、ブレーキ時に電力源である直流電源ラインに電力を回生させる回生ブレーキ制御装置であって、
前記直流電源ラインの電源電圧を検知する電源電圧検知手段と、
基準電圧を所定電圧より高く、所定の絞り込み開始電圧より低い所定の電圧範囲内に設定する基準電圧設定手段と、
前記電流指令を調整するための調整指令の上限値と前記電源電圧との対応関係を定めた上限値ラインであって、前記電源電圧が前記所定電圧から前記絞り込み開始電圧までの範囲における前記上限値を、前記電流指令を加増させるように調整する値に定めた上限値ラインを設定する上限値ライン設定手段と、
前記電源電圧が前記基準電圧以下の場合に、前記上限値ラインで規定される当該電源電圧に対応する上限値まで、前記調整指令を増加させていく調整指令変更手段と、
前記調整指令を用いて前記電流指令を調整する調整手段と、
を備えた回生ブレーキ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回生ブレーキ制御方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気車には、ブレーキ時に主電動機を発電機として使用し、発生した電力を、架線を通じて近傍の力行運転中の車両などの負荷に供給（回生）する電力回生機能を持つものがある。しかし、回生電力が大き過ぎる場合や、近くに回生電力を消費する回生負荷（力行運転状態にある他の車両など）が無い場合などには、回生電力によって架線電圧が上昇し、回生ブレーキが効かない回生失効を引き起こしてしまう。そこで、回生失効を防ぐため、架線電圧が所定の回生絞り込み開始電圧（例えば、１６５０Ｖ）まで上昇すると、回生電力を絞り込む回生絞り込み制御（軽負荷回生制御）が行われる。また、近年では、この回生絞り込み開始電圧を従来より上昇させることで、より高い回生電力が得られる例も報告されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】本  幹弘、「Ｅ２３３系、Ｅ２３１系における回生エネルギーの現況」、鉄道車両と技術  第１４巻第１１号通巻第１５０号、有限会社レールアンドテック出版、２００９年２月２８日発行、ｐ６−９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、回生運転時の特性である最大回生ブレーキパターンは、従来の回生絞り込み開始電圧（例えば、１６５０Ｖ）を基準として定められている。つまり、回生絞り込み開始電圧を引き上げても、最大回生ブレーキパターンが従来の回生絞り込み開始電圧を基準として作成されたものであるため、回生可能な電力に余力がある可能性がある。また、従来は、走行速度に対するブレーキパターンとして最大回生ブレーキパターンを固定的に定める方式が一般的である。このため、回生負荷の存在や大きさ等によっては、回生電力に余力が生じる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回生ブレーキ時において、可能な限り多くの回生電力を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の形態は、
電動機を駆動するインバータを所与の電流指令に基づき制御して、ブレーキ時に電力源である直流電源ラインに電力を回生させる回生ブレーキ制御方法であって、
前記直流電源ラインの電源電圧を検知する電源電圧検知ステップと、
前記電流指令を調整する際に前記電源電圧に対する比較基準とする基準電圧を徐々に変更する基準電圧変更ステップと、
前記電源電圧と前記基準電圧との大小関係に応じて、前記電流指令を増減調整するための調整指令を徐々に変更する調整指令変更ステップと、
前記調整指令を用いて前記電流指令を生成する調整ステップと、
を含む回生ブレーキ制御方法である。
【０００７】
また、他の形態として、
電動機を駆動するインバータを所与の電流指令に基づき制御して、ブレーキ時に電力源である直流電源ラインに電力を回生させる回生ブレーキ制御装置であって、
前記直流電源ラインの電源電圧を検知する電源電圧検知手段と、
前記電流指令を調整する際に前記電源電圧に対する比較基準とする基準電圧を徐々に変更する基準電圧変更手段と、
前記電源電圧と前記基準電圧との大小関係に応じて、前記電流指令を増減調整するための調整指令を徐々に変更する調整指令変更手段と、
前記調整指令を用いて前記電流指令を生成する調整手段と、
を備えた回生ブレーキ制御装置を構成しても良い。
【０００８】
この第１の形態等によれば、回生ブレーキ制御において、インバータを制御するための電流指令を増減調整する調整指令が、電源電圧と基準電圧との大小関係に応じて徐々に変更される。また、その基準電圧が徐々に変更される。つまり、基準電圧は電源電圧に対する比較基準となっており、基準電圧を変更することにより電動機を駆動するための電流指令が変更され、該電動機にて発生される回生電力が変化することになる。基準電圧を徐々に変更することで、直流電源ラインの電源電圧との大小関係に変化が起きないかをいわば探っていくように制御することとなり、このことは、回生電力の発生電力を探っていく制御といえ、より多くの回生電力を得ることが可能となる。
【０００９】
また、第２の形態として、第１の形態の回生ブレーキ制御方法であって、
前記基準電圧変更ステップは、前記調整指令変更ステップによる変更前後の前記調整指令の大小関係に応じて前記基準電圧を徐々に変更するステップを含む、
回生ブレーキ制御方法を構成しても良い。
【００１０】
この第２の形態によれば、変更前後の調整指令の大小関係に応じて、基準電圧が徐々に変更される。
【００１１】
また、第３の形態として、第１又は第２の形態の回生ブレーキ制御方法であって、
前記基準電圧に基づいて前記調整指令の増加調整限界を設定する調整限界設定ステップを更に含み、
前記調整指令変更ステップは、前記増加調整限界を超える前記電流指令の増加調整を抑止するステップを含む、
回生ブレーキ制御方法を構成しても良い。
【００１２】
この第３の形態によれば、基準電圧に基づいて調整指令の増加調整限界が設定され、この増加調整限界を超える電流指令の増加調整が抑止される。これにより、調整指令の無制限な増加が抑止され、回生電力が大きくなり過ぎて直流電源ラインの電源電圧が上昇し過ぎるといったことが防止される。
【００１３】
また、第４の形態として、第１〜第３の何れかの形態の回生ブレーキ制御方法であって、
前記基準電圧変更ステップは、
前記電流指令に含まれるトルク電流指令を調整する際に前記電源電圧との比較対象とする第１の基準電圧を徐々に変更する第１の基準電圧変更ステップと、
前記電流指令に含まれる励磁電流指令を調整する際に前記電源電圧との比較対象とする第２の基準電圧を徐々に変更する第２の基準電圧変更ステップと、
を含み、
前記調整指令変更ステップは、
前記電源電圧と前記第１の基準電圧との大小関係に応じて、前記トルク電流指令を増減させるための第１の調整指令を徐々に変更する第１の調整指令変更ステップと、
前記電源電圧と前記第２の基準電圧との大小関係に応じて、前記励磁電流指令を増減させるための第２の調整指令を徐々に変更する第２の調整指令変更ステップと、
を含み、
前記調整ステップは、
前記トルク電流指令を前記第１の調整指令を用いて調整する第１の調整ステップと、
前記励磁電流指令を前記第２の調整指令を用いて調整する第２の調整ステップと、
を含む、
回生ブレーキ制御方法を構成しても良い。
【００１４】
この第４の形態によれば、電流指令にはトルク電流指令と励磁電流指令とが含まれ、基準電圧の変更として、トルク電流指令を調整する際に電源電圧との比較対象とする第１の基準電圧、及び、励磁電流指令を調整する際に電源電圧との比較対象とする第２の基準電圧のそれぞれが徐々に変更される。
【００１５】
また、第５の形態として、第４の形態の回生ブレーキ制御方法であって、
前記第１の基準電圧変更ステップは、第１の上限電圧を超える前記第１の基準電圧の変更を抑止するステップを含み、
前記第２の基準電圧変更ステップは、前記第１の上限電圧より高い第２の上限電圧を超える前記第２の基準電圧の変更を抑止するステップを含む、
回生ブレーキ制御方法を構成しても良い。
【００１６】
この第５の形態によれば、第１の基準電圧及び第２の基準電圧の変更の際には、第１の上限電圧を超える第１の基準電圧の変更が抑止されるとともに、この第１の上限電圧より高い第２の上限電圧を超える第２の基準電圧の変更が抑止される。
【００１７】
また、第６の形態として、第１〜第５の何れかの形態の回生ブレーキ制御方法であって、
軽負荷回生制御を実行する際に前記電源電圧に対する比較基準とする軽負荷回生用基準電圧を徐々に変更する軽負荷回生用基準電圧変更ステップと、
前記軽負荷回生用基準電圧を用いて、前記電源電圧に対する回生絞り込みパターンを生成する回生絞り込みパターン生成ステップと、
前記回生絞り込みパターンに従って前記電源電圧に応じた回生絞り込みを実行する回生絞り込み実行ステップと、
を更に含む回生ブレーキ制御方法を構成しても良い。
【００１８】
この第６の形態によれば、軽負荷回生制御を実行する際には、軽負荷回生用基準電圧を用いて電源電圧に対する回生絞り込みパターンが生成され、この生成された回生絞り込みパターンに従って電源電圧に応じた回生絞り込みが実行されるが、この電源電圧に対する比較基準とする軽負荷回生用基準電圧が徐々に変更される。つまり、電源電圧に応じた回生絞り込みパターンが生成されることにより、回生ブレーキ時により多くの回生電力を得ることが可能となる。
【００１９】
また、第７の形態として、第１〜第６の何れかの形態の回生ブレーキ制御方法であって、
前記直流電源ラインには、架線電圧又は架線電圧を所定電圧に変換した電圧と、蓄電装置の電源電圧とが供給されており、
前記電源電圧検知ステップは、前記インバータへの入力電圧を前記電源電圧として検知する、
回生ブレーキ制御方法を構成しても良い。
【００２０】
この第７の形態によれば、直流電源ラインには、架線電圧又は架線電圧を所定電圧に変換した電圧と、蓄電装置の電源電圧とが供給されており、インバータへの入力電圧が電源電圧として検知される。つまり、直流電源ラインに電源電圧を供給する蓄電装置の存在によって、直流電源ラインの電源電圧を所望の電圧に保つことができ、また、回生電力を蓄電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】電気車の主回路構成図。
【図２】電動機制御装置の機能構成図。
【図３】軽負荷回生指令パターンの一例。
【図４】トルク電流用調整指令ｋｑ１の設定範囲の一例。
【図５】励磁電流用調整指令ｋｄの設定範囲の一例。
【図６】回生ブレーキ制御処理のフローチャート。
【図７】図６の続き。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下では、本発明の回生ブレーキ制御を直流電車に適用した場合を説明するが、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
【００２３】
［構成］
図１は、本実施形態における電気車１の主回路構成を概略的に示した図である。この電気車１は直流電化区間を走行する直流電気車であり、その主回路は、電動機２０と、インバータ３０と、制御装置４０と、蓄電装置５０を備えて構成される。
【００２４】
電動機２０は、インバータ３０から電力が供給されることで車軸を回転駆動する主電動機（メインモータ）であり、例えば三相誘導電動機で実現される。インバータ３０は、直流電源ライン１０から入力される直流電力を、制御装置４０から入力されるＵ，Ｖ，Ｗ相それぞれの電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づく出力電圧とした三相交流電力に変換し、電動機２０に供給する。
【００２５】
直流電源ライン１０には、パンタグラフや変圧器、整流器等を介した架線の直流電力や蓄電装置５０の蓄電電力が供給され、更に、回生運転時には、電動機２０で発生された回生電力がインバータ３０を介して供給される。
【００２６】
蓄電装置５０は、例えばバッテリやキャパシタ、フライホイールなどで実現され、チョッパ装置などの電力変換装置（不図示）によって、直流電源ライン１０からの供給電力によって充電されたり、蓄電電力を直流電源ライン１０に供給したりする。
【００２７】
制御装置４０は、電動機２０をベクトル制御し、インバータ３０に対して、電動機２０に供給する三相交流電力の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を出力する。この制御装置４０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるコンピュータ等によって実現され、例えば制御ボードとして他の制御装置と一体的に構成されたり、或いはインバータ３０を含めて一体のインバータ装置として構成され得る。
【００２８】
また、制御装置４０は、回生運転時には、直流電源ライン１０からインバータ３０への入力電圧（以下、「電源電圧」ともいう）に応じて、電動機２０が発生する回生電力を可変させる制御を行う。この制御に関する機能部として、制御装置４０は、図２に示すように、電流指令値生成部４１と、基準電圧生成部４２と、軽負荷回生制御部４３と、調整指令生成部４４と、ベクトル制御演算部４５とを有する。なお、電源電圧は、例えば、直流電源ライン１０とインバータ３０との間に設置された接触器の両端電圧又はインバータ３０の入力端に接続されたコンデンサの両端電圧として測定される。また、電気車１の運転状態（力行運転であるか回生運転であるか等）は、運転台から入力されるノッチ指令及び走行速度によって判断される。
【００２９】
電流指令値生成部４１は、電気車１の運転状態に基づいて、電動機２０に対する電流指令値（トルク電流指令値Ｉｑ＊及び励磁電流指令値Ｉｄ＊）を生成する。具体的には、走行速度に対するトルク電流指令値を定めたトルク電流指令パターンに従ってトルク電流指令値Ｉｑ＊を生成するとともに、走行速度に対する励磁電流指令値を定めた励磁電流指令パターンに従って励磁電流指令値Ｉｄ＊を生成する。
【００３０】
基準電圧生成部４２は、電源電圧と、調整指令生成部４４からフィードバックした調整指令ｋｑ，ｋｄをもとに、調整指令生成部４４が調整指令ｋｑ，ｋｄを次に生成する際に用いる基準電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２、及び、軽負荷回生制御部４３が軽負荷回生制御を行う際に用いる基準電圧（軽負荷回生用基準電圧）Ｖｓ３を生成する。
【００３１】
具体的には、基準電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２については、回生負荷（回生余力）が充分にあると判断できる場合、基準電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２それぞれを所定の最大電圧まで徐々に上昇させる。すなわち、基準電圧Ｖｓ１については、トルク電流指令値Ｉｑ＊に対する調整指令ｋｑが増加しているならば上昇させ、そうでなければ下降させる。なお、このとき、基準電圧Ｖｓ１は、所定の電圧範囲（例えば、１５８０Ｖ〜１６５０Ｖ）内の値となるように設定する。また、基準電圧Ｖｓ２については、励磁電流指令値Ｉｄ＊に対する調整指令ｋｄが増加しているならば上昇させ、そうでなければ下降させる。なお、このとき、基準電圧Ｖｓ２は、所定の電圧範囲（例えば、１６５０Ｖ〜１７５０Ｖ）内の値となるように設定する。
【００３２】
一方、軽負荷回生用基準電圧Ｖｓ３については、電源電圧が現在の基準電圧Ｖ３未満である或いは調整指令ｋｑが減少しているならば上昇させ、そうでないならば下降させる。なお、このとき、基準電圧Ｖ３は、所定の電圧範囲（例えば、１６５０Ｖ〜１７５０Ｖ）内の値となるように設定する。
【００３３】
軽負荷回生制御部４３は、電源電圧をもとに、所定の軽負荷回生パターン（回生絞り込みパターン）に従った軽負荷回生制御を行う。具体的には、基準電圧生成部４２によって生成された基準電圧Ｖｓ３に基づく軽負荷回生指令パターンを生成し、この軽負荷回生指令パターンに従って、電源電圧に応じた軽負荷回生指令ｋｑ２を生成する。
【００３４】
図３（ａ）は、軽負荷回生指令パターンを示す図である。図３（ａ）において、横軸は電源電圧、縦軸は軽負荷回生指令ｋｑ２である。図３（ａ）によれば、軽負荷回生指令パターンは、電源電圧が軽負荷回生用基準電圧Ｖｓ３未満の範囲では、軽負荷回生指令ｋｑ２を「１．０」として軽負荷回生（絞り込み）を行わず、電源電圧が基準電圧Ｖｓ３を超えると、軽負荷回生指令ｋｑ２を減少させて回生電力を絞り込み、上限電圧（同図では、１８５０Ｖ）に達した時点で軽負荷回生指令ｋｑ２を「０．０」として回生電力を完全に絞り込むように定められている。
【００３５】
ここで、軽負荷回生用基準電圧Ｖ３は、基準電圧生成部４２によって可変に設定される。つまり、軽負荷回生指令パターンは、例えば図３（ｂ）に示すように、基準電圧Ｖｓ３に応じて可変する基準電圧Ｖｓ３は、最小値（図３（ｂ）では１６５０Ｖ）と最大値（図３（ｂ）では１７５０Ｖ）との間で可変に定められる。基準電圧Ｖｓ３が最小値のときのパターンを図３（ｂ）の上側に示し、最大値のときのパターンを図３（ｂ）の下側に示している。すなわち、電源電圧が所定電圧（図３（ｂ）では、１８００Ｖ）の時点での軽負荷回生指令ｋｑ２を一定値ａとし、この所定電圧から、軽負荷回生指令ｋｑ２を「０．０」として回生電力を完全に絞り込む間の電源電圧に対する軽負荷回生指令ｋｑ２のパターン（軽負荷回生指令パターン）を一定とする。一方、電源電圧が基準電圧Ｖｓ３から所定電圧の間は、基準電圧Ｖｓ３が可変であることから軽負荷回生指令ｋｑ２のパターンが可変となる。
【００３６】
調整指令生成部４４は、電流指令値生成部４１によって生成された電流指令値Ｉｑ＊，Ｉｄ＊に対する調整指令ｋｑ，ｋｄを生成する。具体的には、先ず、回生ブレーキ力（回生電力）に対する調整指令であるトルク電流用調整指令ｋｑ１及び励磁電流用調整指令ｋｄを生成する。この調整指令ｋｑ１，ｋｄは、走行速度が所定の回生動作有効速度（例えば、５ｋｍ／ｈ）以上のときには、電源電圧と基準電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２それぞれとの比較結果に応じて増減させる。なお、走行速度が回生動作有効速度未満のときには、調整指令ｋｑ１，ｋｄをともに「１．０」とする。
【００３７】
トルク電流用調整指令ｋｑ１については、電源電圧と、基準電圧生成部４２によって生成された基準電圧Ｖｓ１とを比較し、その比較結果に応じてトルク電流用調整指令ｋｑ１を変更設定する。すなわち、電源電圧が基準電圧Ｖｓ１以下ならば、トルク電流用調整指令ｋｑ１を徐々に増加させ、そうでないならば、トルク電流用調整指令ｋｑ１を徐々に減少させる。
【００３８】
このとき、トルク電流用調整指令ｋｑ１の増加量Δｋｑ１＋を、現在の走行速度に応じて変更する。具体的には、走行速度が大きい（速い）ほど、増加量Δｋｑ１＋を小さくする。これは、走行速度が大きいほど、回生電力が大きくなるからである。トルク電流用調整指令ｋｑ１の減少量Δｋｑ１−は一定値とし、その大きさは、例えば増加量Δｋｑ１＋の大きさの数倍程度の大きさとする。
【００３９】
また、トルク電流用調整指令ｋｑ１には、例えば「１．２」程度の上限値を設け、この上限値以下の範囲内となるように設定する。
【００４０】
図４（ａ）は、トルク電流用調整指令ｋｑ１の設定範囲を示す図である。図４（ａ）において、横軸は電源電圧、縦軸はトルク電流用調整指令ｋｑ１である。図４（ａ）に示すように、トルク電流用調整指令ｋｑ１は、電源電圧が所定の絞り込み開始電圧（図４（ａ）では、１８００Ｖ）以下では、「１．０」から上限値ラインＬ１で定められる上限値までの範囲の値として定められているとともに、絞り込み開始電圧を超えると低下し、上限電圧（図４（ａ）では、１８５０Ｖ）に達した時点で「０．０」となるように定められている。
【００４１】
上限値ラインＬ１は、力行基準電圧（図４（ａ）では、１５００Ｖ）以下の範囲では「１．０」であり、この力行基準電圧以上の範囲では上昇して「１．０」以上の値とするが、電源電圧が基準電圧Ｖｓ１に達すると低下し、絞り込み開始電圧（１８００Ｖ）となった時点で「１．０」となるように生成される。
【００４２】
ここで、基準電圧Ｖｓ１は、予め定められた最小値から最大値までの範囲内で、基準電圧生成部４２によって可変に設定される。つまり、トルク電流用調整指令ｋｑ１の上限値ラインが、例えば図４（ｂ）に示すように、基準電圧Ｖｓ１に応じて変化して生成される。図４（ｂ）では、基準電圧Ｖｓ１が最小値（１５８０Ｖ）のときを上側に示し、最大値（１６５０Ｖ）のときを下側に示している。
【００４３】
そして、調整指令生成部４４は、生成したトルク電流用調整指令ｋｑ１を、軽負荷回生制御部４３によって生成された軽負荷回生指令ｋｑ２に乗じて、トルク電流指令値Ｉｑ＊に対する調整指令ｋｑとする。
【００４４】
一方、励磁電流用調整指令ｋｄについては、電源電圧と基準電圧Ｖｓ２とを比較し、その比較結果に応じて励磁電流用調整指令ｋｄを変更する。すなわち、電源電圧が基準電圧Ｖｓ２以下ならば、励磁用電流調整指令ｋｄを徐々に増加させ、そうでないならば、励磁電流用調整指令ｋｄを減少させる。
【００４５】
このとき、励磁電流用調整指令ｋｄの増加量Δｋｄ＋は、現在の走行速度に応じて変更する。具体的には、走行速度が大きい（速い）ほど、増加量Δｋｄ＋を小さくする。これは、走行速度が大きいほど、得られる回生電力が大きくなるからである。一方、励磁電流用調整指令ｋｄの減少量Δｋｄ−は一定値とし、その大きさは、例えば、増加量Δｋｄ＋の数倍程度の大きさとする。
【００４６】
また、励磁電流用調整指令ｋｄには、例えば「１．２」程度の上限値を設け、この上限値以下の範囲内となるように設定する。
【００４７】
図５（ａ）は、励磁電流用調整指令ｋｄの設定範囲を示す図である。図５（ａ）において、横軸は電源電圧、縦軸は励磁電流用調整係数ｋｄである。図５（ａ）に示すように、励磁電流用調整指令ｋｄは、電源電圧が所定の絞り込み開始電圧（１８００Ｖ）以下の範囲では、「１．０」から上限値ラインＬ２で示される上限値までの範囲の値として定められているとともに、この絞り込み開始電電圧を超えると低下し、上限電圧（図５（ａ）では、１８５０Ｖ）に達した時点で「０．０」となるように定められている。
【００４８】
上限値ラインＬ２は、力行基準電圧（１５００Ｖ）以下の範囲では「１．０」であり、この力行基準電圧以上の範囲では上昇して「１．０」以上の値とするが、電源電圧が基準電圧Ｖｓ２に達すると低下し、絞り込み開始電圧（１８００Ｖ）となった時点で「１．０」となるように生成される。
【００４９】
ここで、基準電圧Ｖｓ２は、予め定められた最小値から最大値の範囲内で基準電圧生成部４２によって可変に設定される。つまり、励磁電流用調整指令ｋｄの上限値ラインが、例えば図５（ｂ）に示すように、基準電圧Ｖｓ２に応じて変化して生成される。図５（ｂ）では、基準電圧Ｖｓ２が最小値（図５（ｂ）では、１６５０Ｖ）のときの上限値ラインと、最大値（図５（ｂ）では、１７５０Ｖ）のときの上限値ラインとが示されている。
【００５０】
ベクトル制御演算部４５は、電動機２０をベクトル制御する。すなわち、入力されるトルク電流指令値Ｉｑ＊と励磁電流指令値Ｉｄ＊とを用いて、インバータ３０に対する電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を算出してインバータ３０を制御することで、電動機２０による回生ブレーキを制御する。ここで、ベクトル制御演算部４５に入力される電流指令値Ｉｑ＊，Ｉｄ＊は、電流指令値生成部４１によって生成された電流指令値Ｉｑ＊，Ｉｄ＊に、調整指令生成部４４によって生成されたブレーキ力調整係数ｋｑ，ｋｄを乗じることで補正された値である。
【００５１】
［処理の流れ］
図６，図７は、制御装置４０における回生ブレーキ制御処理の流れを説明するフローチャートである。図６によれば、先ず、基準電圧生成部４２が、基準電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２，Ｖｓ３の設定を行う。
【００５２】
すなわち、基準電圧生成部４２は、調整指令生成部４４によって生成されたトルク電流用調整指令ｋｑの増減を判断し、増加しているならば（ステップＡ１：ＹＥＳ）、回生負荷（回生電力）に余力があると判断して、基準電圧Ｖｓ１を所定の増加量ΔＶｓ１＋だけ増加させる（ステップＡ３）。一方、調整指令ｋｑが増加していないならば（ステップＡ１：ＮＯ）、生成している回生電力を消費又は蓄電する余力がない、すなわち回生電力に対して回生負荷が不足している又は不足しつつあると判断して、基準電圧Ｖｓ１を所定の減少量ΔＶｓ１−だけ減少させる（ステップＡ５）。そして、この増減の結果、基準電圧Ｖｓ１が定められた範囲（例えば、１５８０Ｖ〜１６５０Ｖ）外となった場合に、該範囲内の値となるように調整するリミット処理を行う（ステップＡ７）。
【００５３】
また、基準電圧生成部４２は、調整指令生成部４４によって生成された励磁電流用調整指令ｋｄの増減を判断し、増加しているならば（ステップＡ９：ＹＥＳ）、回生負荷に余力が有ると判断して、基準電圧Ｖｓ２を所定の増加量ΔＶｓ２＋だけ増加させる（ステップＡ１１）。一方、調整指令ｋｄが増加していないならば（ステップＡ９：ＮＯ）、回生負荷が不足している又は不足しつつあると判断して、基準電圧Ｖｓ２を所定の減少量ΔＶｓ２−だけ減少させる（ステップＡ１３）。そして、この増減の結果、基準電圧Ｖｓ２が定められた範囲（例えば、１６５０Ｖ〜１７５０Ｖ）外となった場合に、該範囲内の値となるように調整するリミット処理を行う（ステップＡ１５）。
【００５４】
また、基準電圧生成部４２は、電源電圧が基準電圧Ｖｓ３未満である、或いは、トルク電流用調整指令ｋｑが減少しているならば（ステップＡ１７：ＹＥＳ）、基準電圧Ｖｓ３を所定の増加量ΔＶｓ３＋だけ増加させ（ステップＡ１９）、そうでないならば（ステップＡ１７：ＮＯ）、基準電圧Ｖｓ３を所定の減少量ΔＶｓ３−だけ減少させる（ステップＡ２１）。そして、この増減の結果、基準電圧Ｖｓ３が定められた範囲（例えば、１６５０Ｖ〜１７５０Ｖ）外となった場合に、該範囲内となるように調整するリミット処理を行う（ステップＡ２３）。
【００５５】
次いで、軽負荷回生制御部４３が軽負荷回生制御を行う。すなわち、軽負荷回生制御部４３は、先ず、基準電圧生成部４２によって生成された基準電圧Ｖｓ３に基づく回生絞り込みパターンを生成する（ステップＢ１）。そして、この生成した回生絞り込みパターンに従って、電源電圧に応じた軽負荷回生指令ｋｑ２を生成する（ステップＢ３）。
【００５６】
そして、調整指令生成部４４が、調整指令ｋｑ，ｋｄを生成する。先ず、現在の走行速度と所定の回生動作有効速度Ｓｐ（例えば、５ｋｍ／ｈ）とを比較し、走行速度が回生動作有効速度Ｓｐ以上ならば（ステップＣ１：ＹＥＳ）、電源電圧に応じて調整指令ｋｑ１，ｋｄを変更する。
【００５７】
すなわち、基準電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２に応じて、調整指令ｋｑ１，ｋｄそれぞれの上値限ラインＬ１，Ｌ２を設定する（ステップＣ３）。また、現在の走行速度に応じて、トルク電流用調整指令ｋｑ１の増加量Δｋｑ１＋、及び、励磁電流用調整指令ｋｄの増加量Δｋｄ＋を決定する（ステップＣ５）。
【００５８】
次いで、電源電圧と基準電圧生成部４２によって生成された基準電圧Ｖｓ２とを比較し、電源電圧が基準電圧Ｖｓ２以下ならば（ステップＣ７：ＹＥＳ）、励磁電流用調整指令ｋｄを所定の増加量Δｋｄ＋だけ増加させ（ステップＣ９）、そうでないならば（ステップＣ７：ＮＯ）、励磁電流用調整指令ｋｄを所定の減少量Δｄ１−だけ減少させる（ステップＣ１１）。そして、この増減の結果、励磁電流用調整指令ｋｄが基準電圧Ｖｓｓによって定まる範囲外となった場合に、該範囲内の値となるように調整するリミット処理を行う（ステップＣ１３）。
【００５９】
また、電源電圧と基準電圧生成部４２によって生成された基準電圧Ｖｓ１とを比較し、電源電圧が基準電圧Ｖｓ１以下ならば（ステップＣ１５：ＹＥＳ）、トルク電流用調整指令ｋｑ１を所定の増加量Δｋｑ１＋だけ増加させ（ステップＣ１７）、そうでないならば（ステップＣ１５：ＮＯ）、トルク電流用調整指令ｋｑ１を所定の減少量Δｋｑ１−だけ減少させる（ステップＣ１９）。そして、この増減の結果、トルク電流用調整指令ｋｑ１が基準電圧Ｖｓ１によって定まる範囲外となった場合に、該範囲内の値となるように調整するリミット処理を行う（ステップＣ２１）。
【００６０】
一方、走行速度が回生動作有効速度Ｓｐ未満ならば（ステップＣ１：ＮＯ）、調整指令ｋｑ１，ｋｄをともに「１．０」とする（ステップＣ２３）。
【００６１】
そして、調整指令生成部４４は、生成した励磁電流用調整指令ｋｑ１に軽負荷回生制御部４３によって生成された軽負荷回正指令ｋｑ２を乗じて、調整指令ｋｑを生成する（ステップＣ２５）。
【００６２】
［作用・効果］
このように、本実施形態によれば、電気車１では、回生運転時には、電動機２０を制御するための電流指令Ｉｑ＊，Ｉｄ＊それぞれを増減調整する調整指令ｋｑ，ｋｄが、電源電圧と基準電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２との大小関係に応じて徐々に変更される。また、その基準電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２が徐々に変更される。つまり、基準電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２は電源電圧に対する比較基準となっており、基準電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２を変更することにより電動機２０を駆動するための電流指令Ｉｑ＊，Ｉｄ＊が変更され、該電動機２０にて発生される回生電力が変化することになる。
【符号の説明】
【００６３】
１  電気車
１０  直流電源ライン
２０  電動機、３０  インバータ
４０  制御装置
４１  電流指令値生成部、４２  基準電圧生成部
４３  軽負荷回生制御部、４４  調整指令生成部
４５  ベクトル制御演算部
５０  蓄電装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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