(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制御する制御装置であって、
前記インバータに入力される直流電圧値、前記インバータの出力電圧値、前記電動機に通流するモータ電流値および前記電動機の回転速度を示すモータ周波数を取得する取得部と、
前記直流電圧値、前記インバータの出力電圧値、前記モータ電流値および前記モータ周波数の少なくとも１つに基づいて、前記電動機の基本波損失と高調波損失をそれぞれ含む固定子損失および回転子損失を算出する損失算出部と、
前記インバータの出力電圧値、前記固定子損失および前記回転子損失に基づいて、前記インバータを制御する実制御値を出力する制御部と、
を備え、
前記損失算出部は、前記電動機の基本波１次銅損、高調波１次銅損、固定子基本波鉄損および固定子高調波鉄損を含む固定子損失と、基本波２次銅損、高調波２次銅損および固定子高調波鉄損を含む回転子損失と、を算出する制御装置。
【請求項２】
電動機を駆動するインバータを制御する制御装置であって、
前記インバータに入力される直流電圧値、前記インバータの出力電圧値、前記電動機に通流するモータ電流値および前記電動機の回転速度を示すモータ周波数を取得する取得部と、
前記直流電圧値、前記インバータの出力電圧値、前記モータ電流値および前記モータ周波数の少なくとも１つに基づいて、前記電動機の基本波損失と高調波損失をそれぞれ含む固定子損失および回転子損失を算出する損失算出部と、
前記インバータの出力電圧値、前記固定子損失および前記回転子損失に基づいて、前記インバータを制御する実制御値を出力する制御部と、
を備え、
前記損失算出部は、前記電動機に通流するモータ電流の実効値から前記電動機の基本波１次銅損を算出し、前記インバータの出力電圧値および前記モータ周波数から高調波１次銅損、固定子基本波鉄損および固定子高調波鉄損を算出し、前記直流電圧値、前記インバータの出力電圧値、前記モータ電流値および前記モータ周波数から基本波２次銅損を算出し、前記インバータの出力電圧値および前記モータ周波数から高調波２次銅損および固定子高調波鉄損を算出する、制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記固定子損失および前記回転子損失が検知設定信号レベルを超過した場合に、前記インバータのスイッチング素子をオフ状態とする実制御値を出力する、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記固定子損失および前記回転子損失が検知設定信号レベルを超過した場合に、前記電動機に通流する電流を抑制する、または、電流の大きさを決定する運転指令を制限する、実制御値を出力する、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項５】
電動機を駆動するインバータを制御する制御装置であって、
前記インバータに入力される直流電圧値、前記インバータの出力電圧値、前記電動機に通流するモータ電流値および前記電動機の回転速度を示すモータ周波数を取得する取得部と、
前記直流電圧値、前記インバータの出力電圧値、前記モータ電流値および前記モータ周波数の少なくとも１つに基づいて、前記電動機の基本波損失と高調波損失をそれぞれ含む固定子損失および回転子損失を算出する損失算出部と、
前記インバータの出力電圧値、前記固定子損失および前記回転子損失に基づいて、前記インバータを制御する実制御値を出力する制御部と、
を備え、
前記制御装置は、１つの負荷を駆動する複数の電動機を駆動する、該電動機ごとのインバータを制御する制御装置であって、
前記取得部は、前記インバータごとに入力される直流電圧値、前記インバータごとの出力電圧値、前記電動機ごとに通流するモータ電流値および前記電動機ごとの回転速度を示すモータ周波数を取得し、
前記損失算出部は、前記電動機ごとの前記直流電圧値、前記インバータごとの出力電圧値、前記モータ電流値および前記モータ周波数の少なくとも１つに基づいて、前記電動機ごとの基本波損失と高調波損失をそれぞれ含む前記電動機ごとの固定子損失および回転子損失を算出し、
前記制御部は、いずれかの前記電動機の前記固定子損失および前記回転子損失がそれぞれの検知設定信号レベルを超過した場合に、該電動機に対する前記インバータの出力電圧値と、前記インバータの出力電圧値、前記固定子損失および前記回転子損失に基づいて算出する前記実制御値に応じた前記電動機の出力との差の少なくとも一部を、前記固定子損失および前記回転子損失が前記検知設定信号レベルを超過していない前記電動機に対する前記インバータの出力電圧値に加算した調整指令値を算出し、前記固定子損失および前記回転子損失が前記検知設定信号レベルを超過していない前記電動機に対して、前記調整指令値、前記固定子損失および前記回転子損失に基づいて、前記インバータを制御する実制御値を出力する、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を駆動する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気車の動力源である誘導電動機の制御装置は、誘導電動機の出力を指示する運転指令を制御信号に変換してインバータ主回路に出力する。インバータ主回路は、入力される直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して誘導電動機を駆動する。【０００３】
電動機へ供給された電力は電動機の軸出力の他、電動機内部の損失である鉄損と銅損に変換される。この鉄損および銅損が熱エネルギーとなって電動機の温度を上昇させる。【０００４】
電動機（以下モータともいう）は温度センサを配置することが困難であるうえ、高価になる等の理由から、温度センサが設けられておらず、モータに対する過温度保護を有しない制御装置が多い。過温度保護を設ける場合は一定時間以上、モータ電流実効値が閾値を超過した場合に保護検知する等、推定モータ温度もしくは相当する等価損失が閾値を超過した場合に保護検知をしている。例えば、特許文献１では、モータ電流実効値から主電動機のいずれかが基準状態を超える温度状態になったと判定する。【０００５】
特許文献２の電動機の制御方法では、３相の交流電流を供給する巻線のうちの１つの巻線の温度を検出する位置に設けられた温度センサで検出された温度に基づいて、他の巻線の温度を予測する。【０００６】
導線の抵抗値とその温度が比例関係にあることを用いて、抵抗値から温度を推定することが行われている。特許文献３の電動機保護装置では、電圧と周波数毎の電流値を入力データとしてインピーダンスを算出し、インピーダンスの抵抗分から電動機固定子及び回転子の巻線の温度を算出する。特許文献４のモータの加熱保護装置では、モータの印加電圧、回転数、モータ電流から巻線抵抗を算出し、巻線抵抗から巻線温度θを算出する。また、特許文献５の回転電機の温度変化検知方法では、コイル電流、コイル端子間電圧、およびロータ回転数の各値を用いて、コイルの線間抵抗値を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３３６８０５号公報
【特許文献２】特開２００１−２６８９８９号公報
【特許文献３】特開平３−１２８６９２号公報
【特許文献４】特開平１１−２８９７９０号公報
【特許文献５】特開２００７−３１５９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の通り、モータの過温度保護を設ける場合は一定時間以上、モータ電流実効値が閾値を超過した場合等、推定モータ温度に相当する等価損失が閾値を超過した場合に制御装置を停止するなどモータを保護している。ところが、インバータを利用してモータを制御する場合のモータの損失には基本波による損失と高調波による損失が含まれる。特に高調波による損失はモータ電圧、インバータ出力周波数、インバータキャリア周波数、パルスモードの影響を大きく受ける。したがって、特許文献１のようにモータ電流だけでモータ損失を算出するとモータ損失を過小評価してしまう問題がある。【０００９】
このため、従来のモータ過温度保護のためのモータ温度推定では、基本波銅損以外の高調波銅損、鉄損等を考慮してモータ損失を正確に推定できないことが原因で、モータ温度を正確に推定できない。１つの巻き線の温度で他の巻き線の温度を予測する方法、または、抵抗値から温度を推定する方法では、正確ではない。【００１０】
この発明は上述のような事情に鑑みてなされたもので、電動機の過温度保護の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る制御装置は、電動機を駆動するインバータを制御する制御装置であって、インバータに入力される直流電圧値、インバータの出力電圧値、電動機に通流するモータ電流値および電動機の回転速度を示すモータ周波数を取得し、直流電圧値、インバータの出力電圧値、モータ電流値およびモータ周波数の少なくとも１つに基づいて電動機の基本波損失と高調波損失をそれぞれ含む固定子損失および回転子損失を損失算出部で算出する。そして、インバータの出力電圧値、固定子損失および回転子損失に基づいて、インバータを制御する実制御値を出力する制御部を備える。損失算出部は、電動機の基本波１次銅損、高調波１次銅損、固定子基本波鉄損および固定子高調波鉄損を含む固定子損失と、基本波２次銅損、高調波２次銅損および固定子高調波鉄損を含む回転子損失と、を算出する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電動機の基本波損失と高調波損失をそれぞれ含む固定子損失および回転子損失を算出し、インバータの出力電圧値、固定子損失および回転子損失に基づいて、インバータを制御する実制御値を出力するので、電動機の過温度保護の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る制御装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る電力変換回路制御部の構成例を示すブロック図である。
【図３Ａ】実施の形態１に係るモータ損失推定部の構成を示す図である。
【図３Ｂ】実施の形態１に係る固定子損失演算部の構成を示す図である。
【図３Ｃ】実施の形態１に係る回転子損失演算部の構成を示す図である。
【図４Ａ】実施の形態１に係る基本波１次銅損演算部の構成を示す図である。
【図４Ｂ】実施の形態１に係る高調波１次銅損演算部の構成を示す図である。
【図４Ｃ】実施の形態１に係る固定子基本波鉄損演算部の構成を示す図である。
【図４Ｄ】実施の形態１に係る固定子高調波鉄損演算部の構成を示す図である。
【図５Ａ】実施の形態１に係る基本波２次銅損演算部の構成を示す図である。
【図５Ｂ】実施の形態１に係る高調波２次銅損演算部の構成を示す図である。
【図５Ｃ】実施の形態１に係る回転子高調波鉄損演算部の構成を示す図である。
【図６】実施の形態１に係るモータ過負荷検知部の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る制御装置の構成を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る電力変換回路制御部の構成例を示すブロック図である。
【図９】実施の形態２に係る１群モータ過温度検知時の電流指令推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る制御装置の構成を示す図である。実施の形態１において電動機１は、誘導電動機である。インバータ主回路２はフィルタコンデンサ１１および半導体スイッチング素子Ｓｕ，Ｓｘ，Ｓｖ，Ｓｙ，Ｓｗ，Ｓｚから構成されている。インバータ主回路２は、電力変換回路制御部４から出力される主回路動作指令ＧＳに従って、スイッチング素子Ｓｕ〜Ｓｚがオン・オフ制御されることにより、パンタグラフ１２から供給される直流電力を、可変電圧、可変周波数の三相交流電力に変換し電動機１に供給する。制御装置７は電力変換回路制御部４、モータ損失推定部５、モータ過負荷検知部６から構成される。運転指令生成部３は力行・ブレーキの指令・強さなどの運転指令Ａを電力変換回路制御部４に出力する。運転指令Ａは、インバータ主回路２の出力電圧値を含む。
【００１５】
ここで、モータ電流だけでモータ損失を算出すると電動機の損失を過小評価することになる理由を説明する。モータ電圧はインバータ周波数に応じて増加し、インバータに入力される直流電圧に依存する電圧で飽和する。モータ電流は電動機に要求される出力により大きさが決定される。
【００１６】
例えば、インバータを利用して電動機を制御する場合、インバータ周波数が低い領域ではキャリア周波数を数１００Ｈｚから数１０００Ｈｚとし、変調波と非同期で三角波比較することでインバータ主回路をスイッチング動作させる。この状態を非同期モードと呼ぶ。インバータ周波数がモータ電圧の飽和周波数までの領域ではキャリア周波数を変調波と同期させ、インバータ出力電圧半周期中のパルス数が３以上となるようにキャリア周波数を設定して、インバータ主回路をスイッチング動作させる。この状態を同期多パルスモードと呼ぶ。モータ電圧が飽和する領域ではモータ電圧が最大となるよう、キャリア周波数とインバータ周波数を同期させ、インバータ出力電圧半周期中のパルス数を１とし、インバータ主回路をスイッチングさせる。この状態を同期１パルスモードと呼ぶ。
【００１７】
インバータを利用してモータを制御する場合、インバータ周波数もしくはモータ電圧に応じ、キャリア周波数およびパルスモードを可変とする。ここで、同期多パルスモードでは、高調波１次銅損および高調波２次銅損が大きく、モータ損失の増加に繋がる。
【００１８】
１次銅損とは、１次巻き線抵抗に生じる抵抗損である。基本波１次銅損は、１次銅損のうち、インバータ周波数の基本波で発生する分をいう。２次銅損とは、２次巻き線に生じる抵抗損である。高調波２次銅損は、２次銅損のうちインバータ周波数の高調波で発生する分をいう。鉄損は、主に鉄心に生じるヒステリシス損および渦電流損である。基本波鉄損は、インバータ周波数の基本波で発生する分をいい、高調波鉄損は、インバータ周波数の高調波で発生する分をいう。
【００１９】
従来の技術でモータの温度評価のために使用しているモータ電流実効値は、基本波１次銅損および基本波２次銅損のみを表すものである。モータ電流実効値だけでは、鉄損、表面損を考慮できず、モータ損失を過小評価していることになる。
【００２０】
そこで、本実施の形態１では、高調波成分による損失を考慮して、電動機１の固定子損失および回転子損失を算出し、それに基づいて過温度検知する。以下、本実施の形態１に係る電動機１の過温度を検知する方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一または同等の部分には同じ符号を付す。
【００２１】
図１の制御装置７は、運転指令生成部３から運転指令（インバータ主回路２の出力電圧値）Ａが入力される。制御装置７は、インバータ主回路２から直流電圧ＥＦＣ、モータ電流Ｉｍを取得する。また、電動機１に取り付けられた回転検出器８から、モータ周波数ＦＭを取得する。直流電圧ＥＦＣは、電圧検出器１０で検出される。モータ電流Ｉｍは、電流検出器９で検出される。制御装置７は、直流電圧ＥＦＣ、運転指令Ａ、モータ電流Ｉｍおよびモータ周波数ＦＭに基づいて、電動機１の基本波損失と高調波損失をそれぞれ含む固定子損失ＱＳおよび回転子損失ＱＲを算出する。そして、運転指令Ａ、固定子損失ＱＳおよび回転子損失ＱＲに基づいて、インバータ主回路２を制御する主回路動作指令ＧＳを出力する。
【００２２】
図２は、実施の形態１に係る電力変換回路制御部の構成例を示すブロック図である。電力変換回路制御部４は、運転指令Ａおよび電動機１のモータ周波数ＦＭを元に、電流指令生成部４ａですべり周波数ｆｓを算出し、電動機１が出力すべき必要トルクを演算する。そして、インバータ主回路２が出力すべき電流指令ＩＭＲおよび磁束指令Ｆ２Ｒを電圧指令生成部４ｂに出力する。また、すべり周波数ｆｓをインバータ周波数生成部４ｃに出力する。
【００２３】
インバータ周波数生成部４ｃは、運転指令Ａ、モータ周波数ＦＭおよびすべり周波数ｆｓから、インバータ周波数ｆｉｎｖを生成し、モータ損失推定部５に出力する（図１）。また、インバータ周波数ｆｉｎｖを電圧指令生成部４ｂに出力する。
【００２４】
電圧指令生成部４ｂでは電流指令生成部４ａから出力された電流指令ＩＭＲと磁束指令Ｆ２Ｒ、パンタグラフ１２から供給される直流電圧ＥＦＣ、電動機１に通流するモータ電流Ｉｍおよびインバータ周波数生成部４ｃから出力されたインバータ周波数ｆｉｎｖをもとに、電圧指令ＶｍおよびパルスモードＰＭを主回路動作指令生成部４ｄに出力する。主回路動作指令生成部４ｄでは、電圧指令ＶｍおよびパルスモードＰＭから、変調波生成部４ｄａで変調波ＶＲＥＦを、搬送波生成部４ｄｂで搬送波ＣＡＲを生成する。そして、変調波ＶＲＥＦと搬送波ＣＡＲを比較し、スイッチング素子へ主回路動作指令ＧＳを出力する。ただし、後述の通り、スイッチ４ｅにより、モータ過負荷ＭＭＴＨ検知時は主回路動作指令ＧＳが動作不可となり、スイッチング素子をオフ状態とする。
【００２５】
図３Ａは、実施の形態１に係るモータ損失推定部の構成を示す図である。モータ損失推定部５は、電力変換回路制御部４より出力されたモータ電流Ｉｍを元に実効値演算部５０でモータ電流実効値Ｉｍｒｍｓを算出する。モータ出力演算部５３は、電力変換回路制御部４より出力された電圧指令Ｖｍ、モータ電流Ｉｍよりを元にモータ出力ＰＯを演算する。モータ電流実効値Ｉｍｒｍｓ、モータ出力ＰＯおよび電力変換回路制御部４より出力されたインバータ周波数ｆｉｎｖ、すべり周波数ｆｓより、固定子損失演算部５１で固定子損失ＱＳ、回転子損失演算部５２で回転子損失ＱＲを演算し、モータ過負荷検知部６に出力する（図１）。
【００２６】
図３Ｂは、実施の形態１に係る固定子損失演算部の構成を示す図である。固定子損失演算部５１は、インバータ周波数ｆｉｎｖおよびモータ電流実効値Ｉｍｒｍｓを入力とし、基本波１次銅損演算部５１１はモータ電流実効値から基本波１次銅損Ｑｓｂを算出する。そして、インバータ周波数ｆｉｎｖから、高調波１次銅損演算部５１２で高調波１次銅損Ｑｓｈを、固定子基本波鉄損演算部５１３で固定子基本波鉄損Ｑｓｓｂを、固定子高調波鉄損演算部５１４で固定子高調波鉄損Ｑｓｓｈをそれぞれ演算し、加算部５１５に出力する。加算部５１５は、それぞれの損失を加算し、固定子損失ＱＳとして、モータ過負荷検知部６に出力する。
【００２７】
図３Ｃは、実施の形態１に係る回転子損失演算部の構成を示す図である。回転子損失演算部５２はモータ出力ＰＯ、すべり周波数ｆｓ、インバータ周波数ｆｉｎｖを入力とし、基本波２次銅損演算部５２１で基本波２次銅損Ｑｒｂを演算する。また、インバータ周波数ｆｉｎｖから、高調波２次銅損演算部５２２で高調波２次銅損Ｑｒｈを、回転子高調波鉄損演算部５２３で固定子高調波鉄損Ｑｒｓをそれぞれ演算し、加算部５２５に出力する。加算部５２５でそれぞれの損失を加算し、回転子損失ＱＲとして、モータ過負荷検知部６に出力する。以下、各損失演算ブロックについて説明する。
【００２８】
図４Ａは、実施の形態１に係る基本波１次銅損演算部の構成を示す図である。基本波１次銅損演算部５１１はモータ電流実効値Ｉｍｒｓｍの２乗と１次抵抗Ｒ１の積を演算し、基本波１次銅損Ｑｓｂを出力する。
【００２９】
図４Ｂは高調波１次銅損演算部の構成を、図４Ｃは固定子基本波鉄損演算部の構成を、図４Ｄは固定子高調波鉄損演算部の構成をそれぞれ示す。高調波１次銅損Ｑｓｈ、固定子基本波鉄損Ｑｓｓｂおよび固定子高調波鉄損Ｑｓｓｈは、前述のとおりインバータ周波数ｆｉｎｖ、電圧指令Ｖｍ、パルスモードＰＭに依存する。しかし、モータ電流Ｉｍのように運転指令Ａによって変化することはなく、いずれの損失もインバータ周波数ｆｉｎｖを横軸とした既知の情報とできる。そのため、インバータ周波数ｆｉｎｖを横軸としたそれぞれの損失テーブルとして定義して、インバータ周波数ｆｉｎｖに応じた高調波１次銅損Ｑｓｈ、固定子基本波鉄損Ｑｓｓｂ、固定子高調波鉄損Ｑｓｓｈを算出することができる。
【００３０】
図５Ａは、実施の形態１に係る基本波２次銅損演算部の構成を示す図である。基本波２次銅損演算部５２１は、モータ出力ＰＯをインバータ周波数ｆｉｎｖとすべり周波数ｆｓからロータ電流ＩＲに換する。そして、ロータ電流ＩＲの２乗と２次抵抗Ｒ２の積を演算し、基本波２次銅損Ｑｒｂを出力する。
【００３１】
図５Ｂは、高調波２次銅損演算部の構成を、図５Ｃは回転子高調波鉄損演算部の構成をそれぞれ示す。高調波２次銅損演算部５２２および回転子高調波鉄損演算部５２３で演算される損失は前述の通り、インバータ周波数ｆｉｎｖ、電圧指令Ｖｍ、パルスモードＰＭに依存する。しかし、モータ電流Ｉｍのように運転指令Ａによって、変化することはなく、いずれの損失もインバータ周波数ｆｉｎｖを横軸とした既知の情報とできる。そのため、インバータ周波数ｆｉｎｖを横軸としたそれぞれの損失テーブルとして定義して、インバータ周波数ｆｉｎｖに応じた高調波２次銅損Ｑｒｈ、回転子高調波鉄損Ｑｒｓを出力することができる。
【００３２】
図６は、実施の形態１に係るモータ過負荷検知部の構成を示す図である。モータ過負荷検知部６はモータ損失推定部５から出力された固定子損失推定値ＱＳを、固定子過負荷検知設定信号ＱＳ_ｒｅｆと比較器６１で比較し、回転子損失推定値ＱＲを、回転子過負荷検知設定信号ＱＲ_ｒｅｆと比較器６２で比較する。固定子損失ＱＳが固定子過負荷検知設定信号ＱＳ_ｒｅｆを超過するか、または、回転子損失ＱＲが回転子過負荷検知設定信号ＱＲ_ｒｅｆを超過する場合に、論理和演算部６３は、モータ過負荷検知信号ＭＭＴＨを電力変換回路制御部４に出力する。モータ過負荷検知信号ＭＭＴＨは、図２に示すようにスイッチ４ｅにより、主回路動作指令ＧＳを動作不可として、インバータ主回路２のスイッチング素子Ｓｕ〜Ｓｚをオフ状態とする。
【００３３】
なお、実施の形態１では固定子損失ＱＳまたは回転子損失ＱＲがそれぞれの設定レベルを超えた場合に、モータ過負荷検知信号ＭＭＴＨを出力してインバータ主回路動作を停止させることによって、モータ焼損を防止している。モータ焼損を防止するには、電動機１の電流を停止させなくてもよい。例えば、電動機１に通流する電流を抑制する、または、モータ電流の大きさを決定する運転指令Ａを制限する構成も可能である。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態１に係る制御装置によれば、基本波損失と高調波損失をそれぞれ含む固定子損失および回転子損失に基づいて、インバータを制御する主回路動作指令（実制御値）を出力するので、電動機の過温度保護の精度を向上させることができる。なお、電動機１は、誘導電動機に限らず、同期電動機を用いる場合にも適用できる。
【００３５】
（実施の形態２）
実施の形態２では、複数の電動機で１つの負荷を駆動する。例えば、電気車の１つの編成を複数の電動機で駆動する場合である。インバータ主回路は、電動機ごとに設けられる。制御装置は、電動機ごとの運転指令Ａ、固定子損失ＱＳおよび回転子損失ＱＲに基づいて、電動機ごとにインバータ主回路を制御する主回路動作指令ＧＳを出力する。さらに、いずれかの電動機の固定子損失ＱＳおよび回転子損失ＱＲがそれぞれの検知設定信号レベルを超過した場合に、その電動機に対する運転指令Ａと、主回路動作指令ＧＳに応じた電動機の出力との差の少なくとも一部を、固定子損失ＱＡおよび回転子損失ＱＲが検知設定信号レベルを超過していない電動機に対する運転指令に加算した調整指令値を算出する。その調整指令値を算出した電動機に対しては、調整指令値、固定子損失ＱＳおよび回転子損失ＱＲに基づいて、インバータを制御する主回路動作指令ＧＳを出力する。
【００３６】
図７は、本発明の実施の形態２に係る制御装置の構成を示す図である。実施の形態２では、２台の電動機２１、２６の構成を例に説明する。インバータ主回路２２、２７が、電動機２１、２６のそれぞれに対応して設けられている。制御装置３５は、基本的には実施の形態１と同一構成であるが、前述の通り、インバータ主回路２２、２７が２群構成となったことに伴い、インバータ主回路２２、２７と制御装置３５間の入出力信号が２群分になっている。
【００３７】
制御装置３５は、運転指令生成部３１から運転指令Ａが入力される。運転指令Ａは、電動機２１、２６それぞれに対応する値が入力されてもよいし、１つの値が入力されて制御装置３５で電動機２１、２６のそれぞれに分配してもよい。制御装置３５は、インバータ主回路２２、２７からそれぞれ、直流電圧ＥＦＣ１、ＥＦＣ２、モータ電流Ｉｍ１、Ｉｍ２を取得する。また、電動機２１、２６に取り付けられた回転検出器２３、２８から、モータ周波数ＦＭ１、ＦＭ２を取得する。制御装置３５は、電動機２１、２６のそれぞれに対して、直流電圧ＥＦＣ１、ＥＦＣ２、運転指令Ａ、モータ電流Ｉｍ１、Ｉｍ２およびモータ周波数ＦＭ１、ＦＭ２に基づいて、電動機２１、２６の基本波損失と高調波損失をそれぞれ含む固定子損失ＱＳ１、ＱＳ２および回転子損失ＱＲ１、ＱＲ２を算出する。そして、運転指令Ａ、固定子損失ＱＳ１、ＱＳ２および回転子損失ＱＲ１、ＱＲ２に基づいて、インバータ主回路２２、２７をそれぞれ制御する主回路動作指令ＧＳ１、ＧＳ２を出力する。
【００３８】
また、制御装置３５内の信号についても同様に２群分が追加されており、モータ損失推定部３３では電動機２１および電動機２６の損失がそれぞれ演算され、モータ過負荷検知部３４では電動機２１および電動機２６それぞれのモータ過負荷検知信号ＭＭＴＨ１、ＭＭＴＨ２が生成される。
【００３９】
モータ損失推定部３３およびモータ過負荷検知部３４内部は実施の形態１と同一のモータ損失推定部とモータ過負荷検知部が電動機２１および２６の分存在するが、内部論理としては同一である。
【００４０】
図８は、実施の形態２に係る電力変換回路制御部の構成例を示すブロック図である。電力変換回路制御部３２では、モータ過負荷検知部３４で生成された電動機２１および２６に対するモータ過負荷検知信号ＭＭＴＨ１、ＭＭＴＨ２がそれぞれ１群電流指令生成部３２ａ、２群電流指令生成部３２ｂに入力される。また、１群電流指令ＩＭＲ１が２群電流指令生成部３２ｂに、２群電流指令ＩＭＲ２が１群電流指令生成部３２ａに入力され、１群、２群とも他群のモータ制御状態を監視できる構成となっている。
【００４１】
図９は、実施の形態２に係る１群モータ過温度検知時の電流指令推移を示す図である。実施の形態１ではモータ過負荷検知時にインバータ主回路を停止もしくは電動機に通流する電流を抑制する、もしくは電流の大きさを決定する運転指令Ａを規制する構成としていた。これに対して、実施の形態２では図９に示す通り、例えば１群側でモータ過負荷検知した場合にモータ過負荷に至らない範囲で１群電流指令から１群電流絞込量ＩＳ１を絞る。２群では１群モータ過負荷ＭＭＴＨ１が入力された場合に１群側電流絞込量ＩＳ１に相当する２群電流増加量ＩＳ２分、２群電流指令ＩＭＲ２を増加させる。このように１群電流指令生成部３２ａ、２群電流生成部３２ｂを構成することで、電動機２１、２６で駆動する１つの負荷、例えば電気車の１編成としての性能を損なわず、走行の安定性を確保することが可能である。
【００４２】
なお、２群増加量ＩＳ２は、１群絞込量ＩＳ１以下であればよく、２群増加量ＩＳ２＝１群絞込量ＩＳ１=でなくともよいことは言うまでもない。
【００４３】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【００４４】
１  電動機、２  インバータ主回路、３  運転指令生成部、４  電力変換回路制御部、４ａ  電流指令生成部、４ｂ  電圧指令生成部、４ｃ  インバータ周波数生成部、４ｄ  主回路動作指令生成部、４ｅ  スイッチ、５  モータ損失推定部、５０  実効値演算部、５１  固定子損失演算部、５２  回転子損失演算部、５３  モータ出力演算部、５１１  基本波１次銅損演算部、５１２  高調波１次銅損演算部、５１３  固定子基本波鉄損演算部、５１４  固定子高調波鉄損演算部、５２１  基本波２次銅損演算部、５２２  高調波２次銅損演算部、５２３  回転子高調波鉄損演算部、６  モータ過負荷検知部、６１、６２  比較器、６３  論理和演算部、７  制御装置、８  回転検出器、９  電流検出器、１０  電圧検出器、１１  フィルタコンデンサ、１２  パンタグラフ、２１  電動機、２２  インバータ主回路、２３  回転検出器、２６  電動機、２７  インバータ主回路、２８  回転検出器、３１  運転指令生成部、３２  電力変換回路制御部、３３  モータ損失推定部、３４  モータ過負荷検知部、３５  制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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