(57)【要約】  直流電源に接続されたインバータ装置と、インバータ装置の出力に接続された電動機と、インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を電力貯蔵装置から放電あるいは電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、コンバータ装置は、前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、コンバータ装置が電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、充電電流指令値に基づき、コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部４６を有する。
2011007695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有したこと、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項２】
前記回生状態信号は、
前記インバータ装置が前記電動機の発生する回生電力を所定値から抑制する量である回生電力抑制量、回生電力抑制量と等価な回生トルクを所定値から抑制する量である回生トルク抑制量、または回生電力抑制量と等価な回生電流を所定値から抑制する量である回生電流抑制量であることを特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項３】
前記コンバータ制御部は、前記回生トルク抑制量あるいは前記回生電力抑制量に基づき、前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項２に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項４】
前記コンバータ制御部は、前記回生トルク抑制量と前記電動機の回転数あるいは電気車の速度に相当する量との積に基づいて前記回生電力抑制量を生成して、これに基づき前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項２に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項５】
前記コンバータ制御部は、前記回生状態信号を増幅した値に基づき前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項６】
前記コンバータ制御部は、前記回生状態信号を増幅した値に基づき前記充電電流指令値を生成し、
前記増幅した値は、前記回生電力抑制量よりも前記電力貯蔵装置への充電電力が大きくなるような値に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項７】
前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号に基づいて前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項８】
前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号の和に基づいて前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項９】
前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号のうち最も大きいものに基づいて前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１０】
前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号の平均値に基づいて前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１１】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在する場合、それぞれの前記コンバータ制御部は、
前記インバータ装置が生成する前記回生状態信号に基づいて前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１２】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、複数の前記コンバータ制御部は、
ぞれぞれが、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号に基づいて前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１３】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、複数の前記コンバータ制御部は、
ぞれぞれが、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号の和に基づいて前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１４】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、複数の前記コンバータ制御部は、
ぞれぞれが、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号のうち最も大きいものに基づいて前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１５】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、複数の前記コンバータ制御部は、
ぞれぞれが、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号の平均値に基づいて前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１６】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から充放電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記インバータ装置の入力電力に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を放電する電流の指令値である放電電流指令値を生成し、前記放電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有したことを特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項１７】
前記コンバータ制御部は、
前記インバータ装置の入力電力に基づいて放電電流上限値を生成し、前記電力貯蔵装置の許容最大電流値と前記放電電流上限値の小さいほうを前記放電電流指令値として生成することを特徴とする請求項１６に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１８】
前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の入力電力の和に基づいて前記放電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１６に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１９】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在する場合、それぞれの前記コンバータ制御部は、
前記インバータ装置の入力電力を前記コンバータ装置の台数で平均化した値に基づいて前記放電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１６に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項２０】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、それぞれの前記コンバータ制御部は、
入力された複数の前記インバータ装置の入力電力の和に基づいて前記放電電流指令値を生成する
ことを特徴とする請求項１６に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項２１】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、それぞれの前記コンバータ制御部は、
入力された複数の前記インバータ装置の入力電力の和を前記コンバータ装置の台数で平均化した値に基づいて前記放電電流指令値を生成する
ことを特徴とする請求項１６に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項２２】
前記コンバータ制御部は、
前記インバータ装置の力行運転状態あるいは回生運転状態を示すインバータ状態信号が入力され、前記インバータ状態信号に基づき、前記充電電流指令値と前記放電電流指令値のいずれかを選択して前記充放電電流指令値を生成する構成としたことを特徴とする請求項１または請求項１６に記載の電気車の推進制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池や電気二重層キャパシタ等の電力貯蔵デバイスを応用した電気車の推進制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に電気車は、架線からの電力を集電装置で取り入れ、取り入れた電力を使用してインバータ装置等の電力変換装置で電動機を駆動して走行する構成としている。車両にブレーキをかけるときは、電動機を回生運転してブレーキ力を得るいわゆる回生ブレーキが用いられる。このとき発生する回生電力は、架線や第三軌条等を介して、自車付近に存在する他の車両の負荷へ供給され、そこで消費されることになる。【０００３】
ただし、早朝あるいは夜間や、列車の運行本数の少ない閑散線区では、自車付近に他の車両が存在しない場合が発生し、自車が発生した回生電力が十分に消費されない場合がある。他の車両で消費される電力よりも自車の回生電力が大きくなると架線電圧が上昇することになり、架線に接続される種々の機器を破損する恐れがある。【０００４】
従って、電気車に搭載されるインバータ装置は、架線電圧等（架線電圧、または架線電圧に相当する例えばインバータ装置の入力側のフィルタコンデンサ電圧）を検出する電圧検出器を有しており、架線電圧等が上昇して所定値を超過した場合に、回生ブレーキ力を抑制して回生電力の発生を抑制する制御を行い、架線電圧等を規定値以上に上昇させないように動作する。このとき、回生ブレーキ力が抑制されて不足した車両としてのブレーキ力は、車輪やブレーキディスクにブレーキシューを押さえつける構成である機械ブレーキにより補足され、車両のブレーキエネルギー（運動エネルギー）は熱となり大気中へ放散される。このような場合、本来なら他の車両の負荷で利用できたはずのブレーキエネルギーが無駄になるほか、機械ブレーキのブレーキシューの磨耗が生じるなどの問題がある。【０００５】
近年、二次電池や電気二重層キャパシタ等の電力貯蔵デバイスの性能が向上してきていることから、これらを電気車に搭載し、回生負荷が十分に無い場合におけるブレーキ時などで、過剰となった回生電力を電力貯蔵デバイスに貯蔵し、力行運転時に再利用する電力貯蔵システムの開発が進められている。【０００６】
この電力貯蔵システムは、直流-直流変換を行うコンバータ装置と、二次電池や電気二重層キャパシタ等の電力貯蔵デバイスからなる電力貯蔵装置とから構成される。電力貯蔵デバイスへの充放電方法は、上記のコンバータ装置を介して、電力貯蔵装置への充放電電流を制御する構成であることが一般的である。【０００７】
このような電力貯蔵システムの例として、例えば、下記特許文献１に示される従来技術は、車両に電気二重層キャパシタを搭載し、自車付近に回生負荷となる他列車が存在しない場合は、回生ブレーキ時に架線電圧やフィルタコンデンサ電圧が上昇する現象を利用して、フィルタコンデンサ電圧の検出値が所定値を超過したときに、超過量に応じて電力貯蔵デバイスへの吸収電流指令を生成し、コンバータ装置の制御を行うことで、架線電圧上昇時に過剰となった回生電力を電気二重層キャパシタに回収して貯蔵し、次の力行運転時に放出することで回生エネルギーの再利用を図るという技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１９９２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に示される従来技術は、コンバータ装置の制御部に入力される架線電圧やフィルタコンデンサ電圧の検出値に基づいて、電力貯蔵装置への充電電流を制御する構成であるが、この場合には以下の課題がある。【００１０】
１．架線電圧あるいはフィルタコンデンサ電圧を検出する電圧検出器を、インバータ装置とコンバータ装置にそれぞれ備える場合には、それぞれの電圧検出器の検出誤差により、インバータ装置の検出する架線電圧あるいはフィルタコンデンサ電圧と、コンバータ装置の検出する架線電圧あるいはフィルタコンデンサ電圧には誤差が生じる。たとえば、電気鉄道の架線電圧として一般的な１５００Ｖを検出できる電圧検出器では、検出公差は３％程度であるので、±４５Ｖ程度の検出誤差が発生することになる。【００１１】
この場合、インバータ装置に設けられた電圧検出器が、架線電圧あるいはフィルタコンデンサ電圧の上昇が所定値を超過したと判断して、回生ブレーキ力を抑制する制御を行っている状態においても、コンバータ装置に設けられた電圧検出器が検出した架線電圧あるいはフィルタコンデンサ電圧が所定値に達しない場合が生じることになる。従って、コンバータ装置は、電力貯蔵装置への回生電力の回収を行わないため、結果として回生ブレーキ力が不足した状態が継続して、機械ブレーキが動作してしまう。【００１２】
２．インバータ装置や電力貯蔵システム（電力貯蔵装置＋コンバータ装置）が列車編成中に複数台存在する場合、それぞれの電圧検出器の検出値の間には誤差が存在するため、回生ブレーキ時において架線電圧等が上昇して所定値を超過したときに、各コンバータ装置の電力貯蔵デバイスへの吸収電力がばらつくことになり、各コンバータ装置の稼働状況（通電電流値）が異なることになる。つまり、同一の架線電圧等（架線電圧あるいはフィルタコンデンサ電圧）の条件においても、低めに架線電圧等を検出する電圧検出器を有したコンバータ装置は、電力貯蔵装置への吸収電力が少なくなり、高めに架線電圧等を検出する電圧検出器を有したコンバータ装置は、電力貯蔵装置への吸収電力が大きくなる。このようにコンバータ装置と電力貯蔵装置の稼動状態にばらつきが生じると、稼動状態が多い装置の寿命が短くなる等の問題が生じる。【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、二次電池や電気二重層キャパシタ等の電力貯蔵デバイスを応用した電気車の推進制御装置において、回生ブレーキ時に生じる回生電力の電力貯蔵装置への回収を効率的に行うことができ、また列車編成中に複数のインバータ装置、コンバータ装置、電力貯蔵装置が存在する場合においても、コンバータ装置と電力貯蔵装置の稼動状態のばらつきを抑えることの出来る電気車の推進制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、前記コンバータ装置は、前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有したこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、電動機の回生トルクの状態あるいは回生電力の状態を示す回生トルク抑制量に基づいて、コンバータ装置が電力貯蔵装置を充電する充電電流指令値を生成し、充電電流指令値に基づき、コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有するようにしたので、二次電池や電気二重層キャパシタ等の電力貯蔵デバイスを応用した電気車の推進制御装置において、回生ブレーキ時に生じる回生電力の電力貯蔵装置への回収を効率的に行うことができ、また列車編成中に複数のインバータ装置、コンバータ装置、電力貯蔵装置が存在する場合においても、コンバータ装置と電力貯蔵装置の稼動状態のばらつきを抑えることできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における電気車の推進制御装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１におけるコンバータ装置の構成例を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１におけるインバータ装置の構成例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１におけるインバータ制御部の構成例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１における各信号の関係例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１におけるコンバータ制御部の構成例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１における回生ブレーキ時の電力フローを説明する図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２における充電電流指令生成部の構成例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３における充電電流指令生成部の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態４における複数台のインバータ装置、コンバータ装置を含む電気車における構成例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態４におけるコンバータ制御部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる電気車の推進制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電気車の推進制御装置の構成図である。図１に示すように、図示しない変電所からの電力は、架線１から集電装置２を介して、インバータ装置（以下単に「インバータ」と称する）５０の正側端子Ｐ、コンバータ装置（以下単に「コンバータ」と称する）４０の正側端子Ｐ１に入力される。インバータ５０およびコンバータ４０からの負側電流は、それぞれの端子Ｎ、Ｎ１を通して車輪３を経由してレール４に接続され、図示しない変電所の負側へ戻る。
【００１９】
コンバータ４０には、直流出力端子Ｐ２、Ｎ２が設けられており、直流出力端子Ｐ２、Ｎ２に電力貯蔵装置６０が接続されている。電力貯蔵装置６０は、二次電池や電気二重層キャパシタ等の電力貯蔵デバイスを複数個直並列に接続して所望の電圧と容量を得るように構成したものであり、具体的な構成は公知であるので、詳しい説明は割愛する。
【００２０】
インバータ５０には交流出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗが設けられており、交流出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗに電動機７１が接続されている。電動機７１は、交流電動機であって、三相誘導電動機や、同期電動機が好適である。電動機７１により車輪３を駆動して電気車を走行させる。
【００２１】
電気車の運転台（図示せず）に設けられた主幹制御器１０は、電気車の運転士が車両の加減速を調整するためにインバータ装置等への指令の設定を行う装置であり、主幹制御器１０からの運転指令信号ＭＣは、インバータ５０に入力される構成である。運転指令信号ＭＣは、電気車の力行加速やブレーキのオンオフ、またその強さに関する指令を含むものであり、インバータ５０は、運転指令信号ＭＣに基づいて電動機７１のトルクを制御する。
【００２２】
インバータ５０からはコンバータ４０に対して、制御信号ＶＣが出力される構成である。制御信号ＶＣは、回生トルクの抑制状態あるいは回生電力の抑制状態を示す量であり、回生状態信号である回生トルク抑制量（以下単に「抑制量」と称する）ＶＤＴＥＬＭ、電気車の速度ＶＥＬ（インバータ５０の出力周波数や電動機７１の回転数等でもよい）、インバータ５０が力行制御状態か回生ブレーキ状態かを示す信号である力行回生状態信号（インバータ状態信号）ＰＢＣ、インバータ５０の入力電流ＩＳＶ、およびインバータ５０の架線電圧ＥＳＶを含む信号である。制御信号ＶＣとその機能についての詳細は後述する。
【００２３】
次に、コンバータ４０の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１におけるコンバータ４０の構成例を示す図である。図２に示すように、集電装置２からの電力は、入力端子Ｐ１、Ｎ１に入力される。入力端子Ｐ１には、リアクトル４１が接続され、リアクトル４１の後段には、フィルタコンデンサ（以下単に「コンデンサ」と称する）４２が接続される。
【００２４】
リアクトル４１とコンデンサ４２とにより構成されたＬＣフィルタ回路は、後述するスイッチング素子のスイッチング動作によって発生するノイズ電流の架線１への流出を抑制するとともに、架線１の電圧（架線電圧）に含まれるリプル成分を平滑化してコンデンサ４２の両端電圧を平滑化する。
【００２５】
入力端子Ｐ１、Ｎ１の両端電圧（＝架線電圧）は、電圧検出器４３ａにて検出され、架線電圧検出値ＥＳＤとしてコンバータ制御部４６に入力される。コンデンサ４２の両端電圧は、電圧検出器４３ｂにて検出され、コンデンサ電圧検出値（以下単に「電圧検出値」と称する）ＥＦＣＤとして、コンバータ制御部４６に入力される。
【００２６】
コンデンサ４２の両端には、コンバータ回路４４が接続される。コンバータ回路４４は、スイッチング素子４４Ｈと４４Ｌとから構成され、それぞれのスイッチング素子は、コンバータ制御部４６からのオンオフ信号ＤＧＣによりオンオフ制御（スイッチング制御）される。コンバータ回路４４は、いわゆる双方向降圧チョッパ回路であり、電圧ＥＦＣＤをスイッチング素子４４Ｈ、４４Ｌのスイッチング制御により降圧して出力する降圧機能とともに、出力電流を所望に調整する電流制御機能を有する。その構成と動作については公知であるので説明は割愛する。
【００２７】
コンバータ回路４４の出力には、出力電流を検出してコンバータ出力電流ＩＢとして出力する電流検出器４７と、電流を平滑化する平滑リアクトル４５と、平滑リアクトル４５の後段電圧（＝電力貯蔵装置６０の電圧）を検出し、コンバータ出力電圧ＶＢとしてコンバータ制御部４６に出力する電圧検出器４３ｃとが設けられる。
【００２８】
以上の電圧検出器４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、電流検出器４７からの各検出信号ＥＳＤ、ＥＦＣＤ、ＩＢ、ＶＢは、コンバータ制御部４６に入力される。また、後述するインバータ５０からの制御信号ＶＣがコンバータ制御部４６に入力される。制御信号ＶＣの詳細に関しては後述する。コンバータ制御部４６では、これらの入力された信号に基づいて、コンバータ回路４４へのオンオフ信号ＤＧＣを生成する。
【００２９】
次に、インバータ５０の構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態１におけるインバータ５０の構成例を示す図である。図３に示すように、集電装置２からの電力は、入力端子Ｐ、Ｎに入力される。入力端子Ｐには、入力電流を検出しインバータ入力電流ＩＳＶとして出力する電流検出器５７が配置され、電流検出器５７の後段には、リアクトル５１が接続され、リアクトル５１の後段には、コンデンサ５２が接続される。
【００３０】
リアクトル５１とコンデンサ５２により構成されたＬＣフィルタ回路は、後述するスイッチング素子のスイッチング動作により発生するノイズ電流の架線１への流出を抑制するとともに、架線１の電圧（架線電圧）に含まれるリプル成分を平滑化してコンデンサ５２の両端電圧を平滑化する。
【００３１】
入力端子Ｐ、Ｎの両端電圧（＝架線電圧）は、電圧検出器５３ａにて検出され、架線電圧ＥＳＶとしてインバータ制御部５６に入力される。コンデンサ５２の両端電圧は、電圧検出器５３ｂにて検出され、電圧検出値ＥＦＣＶとして、インバータ制御部５６に入力される。
【００３２】
コンデンサ５２の電圧は、インバータ回路５５に入力される。インバータ回路５５は、スイッチング素子５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗ、５４Ｘ、５４Ｙ、５４Ｚから構成され、それぞれのスイッチング素子は、インバータ制御部５６からのオンオフ信号ＩＧＣによりオンオフ制御（スイッチング制御）される。インバータ回路５５は、電圧形三相２レベルインバータ回路であり、コンデンサ５２の電圧をスイッチング素子５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗ、５４Ｘ、５４Ｙ、５４Ｚのスイッチング制御により任意の大きさと周波数の交流電圧に変換して出力する機能を有する。その構成と動作については公知であるので説明は割愛する。
【００３３】
インバータ回路５５の出力Ｕ、Ｖ、Ｗは、電動機７１へ出力される。
【００３４】
以上の電圧検出器５３ａ、電圧検出器５３ｂ、および電流検出器５７からの各検出値ＥＳＶ、ＥＦＣＶ、ＩＳＶは、インバータ制御部５６に入力される。また、主幹制御器１０から運転指令信号ＭＣが入力される。インバータ制御部５６では、これらの入力された信号に基づいて、インバータ回路５５へのオンオフ信号ＩＧＣを生成し、電動機７１のトルクを所望に制御する。さらに、コンバータ４０へ制御信号ＶＣを出力する。なお、制御信号ＶＣの詳細は後述する。
【００３５】
次に、インバータ５０における電動機７１のトルク制御について説明する。図４は、本発明の実施の形態１におけるインバータ制御部５６の構成例を示す図である。図４（ａ）に示すように、運転指令信号ＭＣは、トルク指令生成部５６ａに入力される。トルク指令生成部５６ａでは、運転指令信号ＭＣに含まれるブレーキ力の指令等に基づいて、電動機７１が発生すべき回生ブレーキトルクの指令となる要求回生トルク指令ＰＴＲＳを生成する。
【００３６】
電圧検出値ＥＦＣＶは、減算器５６ｂに入力される。減算器５６ｂでは、電圧検出値ＥＦＣＶと回生抑制開始電圧設定値ＶＤＬ（図４（ａ）では１８００Ｖであるが、この他でもよい）との差を出力し、負値カットリミッタ５６ｂｂに入力し、負値カットリミッタ５６ｂｂでは、正の値のみを後段のゲイン部（増幅回路）５６ｃに入力する。
【００３７】
ゲイン部５６ｃでは、入力された電圧検出値ＥＦＣＶが回生抑制開始電圧設定値ＶＤＬ（図４（ａ）では１８００Ｖ）を超過した場合に、その超過量を増幅し、抑制量ＶＤＴＥＬＭを生成し出力する。なお、ゲイン部５６ｃは、比例ゲインの他、積分要素等を含む任意の関数に置き換えても構わない。
【００３８】
要求回生トルク指令ＰＴＲＳと抑制量ＶＤＴＥＬＭとは、減算器５６ｄに入力され、減算器５６ｄではこれらの差をとり、回生トルク指令ＰＴＲとして出力する。
【００３９】
回生トルク指令ＰＴＲは、トルク制御部５６ｅに入力され、トルク制御部５６ｅは、回生トルク指令ＰＴＲに基づいて電動機７１の発生する回生トルクが回生トルク指令ＰＴＲに一致するようにインバータ回路５５へのオンオフ信号ＩＧＣを生成する。
【００４０】
このように構成されているので、回生ブレーキ中に架線１に繋がる他の電気車等の回生負荷が不足して電圧検出値ＥＦＣＶが上昇し、回生抑制開始電圧設定値ＶＤＬを超過した場合に、超過の程度に応じて抑制量ＶＤＴＥＬＭを発生させて要求回生トルク指令ＰＴＲＳから抑制量ＶＤＴＥＬＭを減算して、電動機７１の回生トルクの指令となる回生トルク指令ＰＴＲを生成することができる。
【００４１】
このような動作により、電動機７１の回生ブレーキトルクは、要求回生トルク指令ＰＴＲＳの値よりも抑制されるので、電動機７１からの回生電力を抑制することができ、電圧検出値ＥＦＣＶは回生抑制開始電圧設定値ＶＤＬの近傍に維持されることになる。架線電圧の過剰な上昇を抑制できる。
【００４２】
上記した抑制量ＶＤＴＥＬＭは、他の情報（図ではＩＳＶ、ＥＳＶ）とともに、制御信号ＶＣとして、コンバータ４０に出力される。なお、インバータ制御部５６は、当然ながら力行トルクの生成も行う構成であるが図示していない。
【００４３】
次に、図５を用いて、上記したインバータ制御部５６の動作を時間軸で説明する。図５は、本発明の実施の形態１における各信号の関係例を示す図である。具体的には、図５には、要求回生トルク指令ＰＴＲＳと、抑制量ＶＤＴＥＬＭと、回生トルク指令ＰＴＲと、回生抑制電力ＰＳＢと、充電電力指令ＰＲＥＦ１と、充電電流指令（充電電流指令値）ＩＲＥＦ１との関係例が示されている。
【００４４】
図５は、上段から順に電動機７１の回生トルク指令ＰＴＲ、抑制量ＶＤＴＥＬＭ、回生抑制電力ＰＳＢ、充電電力指令ＰＲＥＦ１、充電電流指令ＩＲＥＦ１を示している。なお、回生抑制電力ＰＳＢ、充電電力指令ＰＲＥＦ１、充電電流指令ＩＲＥＦ１については後述する。
【００４５】
インバータ制御部５６は、図５の時刻ｔ０のタイミングで、回生ブレーキの立ち上げ指令を含む運転指令信号ＭＣを受信し、上述したように回生トルク指令ＰＴＲを生成する。インバータ制御部５６は、この回生トルク指令ＰＴＲと一致したトルク値を電動機７１が出力するようにオンオフ信号ＩＧＣを生成して電動機７１の制御を行う。
【００４６】
時刻ｔ１において、架線１の回生負荷が電動機７１の回生電力に対して不足して、電圧検出値ＥＦＣＶが上昇して回生抑制開始電圧設定値ＶＤＬを超過した状況を示す。このとき、図４（ａ）で説明したように、抑制量ＶＤＴＥＬＭが生成されるので、回生トルク指令ＰＴＲは、運転指令信号ＭＣにより要求された要求回生トルク指令ＰＴＲＳ（一点鎖線で表示）から抑制量ＶＤＴＥＬＭを差し引いた値となり、トルク制御部５６ｅにおいてこれに基づいて電動機７１の制御を行う。これにより、電動機７１からの回生電力は、電圧検出値ＥＦＣＶが回生抑制開始電圧設定値付近に抑制される。
【００４７】
時刻ｔ２では、架線１の回生負荷が電動機７１の回生電力に対して不足する状態が解消されたので、抑制量ＶＤＴＥＬＭはゼロとなり、回生トルク指令ＰＴＲ＝要求回生トルク指令ＰＴＲＳとなる。
【００４８】
次に、本発明の中心となるコンバータ制御部４６について説明する。図６は、本発明の実施の形態１におけるコンバータ制御部４６の構成例を示す図である。図６に示すように、抑制量ＶＤＴＥＬＭと電気車の速度ＶＥＬ（インバータ５０の出力周波数や電動機７１の回転数等でもよい）は、乗算器８１で乗算され、回生抑制電力ＰＳＢとして充電電流指令生成部８２に出力される（参考；トルク［Ｎｍ］×速度［ｒａｄ／ｓ］＝電力［ｋＷ］）。なお、電力を計算する際に必要となる換算係数等は図６には示していない。
【００４９】
充電電流指令生成部８２では、回生抑制電力ＰＳＢに基づいて充電電流指令ＩＲＥＦ１を生成し選択部８３に出力する。充電電流指令生成部８２は、充電電力指令演算部８２ａと除算器８８とから構成される。充電電流指令生成部８２では、回生抑制電力ＰＳＢがゼロの場合は、充電電力指令ＰＲＥＦ１をゼロに維持する。回生抑制電力ＰＳＢが発生すると、それに応じて充電電力指令ＰＲＥＦ１を生成する。除算器８８により充電電力指令ＰＲＥＦ１をコンバータ出力電圧ＶＢで割ることで充電電流指令ＩＲＥＦ１に換算する。図６では、充電電力指令ＰＲＥＦ１は、回生抑制電力ＰＳＢに比例して生成する構成としているが、これに限定されるわけではない。
【００５０】
回生抑制電力ＰＳＢがＰ１を超えると、充電電力指令ＰＲＥＦ１は上限がＰ２に維持された特性としている。ここでＰ２は、電力貯蔵装置６０に内蔵された電力貯蔵デバイスの充電受け入れ電力上限を考慮した値であり、このような特性とすることで、電力貯蔵デバイスの能力範囲内で回生抑制電力ＰＳＢに応じた充電電力指令ＰＲＥＦ１を生成することが可能となる。なお、Ｐ２は、電力貯蔵デバイスの充電受け入れ電流上限を元に決定しても良い。
【００５１】
要求回生トルク指令ＰＴＲＳ、抑制量ＶＤＴＥＬＭ、トルク指令ＰＴＲ、回生抑制電力ＰＳＢ、充電電力指令ＰＲＥＦ１、充電電流指令ＩＲＥＦ１の関係を図５に示す。充電電力指令ＰＲＥＦ１は後述するように回生抑制電力ＰＳＢよりも大きな値となるように（すなわちゲイン＞１となるように）設定するのが好ましい。
【００５２】
次に、インバータ５０の入力電流ＩＳＶ、架線電圧ＥＳＶが乗算器８５に入力され乗算することで力行電力ＰＬＭＸを生成する。除算器８９により力行電力ＰＬＭＡＸをコンバータ出力電圧ＶＢで割ることで、コンバータ４０の出力側（電力貯蔵装置６０側）の放電電流上限値ＩＲＥＦＭＡＸに換算する。
【００５３】
コンバータ制御部４６の内部に設けた最大放電電流設定部８６は、電力貯蔵装置６０に内蔵された電力貯蔵デバイスの性能に応じて最大放電電流設定値（許容最大電流値）ＩＢＭを出力する。
【００５４】
次にリミッタ部８７にて、上記した最大放電電流設定値ＩＢＭの上限を、上記した放電電流上限値ＩＲＥＦＭＡＸで制限し、放電電流指令（放電電流指令値）ＩＲＥＦ２を出力する。すなわち、リミッタ部８７は、最大放電電流設定値ＩＢＭと放電電流上限値ＩＲＥＦＭＡＸの小さいほうを放電電流指令ＩＲＥＦ２として生成する。
【００５５】
選択部８３では、制御信号ＶＣに含まれる力行回生状態信号ＰＢＣにより、インバータ５０が力行制御状態の場合はＩＲＥＦ２を、インバータ５０が回生ブレーキ状態の場合はＩＲＥＦ１を選択し、充放電電流指令（充放電電流指令値）ＩＲＥＦとして出力する。
【００５６】
充放電電流指令ＩＲＥＦは、電流制御部８４に入力される。電流制御部８４には、コンバータ４０の出力電流ＩＢの指令となる上記した充放電電流指令ＩＲＥＦの他、コンバータ出力電流ＩＢ、コンバータ出力電圧ＶＢ、および電圧検出値ＥＦＣＤが入力される。電流制御部８４は、これらの信号に基づき、コンバータ出力電流ＩＢが充放電電流指令ＩＲＥＦに一致するように電流制御を行って、各スイッチング素子へのオンオフパルスＤＧＣとして出力する。このように制御することで、コンバータ４０は、回生抑制電力ＰＳＢあるいは力行電力ＰＬＭＸに基づいて、電力貯蔵装置６０からの充放電を行うことが可能となる。
【００５７】
なお、図示しないが除算器８９とリミッタ部８７との間に新たに０〜１のゲイン条件を設けて、たとえば電気車が所定の速度以下の場合は、ゲインを、ゼロを含む小さな値としておき、所定の速度以上の場合は、ゲインを変更（たとえば１）として、放電電流上限値ＩＲＥＦＭＡＸを調整して出力する等の構成としてもよい。
【００５８】
この他、力行電力ＰＬＭＸが所定の大きさ以下の場合はゲインをゼロを含む小さな値としておき、力行電力ＰＬＭＸが所定の大きさ以上の場合はゲインを変更（たとえば１）として、放電電流上限値ＩＲＥＦＭＡＸを調整して出力する等の構成としてもよい。
【００５９】
このようにすれば、インバータ５０の制御状態、あるいは電気車の走行状態に応じて、放電電流上限値ＩＲＥＦＭＡＸを調整することができるので、力行電力ＰＬＭＸの範囲内で電力貯蔵装置６０からの放電電力を調整することが可能となる。たとえば、力行電力ＰＬＭＸが大きくなる領域でより多くの放電電力が生じるようにして、インバータ５０の消費電力を補足し、架線１から受電する電力を抑える等のいわゆるピークカット制御も可能となる。
【００６０】
以上に説明したように、本実施の形態にかかるコンバータ装置４０は、電動機の回生トルクの状態あるいは回生電力の状態を示す抑制量ＶＤＴＥＬＭに基づいて、コンバータ装置４０が電力貯蔵装置６０を充電する充電電流指令ＩＲＥＦ１を生成し、充電電流指令ＩＲＥＦ１に基づき、コンバータ装置４０の充放電電流指令ＩＲＥＦを生成して制御を行うコンバータ制御部４６を有するようにしたので、インバータ５０が回生ブレーキ運転中に、回生電力に対して架線１の負荷が小さくなった場合、電圧検出値ＥＦＣＶの上昇に伴う抑制量ＶＤＴＥＬＭの発生と連動して、電力貯蔵装置６０への電力の充電（回生電力吸収）を行うことができる。そのため、わずかでも抑制量ＶＤＴＥＬＭが発生すれば回生電力吸収を行えるので、より多くのブレーキエネルギーを回収することが可能となり、抑制量ＶＤＴＥＬＭを抑制することができる。その結果、回生ブレーキを抑制する頻度が軽減されるので、機械ブレーキの磨耗を抑制することが可能である。
【００６１】
なお、従来の構成である架線電圧あるいはコンデンサ電圧と所定値との偏差に基づいて、電力貯蔵装置への充電電流の指令を決定する方式では、インバータ５０とコンバータ４０にそれぞれ内蔵されている架線電圧検出器４３ａ、５３ａあるいはコンデンサ電圧検出器４３ｂ、５３ｂの検出誤差の影響により、インバータ５０において回生トルクが抑制されているにも関わらず、電力貯蔵装置６０への充電（回生電力吸収）が行われないケースが生じる問題がある。
【００６２】
具体例としては、同一の架線電圧において、コンバータ４０のコンデンサ電圧検出器４３ｂの電圧検出値ＥＦＣＤのほうが、インバータ５０のコンデンサ電圧検出器５３ｂの電圧検出値ＥＦＣＶの検出値より小さい場合を考えると、インバータ５０が回生ブレーキ運転中に、回生電力に対して架線１の負荷が小さくなり、電圧検出値ＥＦＣＶが上昇して回生抑制開始電圧設定値ＶＤＬを超過し、これに伴い抑制量ＶＤＴＥＬＭが発生して回生トルクが抑制された状態が発生する状態であっても、コンバータ４０の電圧検出器４３ｂの検出値が、所定の設定値（たとえば回生抑制開始電圧設定値ＶＤＬと等しい値）を超過していないために、電力貯蔵装置６０への回生電力吸収を行えない場合が発生する。
【００６３】
本発明の構成では、インバータ５０からの抑制量ＶＤＴＥＬＭに基づいて電力貯蔵装置６０への充電（回生電力吸収）を行うので、上記した不都合は発生しないため、抑制量ＶＤＴＥＬＭがわずかでも生じた場合には、より多くのブレーキエネルギーを回収することが可能となり、抑制量ＶＤＴＥＬＭを抑制することができる。これにより回生ブレーキが抑制される頻度が軽減され、機械ブレーキの動作頻度を低下させることができるので、その結果、ブレーキシューの磨耗を低減することが可能である。
【００６４】
さらに、従来の構成である架線電圧あるいはコンデンサ電圧に基づいて充電電流指令を決定する方式では、次の別の問題もある。
【００６５】
インバータ５０の電圧検出値ＥＦＣＶと、コンバータ４０の電圧検出値ＥＦＣＤとは、それぞれ架線１の架線電圧ＥＳＶ（＝ＥＳＤ）を基準にリアクトル５１、４１における電圧降下分を考慮した値となる。このため、インバータ５０の入力電流ＩＳＶとコンバータ４０の入力電流ＩＳＤとがともにゼロである場合は、電圧検出値ＥＦＣＶと電圧検出値ＥＦＣＤとは等しくなるが、動作中においてインバータ５０の入力電流ＩＳＶとコンバータ４０の入力電流ＩＳＤがゼロではない場合、リアクトル５１、４１における電圧降下分が発生する。このため同一の架線電圧下においても、この電圧降下分だけ電圧検出値ＥＦＣＶと電圧検出値ＥＦＣＤとの間には電圧差が発生する。
【００６６】
この電圧差の影響により、インバータ５０において回生トルクが抑制されているにも関わらず、電力貯蔵装置６０への充電（回生電力吸収）が行われないケースが生じる問題がある。
【００６７】
具体的には、コンバータ４０のコンデンサ電圧検出器４３ｂの電圧検出値ＥＦＣＤのほうが、インバータ５０のコンデンサ電圧検出器５３ｂの電圧検出値ＥＦＣＶよりも小さい場合を考えると、インバータ５０が回生ブレーキ運転中に、回生電力に対して架線１の負荷が小さくなり、電圧検出値ＥＦＣＶが上昇して回生抑制開始電圧設定値ＶＤＬを超過し、これに伴い抑制量ＶＤＴＥＬＭが発生して回生トルクが抑制された状態が発生する状態であっても、コンバータ４０の電圧検出器４３ｂの電圧検出値ＥＦＣＤは、所定の設定値（たとえば回生抑制開始電圧設定値ＶＤＬと等しい値）を超過していないために、電力貯蔵装置６０への回生電力吸収を行えない場合が発生する。
【００６８】
本発明の構成では、インバータ５０からの抑制量ＶＤＴＥＬＭに基づいて電力貯蔵装置６０への充電（回生電力吸収）を行うので、上記した不都合は発生しないため、抑制量ＶＤＴＥＬＭがわずかでも生じた場合には、より多くのブレーキエネルギーを回収することが可能となり、抑制量ＶＤＴＥＬＭを抑制することができる。これにより回生ブレーキが抑制される頻度が軽減されるので、機械ブレーキの動作頻度を低下させることができるのでブレーキシューの磨耗を低減することができる。
【００６９】
また、本発明の構成では、充電電流指令ＩＲＥＦ１と、放電電流指令ＩＲＥＦ２とを、選択部８３で力行回生状態信号ＰＢＣにより切り替えて充放電電流指令ＩＲＥＦを生成する構成としたので、インバータ５０の制御状態（力行状態／回生状態）に応じて最適に充電電流指令あるいは放電電流指令を生成して選択し、コンバータ４０を制御することができる。
【００７０】
次に、充電電力指令ＰＲＥＦ１の生成に関して留意する点を以下に説明する。図６において、回生抑制電力ＰＳＢよりも電力貯蔵装置６０への充電電力指令である充電電力指令ＰＲＥＦ１が大きくなるように充放電電流指令生成部８２を構成することが好適である。
【００７１】
この理由は、以下の通りである。図７は、本発明の実施の形態１における回生ブレーキ時の電力フローを説明する図である。図７に示すとおり、インバータ５０から出力する電力（回生電力）をＰＶ、コンバータ４０を介して電力貯蔵装置６０に充電する電力（回生吸収電力）をＰＤ、集電装置２を介して架線１へ流出する電力（架線回生電力）をＰＰと定義する。
【００７２】
なお、回生電力ＰＶは、回生トルク指令ＰＴＲと電気車の速度ＶＥＬ（電動機７１の回転速度と同義）に基づき生じる値である。また、回生電力ＰＶは、主幹制御器１０からの運転指令信号ＭＣ等に基づき生成された要求回生トルク指令ＰＴＲＳと電気車の速度ＶＥＬ（電動機７１の回転速度と同義）に基づく要求回生電力ＰＣから、抑制量ＶＤＴＥＬＭと電気車の速度ＶＥＬ（電動機７１の回転速度と同義）に基づく回生抑制電力ＰＳＢを差し引いた値である。
【００７３】
図７において、回生ブレーキ中にインバータ５０の抑制量ＶＤＴＥＬＭが生じている場合、これをゼロにして回生トルクの抑制状態を解消するには、架線１に回生できない分の電力である回生抑制電力ＰＳＢと等しい電力を回生吸収電力ＰＤとして電力貯蔵装置６０が吸収すればよい。
【００７４】
ここで、充電電力指令ＰＲＥＦ１を、回生抑制電力ＰＳＢと等しい値に設定した場合を考えると、以下の挙動となり、上記で意図したようには動作しない。
【００７５】
動作状態例として、コンバータ４０を停止している状態であって、架線１に回生負荷が５００ｋＷ程存在している状態において、インバータ５０が要求回生電力ＰＣ＝１０００ｋＷで回生ブレーキ運転しているケースを想定する。このときの動作状態は以下となる。
【００７６】
要求回生電力ＰＣ＝１０００ｋＷ、架線回生電力ＰＰ＝５００ｋＷ、回生電力ＰＶ（＝ＰＣ−ＰＳＢ）＝５００ｋＷ、回生抑制電力ＰＳＢ＝５００ｋＷ、回生吸収電力ＰＤ＝０ｋＷ。
【００７７】
このとき、コンバータ４０の運転を開始して、充電電力指令ＰＲＥＦ１を回生抑制電力ＰＳＢと等しい５００ｋＷとして運転すると、コンバータ４０は回生吸収電力ＰＤとして電力貯蔵装置６０に５００ｋＷを充電するよう動作する。
【００７８】
この直後、回生吸収電力ＰＤが５００ｋＷとなることで、インバータ５０からみた回生負荷が増加することになり、回生可能な電力が増加し、回生抑制電力ＰＳＢが５００ｋＷから減少することになる。ところが、充電電力指令ＰＲＥＦ１も回生抑制電力ＰＳＢと等しくなるように設定しているために当初の５００ｋＷから減少することになるので、回生吸収電力ＰＤも５００ｋＷから減少してしまう。
【００７９】
結局、回生抑制電力ＰＳＢと回生吸収電力ＰＤがバランスする点である回生抑制電力ＰＳＢ＝２５０ｋＷ、回生吸収電力ＰＤ＝２５０ｋＷの動作点で平衡することになる。すなわち、平衡後の動作状態は、要求回生電力ＰＣ＝１０００ｋＷ、架線回生電力ＰＰ＝５００ｋＷ、回生電力ＰＶ（＝ＰＣ−ＰＳＢ）＝７５０ｋＷ、回生抑制電力ＰＳＢ＝２５０ｋＷ、回生吸収電力ＰＤ＝２５０ｋＷとなる。なお、初期状態から平衡状態に至る動きはごく短時間（数十ｍｓ）に生じる過渡的現象である。
【００８０】
以上のように、充電電力指令ＰＲＥＦ１を回生抑制電力ＰＳＢと等しい値に設定した場合、回生吸収電力ＰＤが不足して回生抑制電力ＰＳＢ（抑制量ＶＤＴＥＬＭ）をゼロにはできない。
【００８１】
上記不具合を回避するためには、充電電力指令ＰＲＥＦ１を、回生抑制電力ＰＳＢよりも大きく設定することが好ましい。一例として、充電電力指令ＰＲＥＦ１を回生抑制電力ＰＳＢの９倍に設定した場合を例にして以下に説明する。
【００８２】
動作状態例としては、前述のケースと同じく、コンバータ４０を停止している状態であって、架線１の回生負荷が５００ｋＷである状態において、インバータ５０を要求回生電力ＰＣ＝１０００ｋＷの状態で回生ブレーキ運転しているケースを想定する。このときの動作状態は、上述の場合と同じく以下である。
【００８３】
要求回生電力ＰＣ＝１０００ｋＷ、架線回生電力ＰＰ＝５００ｋＷ、回生電力ＰＶ（＝ＰＣ−ＰＳＢ）＝５００ｋＷ、回生抑制電力ＰＳＢ＝５００ｋＷ、回生吸収電力ＰＤ＝０ｋＷ。
【００８４】
このとき、コンバータ４０の運転を開始して、充電電力指令ＰＲＥＦ１をＰＳＢの９倍である４５００ｋＷに設定すると、コンバータ４０は回生吸収電力ＰＤとして電力貯蔵装置６０に４５００ｋＷを充電するよう動作する。
【００８５】
この直後、回生吸収電力ＰＤが４５００ｋＷとなることで、インバータ５０からみた回生負荷が増加することになり、回生可能な電力が増加し、回生抑制電力ＰＳＢが５００ｋＷから減少することになる。これに応じて、回生抑制電力ＰＳＢの９倍に設定した充電電力指令ＰＲＥＦ１も４５００ｋＷから減少することになるので、回生吸収電力ＰＤも４５００ｋＷから減少する。
【００８６】
結局、回生抑制電力ＰＳＢと回生吸収電力ＰＤがバランスする点である回生抑制電力ＰＳＢ＝５０ｋＷ、回生吸収電力ＰＤ＝４５０ｋＷの動作点で平衡することになる。すなわち、平衡後の動作状態は、要求回生電力ＰＣ＝１０００ｋＷ、架線回生電力ＰＰ＝５００ｋＷ、回生電力ＰＶ（＝ＰＣ−ＰＳＢ）＝９５０ｋＷ、回生抑制電力ＰＳＢ＝５０ｋＷ、回生吸収電力ＰＤ＝４５０ｋＷとなる。
【００８７】
なお、初期状態から平衡状態に至る動きは、ごく短時間（数十ｍｓ）に生じる過渡的現象であり、実際には回生吸収電力ＰＤ等が上記した４５００ｋＷに至ることはなく、速やかに上記した平衡状態に移行する。
【００８８】
以上のように、充電電力指令ＰＲＥＦ１を回生抑制電力ＰＳＢよりも大きく設定した場合、充電電力指令ＰＲＥＦ１を回生抑制電力ＰＳＢと等しい値に設定した場合と比べて、回生吸収電力ＰＤが大きくなり、回生電力ＰＶも大きくなっていることがわかる。すなわち、充電電力指令ＰＲＥＦ１を回生抑制電力ＰＳＢよりも大きく設定することで、インバータ５０の抑制量ＶＤＴＥＬＭを減少させて、要求回生電力ＰＣに対してより多くの電力を回生することができ、より多くの回生電力を電力貯蔵装置６０に回収することが可能となる。これにより、電力貯蔵装置６０に回収した電力を力行時等において再利用することで電気車の推進制御装置の省エネ性を高めることが可能となり、機械ブレーキの動作頻度を低下させることができるのでブレーキシューの磨耗を低減することができる。
【００８９】
なお、上記では説明の容易化のために、充電電力指令ＰＲＥＦ１を回生抑制電力ＰＳＢの９倍と設定したが、これに限定されるわけではなく、制御系の安定性が確保される限り、充電電力指令ＰＲＥＦ１を回生抑制電力ＰＳＢよりも極力大きく設定することが好ましい。
【００９０】
上記では、コンバータ制御部４６の内部で回生トルクの状態を示す回生状態信号である抑制量ＶＤＴＥＬＭと速度ＶＥＬとの積をとって回生抑制電力ＰＳＢを生成する構成で説明したが、これ以外の構成でもよく、たとえば、インバータ５０において、回生状態信号である回生抑制電力ＰＳＢを生成し、これをコンバータ制御部４６へ出力する構成としてもよい。
【００９１】
なお、説明において、回生トルクの抑制状態を示す抑制量ＶＤＴＥＬＭと、回生電力の抑制状態を示す回生抑制電力ＰＳＢとを総称して指す場合は、回生状態信号と記している。
【００９２】
また、回生抑制信号をインバータ５０から直接にコンバータ４０に入力するこれまで説明した方法の他に、インバータ５０が回生状態信号を図示しない外部の統括制御装置に送信し、この統括制御装置が、コンバータ４０に対して、インバータ５０の回生状態信号を送信する構成としてもよい。
【００９３】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２における充電電流指令生成部８２の構成例を示す図である。図８に示すように、充電電流指令生成部８２は、充電電流指令演算部８２ｂから構成される。このように、回生抑制電力ＰＳＢから直接ゲインテーブル等を介して、充電電流指令ＩＲＥＦ１を生成する構成としてもよい。
【００９４】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる充電電流指令生成部８２は、充電電流指令演算部８２ｂによって、回生抑制電力ＰＳＢから充電電流指令ＩＲＥＦ１を生成するようにしたので、実施の形態１において存在していた除算器８８を削除することができ、演算部の簡略化を図ることが可能となる。
【００９５】
実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３における充電電流指令生成部８２の構成例を示す図である。図９に示すように、充電電流指令生成部８２を、比例積分制御器８２ｃから構成するようにして、回生抑制電力ＰＳＢを入力し、比例積分要素を介して、充電電流指令ＩＲＥＦ１を生成する構成としてもよい。
【００９６】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる充電電流指令生成部８２は、比例積分制御器８２ｃによって、回生抑制電力ＰＳＢから充電電流指令ＩＲＥＦ１を生成するようにしたので、実施の形態１の構成例と比較して、回生抑制電力ＰＳＢが完全にゼロになるような充電電流指令ＩＲＥＦ１を生成することができるので、より多くの回生電力を電力貯蔵装置６０に回収することが可能となる。
【００９７】
実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４における複数台のインバータ装置、コンバータ装置を含む電気車における構成例を示す図である。図１０には、４両の電気車で列車編成が構成されている例を示しており、列車は、１両目車両１０１と２両目車両１０２と３両目車両１０３と４両目車両１０４とから構成されている。
【００９８】
１両目車両１０１には、Ｎｏ．１のコンバータ装置４０−１とＮｏ．１の電力貯蔵装置６１とが搭載され、２両目車両１０２には、Ｎｏ．１のインバータ装置５０−１が搭載され、３両目車両１０３には、Ｎｏ．２のインバータ装置５０−２が搭載され、４両目車両１０４には、Ｎｏ．２のコンバータ装置４０−２とＮｏ．２の電力貯蔵装置６２とが搭載される。
【００９９】
Ｎｏ．１のコンバータ装置４０−１、Ｎｏ．１の電力貯蔵装置６１、Ｎｏ．１のインバータ装置５０−１、Ｎｏ．２のインバータ装置５０−２、Ｎｏ．２のコンバータ装置４０−２、Ｎｏ．２の電力貯蔵装置６２の構成は、以下に説明する部分を除いては、実施の形態１で説明したコンバータ装置４０、インバータ装置５０、電力貯蔵装置６０の構成と同様である。
【０１００】
なお、本実施の形態では４両の電気車において、インバータ装置とコンバータ装置と電力貯蔵装置とがそれぞれ２台搭載されている構成例を示すが、台数や構成はこれに限られず、複数のコンバータ装置と複数のインバータ装置と複数の電力貯蔵装置を含んで構成されていれば同様の考え方を適用できる。
【０１０１】
コンバータ装置４０−１、４０−２と電力貯蔵装置６１、６２は、実施の形態１に示したように接続され、コンバータ装置４０−１、４０−２の正側端子Ｐ１とインバータ装置５０−１、５０−２の正側端子Ｐは、集電装置２を介して架線１に共通に接続される。コンバータ装置４０−１、４０−２の負側端子Ｎ１とインバータ装置５０−１、５０−２の負側端子Ｎは、車輪３を介してレール４に共通に接続される。
【０１０２】
インバータ装置５０−１、５０−２からは、それぞれ制御信号ＶＣ１、ＶＣ２が出力され、それぞれがコンバータ装置４０−１とコンバータ装置４０−２とに入力される。制御信号ＶＣ１、ＶＣ２の内容は、実施の形態１に示したものと同じである。
【０１０３】
図１１は、実施の形態４におけるコンバータ制御部４６ａの構成例を示す図である。図１１に示すコンバータ制御部４６ａが、それぞれのコンバータ４０−１、４０−２に搭載される。図１１に示すように、コンバータ制御部４６ａには、制御指令ＶＣ１に含まれる抑制量ＶＤＴＥＬＭ１と制御指令ＶＣ２に含まれる抑制量ＶＤＴＥＬＭ２とが入力され、加算器１１０ではこれらの和を取り、抑制量ＶＤＴＥＬＭを生成する。乗算器８１では抑制量ＶＤＴＥＬＭと速度ＶＥＬとを掛け合わせ、回生抑制電力ＰＳＢを生成出力する。これ以降は実施の形態１で説明を行ったので割愛する。
【０１０４】
さらに、コンバータ制御部４６ａには、制御指令ＶＣ１に含まれる力行回生状態信号ＰＢＣ１と制御指令ＶＣ２に含まれる力行回生状態信号ＰＢＣ２とが入力され、論理和回路１１３ではこれらの論理和を取り、力行回生状態信号ＰＢＣを生成する。これ以降は実施の形態１で説明を行ったので割愛する。
【０１０５】
さらに、コンバータ制御部４６ａには、制御指令ＶＣ１に含まれるインバータ５０−１、５０−２の入力電流ＩＳＶ１と架線電圧ＥＳＶ１、制御指令ＶＣ２に含まれるインバータ５０−１、５０−２の入力電流ＩＳＶ２と架線電圧ＥＳＶ２とが入力され、加算器１１１が入力電流ＩＳＶ１と入力電流ＩＳＶ２との和を取り、その結果を入力電流ＩＳＶとして出力し、加算器１１２は架線電圧ＥＳＶ１と架線電圧ＥＳＶ２との和を取り、その結果を除算器１１４で２（列車中のコンバータ４０の台数）で割り平均化し、架線電圧ＥＳＶとして出力する。入力電流ＩＳＶと架線電圧ＥＳＶは、乗算器８５で乗算し、その結果を除算器１１５で２（列車中のコンバータ４０の台数）で割ることで平均化し、力行電力ＰＬＭＸを生成する。
【０１０６】
上記のように生成した回生抑制電力ＰＳＢと力行回生状態信号ＰＢＣと力行電力ＰＬＭＸとを使用して実施の形態１と同じように充放電電流指令ＩＲＥＦを生成して、コンバータ４０を制御する。
【０１０７】
上記のように構成することで、従来例と比較して以下の効果がある。従来の構成である架線電圧あるいはコンデンサ電圧と所定値との偏差に基づいて電力貯蔵装置への充電電流の指令を決定する方式では、インバータ装置やコンバータ装置、電力貯蔵装置が列車編成中に複数台存在する場合、それぞれの装置が個別に有する架線電圧あるいはコンデンサ電圧検出器の検出電圧を基準にインバータ装置の回生トルク抑制量、コンバータ装置の回生吸収電力を制御することになる。しかしながら、電圧検出器の検出値には、これまでに説明したとおり、誤差が存在する。このため、回生ブレーキ時において架線電圧やコンデンサ電圧が上昇した場合において、装置毎に所定の設定値との関係（所定の設定値を超過したか否か、あるいは超過の程度）が異なることになるので、各コンバータ装置の回生吸収電流値はばらつくことになり、各コンバータ装置や電力貯蔵装置の稼働状況にアンバランスが生じることになる。つまり、同一の架線１に接続されたシステムであっても、真値より低めに架線電圧やコンデンサ電圧を検出する電圧検出器を有したコンバータ装置は、回生吸収電力が少なくなり、高めに架線電圧やコンデンサ電圧を検出する電圧検出器を有したコンバータ装置は、回生吸収電力が大きくなる。
【０１０８】
また架線電圧やコンデンサ電圧が所定の設定値の近傍に存在する場合は、検出値が所定の設定値を超過しているコンバータ装置と検出値が所定の設定値を下回っているコンバータ装置が発生し、一部のコンバータ装置のみが回生電力吸収動作を行い稼動状態となるケースも発生する。このようにコンバータ装置と電力貯蔵装置の稼動状態にばらつきが生じると、稼動状態が多い装置の寿命が短くなる等の問題が生じる。
【０１０９】
また、インバータが回生ブレーキ中にコンデンサ電圧が所定の設定値を超過して、回生トルク抑制量が生じているにも関わらず、コンバータ装置のコンデンサ電圧は所定の設定値を下回った状態となり、回生電力吸収動作を行わないケースも生じる。このようなケースでは、不要に回生トルクが抑制されたままとなるので、機械ブレーキシューの磨耗や、回生電力の無駄が発生する。
【０１１０】
本実施の形態４に示した構成では、複数のインバータ５０−１、５０−２のそれぞれの電圧検出器５３ｂの検出特性のばらつき等に起因して、複数のインバータ５０−１、５０−２が、それぞれが異なる抑制量ＶＤＴＥＬＭを生じた場合において、各コンバータ４０−１、４０−２は、複数のインバータ５０−１、５０−２の抑制量ＶＤＴＥＬＭの和に相当する充電電流指令ＩＲＥＦ１をそれぞれで生成できるので、それぞれのコンバータ４０−１、４０−２で回生吸収の電力を等しく分担することができる。このとき各コンバータ４０−１、４０−２の回生吸収電力ＰＤは等しくなるので、複数のコンバータ４０−１、４０−２と電力貯蔵装置６０の稼動状態を揃えることが可能となり、一部のコンバータ４０−１、４０−２と電力貯蔵装置６０に負荷が集中したりすることを回避できる。
【０１１１】
また、複数のインバータ５０−１、５０−２のうちの何れかに抑制量ＶＤＴＥＬＭを生じた時点で、各コンバータ４０は、それぞれ充電電流指令ＩＲＥＦ１を生成してコンバータ４０−１、４０−２と電力貯蔵装置６０への回生電力の吸収を行うことができるので、一部のコンバータ装置のみが稼動状態となるケースを回避できる。
【０１１２】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる電気車の推進制御装置は、各コンバータ４０−１、４０−２が複数のインバータ５０−１、５０−２の抑制量ＶＤＴＥＬＭを入力として充電電流指令ＩＲＥＦ１を生成するようにしたので、複数の車両からなる列車編成中に複数のインバータ５０−１、５０−２、コンバータ４０−１、４０−２、および電力貯蔵装置６０が搭載されている場合においても、より多くの回生電力を電力貯蔵装置６０に回収することが可能となる。これにより、電力貯蔵装置６０に回収した電力を力行時等で再利用することで電気車の推進制御装置の省エネを改善することが可能となり、機械ブレーキの動作頻度を低下させることができるのでブレーキシューの磨耗を低減することができる。さらに一部のコンバータ装置のみが稼動状態となるケースを回避でき、また、一部のコンバータ４０と電力貯蔵装置６０に負荷が集中したりすることを回避できるため、稼動状態のばらつきに起因する装置の短寿命化等の問題を解消できる。
【０１１３】
なお、以上の説明では、コンバータ制御部４６ａで抑制量ＶＤＴＥＬＭと速度ＶＥＬとの積に基づき回生抑制電力ＰＳＢを生成する構成で説明したが、これ以外の構成でもよく、たとえば、インバータ５０の内部で、回生抑制電力ＰＳＢを生成し、これをコンバータ制御部４０ａへ出力する構成としてもよい。
【０１１４】
また、図１１では、コンバータ制御部４６ａにおいて、制御指令ＶＣ１に含まれる回生状態信号である抑制量ＶＤＴＥＬＭ１と制御指令ＶＣ２に含まれる回生状態信号である抑制量ＶＤＴＥＬＭ２との和を演算して、抑制量ＶＤＴＥＬＭを生成しているが、制御指令ＶＣ１に含まれる回生状態信号と制御指令ＶＣ２に含まれる回生状態信号のうち大きいほうを抽出して制御に使用する回生状態信号としてもよい。
【０１１５】
このように構成しても、複数のうちのインバータ５０のうちの何れかに抑制量ＶＤＴＥＬＭを生じた時点で、各コンバータ４０は、それぞれ充電電流指令ＩＲＥＦ１を生成してコンバータ４０と電力貯蔵装置６０への回生電力の吸収を行うことができるので、一部のコンバータ装置のみが稼動状態となるケースを回避できる。
【０１１６】
さらに、図１１では、コンバータ制御部４６ａにおいて、制御指令ＶＣ１に含まれる回生状態信号である抑制量ＶＤＴＥＬＭ１と制御指令ＶＣ２に含まれる回生状態信号である抑制量ＶＤＴＥＬＭ２との和を演算して、抑制量ＶＤＴＥＬＭを生成しているが、制御指令ＶＣ１に含まれる回生状態信号と制御指令ＶＣ２に含まれる回生状態信号の平均値を演算して制御に使用する回生状態信号としてもよい。
【０１１７】
このように構成しても、複数のうちのインバータ５０のうちの何れかに抑制量ＶＤＴＥＬＭを生じた時点で、各コンバータ４０はそれぞれ充電電流指令ＩＲＥＦ１を生成してコンバータ４０と電力貯蔵装置６０への回生電力の吸収を行うことができるので、一部のコンバータ装置のみが稼動状態となるケースを回避できる。
【０１１８】
この他、各インバータ５０の回生状態信号を、各インバータ５０から直接に各コンバータ４０に入力するこれまで説明した方法の他に、各インバータ５０が図示しない外部の統括制御装置に回生状態信号を送信し、この統括制御装置が、各コンバータ４０に対して、各インバータ５０の回生状態信号を送信する構成としてもよい。このようにすれば、個々のインバータ５０と個々のコンバータ４０を配線で接続する場合に比べて、各インバータ５０と各コンバータ４０とを接続する配線の数を減らすことができる。
【０１１９】
なお、各インバータ５０の回生状態信号の加算演算、最大値の抽出、平均値の演算等は、上記した統括制御装置にて実施し、その演算結果を各コンバータ制御部４６ａに送信する構成としてもよい。このようにすれば、コンバータ制御部４６ａにてインバータの台数に応じた加算演算、最大値の抽出、平均値の演算をする必要がなくなるので演算量を減らすことができるほか、列車中のインバータ５０の台数の変動による演算構成の差異（平均をとる場合の分母の違い等）は統括制御装置側で負担することができるので、各コンバータ制御部４６ａの構成を同じにすることができる。
【０１２０】
本発明の実施の形態は、以上に説明した構成に限定されず、各インバータ５０の回生トルクの抑制状態あるいは回生電力の抑制状態を示す量である回生状態信号そのもの、あるいは回生状態信号に基づいて得た加算値、最大値、平均値等を、各コンバータ制御部４６ａが認識できる構成であればよい。
【０１２１】
さらに、上記の説明では、コンバータ制御部４６ａには、制御指令ＶＣ１に含まれるインバータ５０の入力電流ＩＳＶ１と、制御指令ＶＣ２に含まれるインバータ５０の入力電流ＩＳＶ２とが入力され、これらの平均値に基づき力行電力ＰＬＭＸを演算する構成としていたが、各インバータ５０から外部の統括制御装置に対して入力電流を送信し、統括制御装置にてこれらの平均値の演算を行い、演算された平均値に基づいて力行電力ＰＬＭＸを演算して各コンバータ制御部４６ａに入力する構成としてもよい。
【０１２２】
このようにすれば、コンバータ制御部４６ａにてコンバータ４０の台数に応じた平均値の演算をする必要がなくなるので演算量を減らすことができるほか、列車中のコンバータ４０の台数の変動による演算構成の差異（平均をとる場合の分母の違い等）は統括制御装置側で負担することができるので、各コンバータ制御部４６ａの構成を同じにすることができる。
【０１２３】
インバータ５０と電動機７１の組が複数存在する場合、コンバータ制御部４６ａは、複数のインバータ５０の入力電力の和に基づいて放電電流指令ＩＲＥＦ２を生成するように構成するのが好ましい。
【０１２４】
コンバータ４０と電力貯蔵装置６０の組が複数存在する場合、それぞれのコンバータ制御部４６ａは、インバータ５０の入力電力をコンバータ４０の台数で平均化した値に基づいて放電電流指令ＩＲＥＦ２を生成するのが好ましい。
【０１２５】
コンバータ４０と電力貯蔵装置６０の組が複数存在し、尚且つインバータ５０と電動機７１の組が複数存在する場合、それぞれのコンバータ制御部４６ａは、入力された複数のインバータ５０の入力電力の和に基づいて放電電流指令ＩＲＥＦ２を生成するのが好ましい。
【０１２６】
コンバータ４０と電力貯蔵装置６０の組が複数存在し、尚且つインバータ５０と電動機７１の組が複数存在する場合、それぞれのコンバータ制御部４６ａは、入力された複数のインバータ５０の入力電力の和をコンバータ４０の台数で平均化した値に基づいて放電電流指令ＩＲＥＦ２を生成するのが好ましい。
【０１２７】
インバータ５０とコンバータ４０と電力貯蔵装置６０は、それぞれが個別の装置であるとして図示し説明したが、これらを同一の収納箱に収納する等、一体とした装置として構成しても構わない。
【０１２８】
なおこれまでの実施の形態の説明では、例えば図４（ａ）に示すように、運転指令信号ＭＣがトルク指令生成部５６ａに入力され、トルク指令生成部５６ａでは、運転指令信号ＭＣに含まれるブレーキ力の指令等に基づいて、電動機７１が発生すべき回生ブレーキトルクの指令となる要求回生トルク指令ＰＴＲＳを生成する構成として説明した。また、要求回生トルク指令ＰＴＲＳと抑制量ＶＤＴＥＬＭとは、減算器５６ｄに入力され、減算器５６ｄではこれらの差をとり、回生トルク指令ＰＴＲとして出力する構成として説明した。次に、回生トルク指令ＰＴＲは、トルク制御部５６ｅに入力され、トルク制御部５６ｅは、回生トルク指令ＰＴＲに基づいて電動機７１の発生する回生トルクが回生トルク指令ＰＴＲに一致するようにインバータ回路５５へのオンオフ信号ＩＧＣを生成する構成として説明した。すなわち、運転指令信号ＭＣと電圧検出値ＥＦＣＶとに基づいて電動機のトルクを所望に制御する構成を例示して説明した。
【０１２９】
当業者周知のとおり、電動機のトルクは電動機の電流と直接的に関係がある。したがって、例えば図４（ｂ）ように、上記に説明したトルクを制御する構成を、電動機７１の電流を制御する構成に置き換えることももちろん可能である。つまり、トルクに相当する量を、電動機７１の電流に相当する量に置き換えても発明を実施できる。この場合、トルク指令生成部６５ａは、電流指令生成部５６ａと読み替える。同様に、要求回生トルク指令ＰＴＲＳは要求回生電流指令ＰＩＲＳ、回生トルク指令ＰＴＲは回生電流指令ＰＩＲ、トルク制御部５６ｅは電流制御部５６ｅと読み替える。
【０１３０】
したがって回生状態信号である回生トルクの抑制状態を示す抑制量ＶＤＴＥＬＭは、回生電流の抑制状態を示す量でもある。
【０１３１】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
以上のように、本発明は、電力貯蔵デバイスを応用した電気車の推進制御装置に適用可能であり、特に、回生ブレーキ時に生じる回生電力の電力貯蔵装置への回収を効率的に行うことができることが可能な発明として有用である。
【符号の説明】
【０１３３】
１  架線
２  集電装置
３  車輪
４  レール
１０  主幹制御器
４０  コンバータ装置
４０−１  Ｎｏ．１のコンバータ装置
４０−２  Ｎｏ．２のコンバータ装置
４１，５１  リアクトル
４２，５２  フィルタコンデンサ
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，５３ａ，５３ｂ  電圧検出器
４４  コンバータ回路
４４Ｈ，４４Ｌ  スイッチング素子
４５  平滑リアクトル
４６，４６ａ  コンバータ制御部
４７，５７  電流検出器
５０  インバータ装置
５０−１  Ｎｏ．１のインバータ装置
５０−２  Ｎｏ．２のインバータ装置
５４Ｕ，５４Ｖ，５４Ｗ，５４Ｘ，５４Ｙ，５４Ｚ  スイッチング素子
５５  インバータ回路
５６  インバータ制御部
５６ａ  トルク指令生成部、電流指令生成部
５６ｂ，５６ｄ  減算器
５６ｂｂ  負値カットリミッタ
５６ｃ  ゲイン部
５６ｅ  トルク制御部、電流制御部
６０  電力貯蔵装置
６１  Ｎｏ．１の電力貯蔵装置
６２  Ｎｏ．２の電力貯蔵装置
７１  電動機
８１，８５  乗算器
８２  充電電流指令生成部
８２ａ  充電電力指令演算部
８２ｂ  充電電流指令演算部
８２ｃ  比例積分制御器
８３  選択部
８４  電流制御部
８６  最大放電電流設定部
８７  リミッタ部
８８，８９  除算器
１０１  １両目車両
１０２  ２両目車両
１０３  ３両目車両
１０４  ４両目車両
１１０，１１１，１１２  加算器
１１３  論理和回路
１１４，１１５  除算器
ＤＧＣ，ＩＧＣ  オンオフ信号
ＥＦＣＤ，ＥＦＣＶ  フィルタコンデンサ電圧検出値
ＥＳＤ，ＥＳＶ，ＥＳＶ１，ＥＳＶ２  架線電圧
ＩＢ  コンバータ出力電流
ＩＢＭ  最大放電電流設定値（許容最大電流値）
ＩＲＥＦ  充放電電流指令（充放電電流指令値）
ＩＲＥＦ１  充電電流指令（充電電流指令値）
ＩＲＥＦ２  放電電流指令（放電電流指令値）
ＩＲＥＦＭＡＸ  放電電流上限値
ＩＳＶ，ＩＳＶ１，ＩＳＶ２  入力電流
ＭＣ  運転指令信号
Ｎ，Ｎ１  負側端子
Ｐ，Ｐ１  正側端子
Ｐ２，Ｎ２  直流出力端子
ＰＢＣ，ＰＢＣ１，ＰＢＣ２  力行回生状態信号（インバータ状態信号）
ＰＣ  要求回生電力
ＰＤ  回生吸収電力
ＰＬＭＸ  力行電力
ＰＰ  架線回生電力
ＰＲＥＦ１  充電電力指令
ＰＳＢ  回生抑制電力
ＰＴＲ  回生トルク指令
ＰＩＲ  回生電流指令
ＰＴＲＳ  要求回生トルク指令
ＰＩＲＳ  要求回生電流指令
ＰＶ  回生電力
ＶＢ  コンバータ出力電圧
ＶＣ，ＶＣ１，ＶＣ２  制御信号
ＶＤＬ  回生抑制開始電圧設定値
ＶＤＴＥＬＭ，ＶＤＴＥＬＭ１，ＶＤＴＥＬＭ２  回生トルク抑制量（回生状態信号）
ＶＥＬ  速度
【図１】
2011007695.tif 000003
【図２】
2011007695.tif 000004
【図３】
2011007695.tif 000005
【図４】
2011007695.tif 000006
【図５】
2011007695.tif 000007
【図６】
2011007695.tif 000008
【図７】
2011007695.tif 000009
【図８】
2011007695.tif 000010
【図９】
2011007695.tif 000011
【図１０】
2011007695.tif 000012
【図１１】
2011007695.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月6日(2011.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、前記コンバータ装置は、前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制制御状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、を特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制制御状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、
前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項２】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制制御状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、
前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号の和に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項３】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制制御状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、
前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号のうち最も大きいものに基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項４】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制制御状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、
前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号の平均値に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項５】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制制御状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在する場合、それぞれの前記コンバータ制御部は、
前記インバータ装置が生成する前記回生状態信号に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項６】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制制御状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、複数の前記コンバータ制御部は、
それぞれが、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項７】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制制御状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、複数の前記コンバータ制御部は、
それぞれが、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号の和に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項８】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制制御状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、複数の前記コンバータ制御部は、
それぞれが、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号のうち最も大きいものに基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項９】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制制御状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、複数の前記コンバータ制御部は、
それぞれが、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号の平均値に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項１０】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から充放電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記インバータ装置の入力電力に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を放電する電流の指令値である放電電流指令値を生成し、前記放電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有したことを特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項１１】
前記コンバータ制御部は、
前記インバータ装置の入力電力に基づいて放電電流上限値を生成し、前記電力貯蔵装置の許容最大電流値と前記放電電流上限値の小さいほうを前記放電電流指令値として生成することを特徴とする請求項１０に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１２】
前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の入力電力の和に基づいて前記放電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１０に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１３】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在する場合、それぞれの前記コンバータ制御部は、
前記インバータ装置の入力電力を前記コンバータ装置の台数で平均化した値に基づいて前記放電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１０に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１４】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、それぞれの前記コンバータ制御部は、
入力された複数の前記インバータ装置の入力電力の和に基づいて前記放電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１０に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１５】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、それぞれの前記コンバータ制御部は、
入力された複数の前記インバータ装置の入力電力の和を前記コンバータ装置の台数で平均化した値に基づいて前記放電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１０に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１６】
前記コンバータ制御部は、
前記インバータ装置の力行運転状態あるいは回生運転状態を示すインバータ状態信号が入力され、前記インバータ状態信号に基づき、前記充電電流指令値と前記放電電流指令値のいずれかを選択して前記充放電電流指令値を生成する構成としたことを特徴とする請求項１または請求項１０に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１７】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の抑制制御状態を示す信号としての回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の充放電電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有したこと、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項１８】
前記回生状態信号は、
前記インバータ装置が前記電動機の発生する回生電力を所定値から抑制する量である回生電力抑制量、回生電力抑制量と等価な回生トルクを所定値から抑制する量である回生トルク抑制量、または回生電力抑制量と等価な回生電流を所定値から抑制する量である回生電流抑制量であることを特徴とする請求項１７に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１９】
前記コンバータ制御部は、前記回生トルク抑制量あるいは前記回生電力抑制量に基づき、前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１７に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項２０】
前記コンバータ制御部は、前記回生トルク抑制量と前記電動機の回転数あるいは電気車の速度に相当する量との積に基づいて前記回生電力抑制量を生成して、これに基づき前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１７に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項２１】
前記コンバータ制御部は、前記回生状態信号を増幅した値に基づき前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１７に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項２２】
前記コンバータ制御部は、前記回生状態信号を増幅した値に基づき前記充電電流指令値を生成し、
前記増幅した値は、前記回生電力抑制量よりも前記電力貯蔵装置への充電電力が大きくなるような値に設定されていることを特徴とする請求項１８に記載の電気車の推進制御装置。
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月3日(2012.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、前記コンバータ装置は、前記インバータ装置の入力電圧に基づいて生成され、前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の何れかを抑制する回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、を特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記インバータ装置の入力電圧に基づいて生成され、前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の何れかを抑制する回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、
前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項２】
前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号の和に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項３】
前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号のうち最も大きいものに基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項４】
前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号の平均値に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項５】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記インバータ装置の入力電圧に基づいて生成され、前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の何れかを抑制する回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在する場合、それぞれの前記コンバータ制御部は、
前記インバータ装置が生成する前記回生状態信号に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項６】
複数の前記コンバータ制御部は、
それぞれが、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする請求項５に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項７】
複数の前記コンバータ制御部は、
それぞれが、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号の和に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする請求項５に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項８】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記インバータ装置の入力電圧に基づいて生成され、前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の何れかを抑制する回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有し、
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、複数の前記コンバータ制御部は、
それぞれが、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号のうち最も大きいものに基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項９】
複数の前記コンバータ制御部は、
それぞれが、複数の前記インバータ装置の前記回生状態信号の平均値に基づいて前記充電電流指令値を生成すること、
を特徴とする請求項８に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１０】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から充放電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記インバータ装置の入力電力に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を放電する電流の指令値である放電電流指令値を生成し、前記放電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有したことを特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項１１】
前記コンバータ制御部は、
前記インバータ装置の入力電力に基づいて放電電流上限値を生成し、前記電力貯蔵装置の許容最大電流値と前記放電電流上限値の小さいほうを前記放電電流指令値として生成することを特徴とする請求項１０に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１２】
前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、前記コンバータ制御部は、
複数の前記インバータ装置の入力電力の和に基づいて前記放電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１０に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１３】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在する場合、それぞれの前記コンバータ制御部は、
前記インバータ装置の入力電力を前記コンバータ装置の台数で平均化した値に基づいて前記放電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１０に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１４】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、それぞれの前記コンバータ制御部は、
入力された複数の前記インバータ装置の入力電力の和に基づいて前記放電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１０に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１５】
前記コンバータ装置と前記電力貯蔵装置の組が複数存在し、尚且つ前記インバータ装置と前記電動機の組が複数存在する場合、それぞれの前記コンバータ制御部は、
入力された複数の前記インバータ装置の入力電力の和を前記コンバータ装置の台数で平均化した値に基づいて前記放電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１０に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１６】
前記コンバータ制御部は、
前記インバータ装置の力行運転状態あるいは回生運転状態を示すインバータ状態信号が入力され、前記インバータ状態信号に基づき、前記充電電流指令値と前記放電電流指令値のいずれかを選択して前記充放電電流指令値を生成する構成としたことを特徴とする請求項１または請求項１０に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１７】
直流電源に接続されたインバータ装置と、前記インバータ装置の出力に接続された電動機と、前記インバータ装置の入力に接続されたコンバータ装置と、前記コンバータ装置の出力に接続された電力貯蔵装置を有し、前記電動機の力行電力あるいは回生電力の一部を前記電力貯蔵装置から放電あるいは前記電力貯蔵装置へ充電する構成とした電気車の推進制御装置であって、
前記コンバータ装置は、
前記インバータ装置の入力電圧に基づいて生成され、前記回生電力、あるいはこれと等価な回生トルク、回生電流の何れかを抑制する回生状態信号に基づいて、前記コンバータ装置が前記電力貯蔵装置を充電する電流の指令値である充電電流指令値を生成し、前記充電電流指令値に基づき、前記コンバータ装置の電流指令値を生成して制御を行うコンバータ制御部を有したこと、
を特徴とする電気車の推進制御装置。
【請求項１８】
前記回生状態信号は、
前記インバータ装置が前記電動機の発生する回生電力を所定値から抑制する量である回生電力抑制量、回生電力抑制量と等価な回生トルクを所定値から抑制する量である回生トルク抑制量、または回生電力抑制量と等価な回生電流を所定値から抑制する量である回生電流抑制量であることを特徴とする請求項１７に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項１９】
前記コンバータ制御部は、前記回生トルク抑制量あるいは前記回生電力抑制量に基づき、前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１７に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項２０】
前記コンバータ制御部は、前記回生トルク抑制量と前記電動機の回転数あるいは電気車の速度に相当する量との積に基づいて前記回生電力抑制量を生成して、この回生電力抑制量に基づき前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１７に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項２１】
前記コンバータ制御部は、前記回生状態信号を増幅した値に基づき前記充電電流指令値を生成することを特徴とする請求項１７に記載の電気車の推進制御装置。
【請求項２２】
前記コンバータ制御部は、前記回生状態信号を増幅した値に基づき前記充電電流指令値を生成し、
前記増幅した値は、前記回生電力抑制量よりも前記電力貯蔵装置への充電電力が大きくなるような値に設定されていることを特徴とする請求項１８に記載の電気車の推進制御装置。
【国際調査報告】
2011007695.tif 000014
2011007695.tif 000015
2011007695.tif 000016
2011007695.tif 000017