(57)【要約】【課題】  列車の惰行走行時や停止時も回転子位置や周波数を推定可能な電気車制御装置を提供することを達成する。【解決手段】  永久磁石同期電動機１を駆動制御する装置において、永久磁石同期電動機１の電圧値を検出する電圧センサ２から得た情報を電気車の駆動制御に用いる。本発明の電気車制御装置は、電力を直流から交流に変換するインバータ５と、前記インバータ５から供給される交流電力により駆動される永久磁石同期電動機１と、前記永久磁石同期電動機１の電動機電圧を検出する電圧センサ２と、前記インバータ５と前記永久磁石同期電動機１を開放する開放用接触器３と、前記電圧センサ２から得た電動機電圧を元に前記電気車の駆動制御に用いる手段を備える。【選択図】  図１
2011062013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石同期電動機と、
前記永久磁石同期電動機と接続され、前記永久磁石同期電動機の電動機電圧を検知する電
圧センサと、
前記永久磁石動機電動機と前記電圧センサを介して接続され、直流電力を交流電力に変換
し、前記永久磁石同期電動機に供給するインバータと、
前記電動機電圧をもとに列車の惰行走行時、停止時に前記永久磁石動機電動機の磁極位置
を推定する推定手段と
を有することを特徴とする電気車制御装置。
【請求項２】
前記推定手段は、
運転席からの運転指令、応荷重指令、ブレーキ指令をもとにトルクパターンを生成するト
ルクパターン生成部と、
電圧センサが検出する電動機電圧の値をもとに、電動機周波数を推定する電動機周波数演
算部と、
前記電動機周波数と、予め設定された車両が後退していることを判定するための周波数で
ある後退検知周波数を比較する後退判定部と、
前記後退判定部からの判定結果と前記運連指令の有無を以って判定するＡＮＤ論理部を有
し、
前記電圧センサによって検出された前記電動機電圧をもとに、前記電動機周波数演算部か
ら算出された電動機周波数が後退検知周波数以下であった場合に、列車が後退していると
判定し、列車の後退判定と、前記運転指令の有を検知して、インバータを再稼動する
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】
前記推定手段は、
運転席からの運転指令、応荷重指令、ブレーキ指令をもとにトルクパターンを生成するト
ルクパターン生成部と、
電圧センサが検出する電動機電圧の値をもとに、電動機周波数を推定する電動機周波数演
算部と、
前記電動機周波数と、予め設定された列車の速度が運転最高速度を超過していることを判
定するための周波数であるオーバースピード周波数を比較するオーバースピード判定部と
、
前記オーバースピード判定部からの判定結果と前記運連指令の有無を以って判定するＡＮ
Ｄ論理部を有し、
前記電圧センサによって検出された前記電動機電圧をもとに、前記電動機周波数演算部か
ら算出された前記電動機周波数が前記オーバースピード周波数以上であった場合に列車が
オーバースピードしていることを検知し、列車のオーバースピード判定と、前記運転指令
の有を検知して、インバータを再起動する
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４】
前記推定手段は、
運転席からの運転指令、応荷重指令、ブレーキ指令をもとにトルクパターンを生成するト
ルクパターン生成部と、
電圧センサが検出する電動機電圧の値をもとに、電動機周波数を推定する電動機周波数演
算部と、
前記電動機周波数をもとに演算される電動機磁束と、予め設定された永久磁石同期電動機
の温度上昇に伴い変化する電動機磁束を判定するための正常な磁束域である電動機磁束域
を比較する磁束補正判定部と、
前記磁束補正判定部からの判定結果と前記運連指令の有無を以って判定するＡＮＤ論理部
を有し、
前記電動機周波数演算部から検出される前記電動機周波数をもとに演算される前記電動機
磁束が、前記電動機磁束補正域よりも外れていた場合に列車の磁束を補正する必要がある
ことを検知し、列車の磁束補正と、前記運転指令の有を検知して、インバータを再起動す
る
ことを特徴とする請求項１記載の電気車制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石同期電動機の出力トルクの制御は、電動機回転子位置に基づいて行われる。その
ため、回転子位置を検出するための装置として回転子位置センサを取付ける必要があった
。しかしながら、回転位置センサは比較的体積が大きいため、車両の床下など狭いスペー
スにおいて配置上の制約が大きいこと、回転子位置センサの出力を永久磁石同期電動機の
制御装置まで伝送するための制御伝送線の接続が困難であること、更に制御伝送線の断線
などの故障要員が増加すること、などの問題点がある。
【０００３】
これに対して、センサレスベクトル制御が実用化され始めている。センサレスベクトル制
御とは、永久磁石同期電動機が永久磁石磁束に起因して回転中に発生する電動機逆起電圧
を検出することで間接的に回転子位置を知ることができ、それに基づいて高速高精度なト
ルク制御を行う制御である。
【０００４】
センサレスベクトル制御においては、インバータの動作中に永久磁石同期電動機に印加し
たインバータ電圧指令と、永久磁石同期電動機に流れた電流検出値とから永久磁石同期電
動機の逆起電圧を推定演算するのが一般的である。このような構成上、インバータ動作開
始前には永久磁石同期電動機の回転子の位置を把握することができない。インバータ再起
動時に回転子位置が把握できていないことにより、電流制御不安定による突発的なトルク
発生や、過電流保護動作により、再駆動できなくなる場合もあった。
【０００５】
（構成）
以上のようなセンサレスベクトル制御においては、インバータが停止中に電動機逆起電圧
を検出することが出来る電圧センサを取付け、電圧センサの検出値をもとに回転子位置、
回転周波数を推定した結果に基づいてインバータを再起動することで、スムーズなインバ
ータの再起動を行っているものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６５４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の電気車制御装置では、インバータの再起動時のみ回転子位置や磁
極位置を検出する構成のため、列車の惰行走行時や、停止時においては、永久磁石同期電
動機の回転子位置や磁極の位置を検出することができず、所定の列車速度と実際の列車速
度が乖離し、列車の走行に乱れが生じることにより、ダイヤの乱れや遅延が発生する虞が
あった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、列車の惰行走行時や停止時も
回転子位置や周波数を推定可能な電気車制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の永久磁石同期電動機と、前記永久磁石同期電動機と
接続され、前記永久磁石同期電動機の電動機電圧を検知する電圧センサと、前記永久磁石
動機電動機と前記電圧センサを介して接続され、直流電力を交流電力に変換し、前記永久
磁石同期電動機に供給するインバータと、前記電動機電圧をもとに列車の惰行走行時、停
止時に前記永久磁石動機電動機の磁極位置を推定する推定手段と備えていることを特徴と
する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、インバータの停止時もモータの状態を検知するため、インバータ再起動
時の負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態の電力変換回路のブロック図。
【図２】本発明の第２の実施形態の電力変換回路のブロック図。
【図３】本発明の第３の実施形態の電力変換回路のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）（後退判定部）
図１は、本発明の第１の実施形態に基づく電力変換制御のブロック図（後退判定）である
。
【００１４】
（構成）
図１で示すように、永久磁石同期電動機１がＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗの３相線と接続されている
。
【００１５】
Ｖｕ線とＶｖ線上に電圧センサ２が接続され、各３相線上に開放器３が設けられ、Ｖｕ、
Ｖｗ上に電流センサ２が接続されている。インバータ５は、永久磁石同期電動機１と電圧
センサ２、開放器３、電流センサ４を介して接続されている。
【００１６】
またフィルタコンデンサ６は永久磁石同期電動機１とは反対側の出力線に接続されている
。
【００１７】
電圧センサ２、開放器３、電流センサ４、インバータ５、フィルタコンデンサ６は制御ユ
ニット１０と接続されている。
【００１８】
制御ユニット１０内にはトルクパターン生成部１１、ベクトル制御１２、ＰＷＭゲートパ
ルス生成部２９、電動機周波数演算部２０、ゲートスタート・ストップ制御部１５、ＯＲ
部２３、後退判定部２３が備えられている。
【００１９】
トルクパターン生成部１１は、ベクトル制御１２、後退判定部２３、電動機周波数演算部
２０と接続されている。
【００２０】
ベクトル制御部１２は、トルクパターン生成部１１、ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジ
ック部１３、電動機周波数演算部２０、電流センサ４、フィルタコンデンサ６と接続され
ている。
【００２１】
ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１３は、インバータ５、ゲートスタート・スト
ップ制御部１５と接続されている。
【００２２】
ゲートスタート・ストップ制御部１６は、ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１３
、ＡＮＤ論理部２４と接続されている。
【００２３】
電動機周波数２０は、電圧センサ２、トルクパターン生成部１１、ベクトル制御部１２、
後退判定部２３と接続されている。
【００２４】
後退判定部２３は、トルクパターン生成部１１、電動機周波数演算部２０、ＡＮＤ論理部
２４と接続されている。
【００２５】
ＡＮＤ論理部２４は、ゲートスタート・ストップ制御部１５、後退判定部２３、と接続さ
れている。
【００２６】
（作用）
制御ユニット内に存在するトルクパターン生成部１１、ベクトル制御１２、PWMゲートパ
ルス生成ゲートロジック部１３、ゲートスタート・ストップ制御部１５、電動機周波数演
算部２０、後退判定部２３、ＡＮＤ論理部２４は制御手段として作用する。以下に制御手
段について説明する。
【００２７】
トルクパターン生成部１１は、運転指令、応荷重指令、ブレーキ力指令および電動機周波
数演算部２０の出力である電動機周波数のωｍｏｔを入力として、トルク指令である“Ｔ
ｒｑＲｅｆ”を出力する。
【００２８】
ベクトル制御部１２は、“ＴｒｑＲｅｆ”、ωｍｏｔ、電流センサ３０により検出した電
動機電流Ｉｕ、Ｉｗ、およびフィルタコンデンサ電圧のＥＦＣを入力としてインバータ５
の３相電圧指令“ＶｕＲｅｆ”、“ＶｖＲｅｆ”、“ＶｗＲｅｆ”をＰＷＭゲート生成ゲ
ートロジック部１３へ出力する。
【００２９】
ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１３は、“ＶｕＲｅｆ”、“ＶｖＲｅｆ”、“
ＶｗＲｅｆ”、及びゲートスタート・ストップ制御部１５から出力されるゲートスタート
・ストップ信号が入力される。ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｈ”の時はゲートスタ
ートとして、“ＶｕＲｅｆ”、“ＶｖＲｅｆ”、“ＶｗＲｅｆ”をパルス幅変調（ＰｕＬ
ｓｅ  ＷｉｄｔＨ  ＭｏｄｕＬａｔｉｏｎ）により変調し、インバータ５へ３相ゲート信
号として”ＶｕＩＮＶ”、”ＶｖＩＮＶ”、”ＶｗＩＮＶ”を出力する。また、ゲートス
タート・ストップ信号＝“Ｌ”の時はゲートストップとして、インバータ５を停止する。
【００３０】
インバータ５は、入力された直流電力を、パルス幅制御された可変電圧・可変周波数の３
相の交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換し、出力する。この交流電圧は、通常は閉じている
開放用接触器１１を通して、永久磁石同期電動機１を回転させる。
【００３１】
電動機周波数演算部２０は、電圧センサ２の出力Ｖｕｖ
を入力として電動機周波数ωｍｏｔ
を後退判定部３２およびトルクパターン生成部１１、ベクトル制御部１２へ出力する。な
お、電動機周波数演算部２０は、電圧センサ２より得られた電動機電圧Ｖｕｖ（ＵＶ間電
圧）により計算した
電動機速度”Ｖｍｏｔ”を求めているが、電圧センサ２で得られる電動機電圧として、Ｖ
Ｖｗ（ＶＷ間電圧）もしくはＶｗｕ（ＷＵ間電圧）を用いても良い。
【００３２】
後退判定部３２は、電動機周波数演算部２０から出力された
電動機周波数ωｍｏｔと後退検知周波数“ωｂａｃｋ”
を比較する。
【００３３】
ωｍｏｔ≦ωｂａｃｋ
である場合、電動機周波数ωｍｏｔが後退検知周波数“ωｂａｃｋ”以下のため、後退し
ていると判定し、ＡＮＤ論理部２４へ“Ｈ”を出力する。
【００３４】
ωｍｏｔ＞ωｂａｃｋ
である場合、電動機周波数ωｍｏｔが後退検知周波数“ωｂａｃｋ”よりも大きいため後
退していないと判定し、ＡＮＤ論理部２４へ“Ｌ”を出力する。
【００３５】
後退検知周波数“ωｂａｃｋ”は、車両が後退していることを判定するための周波数であ
る。例えば、車両が後退している場合に電動機周波数がマイナスの値をとるとすると、後
退検知周波数ωｂａｃｋもマイナスの値に設定する。
【００３６】
ＡＮＤ論理部２４は、運転指令の出力信号が“Ｈ”の場合でかつ、後退判定部３２の出力
信号が“Ｈ”の場合に、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｈ”を出力する。
また、ＡＮＤ論理部２４は、運転指令の出力信号と後退判定部３２の出力信号の両方で“
Ｈ”が揃わない場合に、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｌ”を出力する。
【００３７】
ＡＮＤ論理部２４から“Ｈ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・ストップは、出力
信号ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｈ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部
１３へ出力する。ＡＮＤ論理部２４から“Ｌ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・
ストップ制御部１５は、ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”をＰＷＭゲートパルス生
成ゲートロジック部１３へ出力する。
【００３８】
以下に、後退判定部２３の判定結果がωｍｏｔ＞ωｂａｃｋである場合について述べる。
【００３９】
電動機周波数演算部２０は、電動機電圧Ｖｕｖから演算した電動機周波数ωｍｏｔを後退
判定部２３に出力する。
【００４０】
後退判定部２３は後退検知周波数“ωｂａｃｋ”と電動機周波数ωｍｏｔを比較する。比
較結果が、
ωｍｏｔ＞ωｂａｃｋ
である場合、電動機周波数ωｍｏｔが後退検知周波数“ωｂａｃｋ”以下のため、後退し
ていないと判定し、後退判定部３２はＡＮＤ論理部２４へ“Ｌ”を出力する。
【００４１】
ＡＮＤ論理部２４は、後退検知判定部３２の出力信号が“Ｌ”で運転指令の出力信号が“
Ｈ”の場合、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｌ”を出力する。
【００４２】
また、ＡＮＤ論理部２４は、後退検知判定部３２の出力信号が“Ｌ”で運転指令の出力信
号が“Ｌ”の場合、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｌ”を出力する。
【００４３】
このように、ＡＮＤ論理部２４から“Ｌ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・スト
ップ制御部１５は、ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲ
ートロジック部１３へ出力する。
【００４４】
ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”を受け取ったＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジ
ック部１３は、”ＶｕＩＮＶ”、”ＶｖＩＮＶ”、”ＶｗＩＮＶ”を出力せず、インバー
タ５は稼動しない。そのため、車両は惰行走行を維持する。
【００４５】
以下に、後退判定部２３の判定結果がωｍｏｔ≦ωｂａｃｋである場合について述べる。
【００４６】
電動機周波数演算部２０は、電動機電圧Ｖｕｖから演算した電動機周波数ωｍｏｔを後退
判定部２３に出力する。
【００４７】
後退判定部２３は後退検知周波数“ωｂａｃｋ”と電動機周波数ωｍｏｔを比較する。比
較結果が、
ωｍｏｔ≦ωｂａｃｋ
である場合、電動機周波数ωｍｏｔが後退検知周波数“ωｂａｃｋ”以上のため、後退し
ていると判定し、後退判定部３２はＡＮＤ論理部２４へ“Ｈ”を出力する。
【００４８】
ＡＮＤ論理部２４は、後退検知判定部３２の出力信号が“Ｈ”で運転指令の出力信号が“
Ｌ”の場合、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｌ”を出力する。
【００４９】
ＡＮＤ論理部２４から“Ｌ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・ストップ制御部１
５は、ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック
部１３へ出力する。
【００５０】
ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”を受け取ったＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジ
ック部１３は、”ＶｕＩＮＶ”、”ＶｖＩＮＶ”、”ＶｗＩＮＶ”を出力せず、インバー
タ５は稼動しない。そのため、車両は惰行走行を維持する。
【００５１】
また、ＡＮＤ論理部２４は、後退検知判定部３２の出力信号が“Ｈ”で運転指令の出力信
号が“Ｈ” ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”を受け取ったＰＷＭゲートパルス生
成ゲートロジック部１３は、”ＶｕＩＮＶ”、”ＶｖＩＮＶ”、”ＶｗＩＮＶ”を出力せ
ず、インバータ５は稼動しない。そのため、車両は惰行走行を維持する。
【００５２】
の場合、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｈ”を出力する。
【００５３】
ＡＮＤ論理部２４から“Ｈ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・ストップ制御部１
５は、ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｈ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック
部１３へ出力する。
【００５４】
ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｈ”を受け取ったＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジ
ック部１３は、”ＶｕＩＮＶ”、”ＶｖＩＮＶ”、”ＶｗＩＮＶ”を出力し、インバータ
５は稼動を再開し、後退して列車の補正を実施する。
【００５５】
（効果）
本実施形態では、電動機電圧より演算した電動機の回転周波数をインバータがゲートオフ
中の回転周波数とするため、センサレス制御を適用した際の列車の惰行走行時や停止時に
も電動機周波数を把握することができる。電動機周波数の情報を得られることによって、
列車の運転パターンに合わせて、列車が後退しているかどうかを判定することが可能とな
る。そのため、省エネを実現しながら安全に車両走行をさせることができる。
【００５６】
（第２の実施形態）（オーバースピード判定部）
本発明に基づく第２の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図３は、本発明の
第２の実施形態に基づく電力変換回路の冷却部の正面図（車両停車時）である。尚、図１
乃至図２と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。
【００５７】
本実施形態は第１の実施形態とは、後退判定部２３に代わってオーバースピード判定部３
２が、が接続されていることが異なっている。以下、その点について詳細に説明する。
【００５８】
（構成）
図３で示すように、オーバースピード判定部２５は、トルクパターン生成部１１、ベクト
ル制御１２、電動機周波数演算部２０、ＡＮＤ論理部２２と接続されている。
【００５９】
（作用）
電動機周波数演算部２０は、電圧センサ２の出力Ｖｕｖ
を入力として電動機周波数ωｍｏｔ
をオーバースピード判定部２５およびトルクパターン生成部１１、ベクトル制御部１２へ
出力する。なお、電動機周波数演算部２０は、電圧センサ２より得られた電動機電圧Ｖｕ
ｖ（ＵＶ間電圧）により計算した
電動機速度”Ｖｍｏｔ”を求めているが、電圧センサ２で得られる電動機電圧として、Ｖ
Ｖｗ（ＶＷ間電圧）もしくはＶｗｕ（ＷＵ間電圧）を用いても良い。
【００６０】
オーバースピード判定部２５は、電動機周波数演算部２０から出力された
電動機周波数ωｍｏｔとオーバースピード検知周波数“ωｏｖｅｒ”
を比較する。
【００６１】
ωｍｏｔ≦ωｏｖｅｒ
である場合、電動機周波数ωｍｏｔがオーバースピード検知周波数“ωｏｖｅｒ”以下の
ため、オーバースピードしていないと判定し、ＡＮＤ論理部２４へ“Ｌ”を出力する。
【００６２】
ωｍｏｔ＞ωｏｖｅｒ
である場合、電動機周波数ωｍｏｔがオーバースピード検知周波数“ωｏｖｅｒ”よりも
大きいためオーバースピードしていると判定し、ＡＮＤ論理部２４へ“Ｈ”を出力する。
【００６３】
オーバースピード検知周波数ωｏｖｅｒは、車両の速度が運転最高速度を超過しているこ
とを判定するための周波数である。例えば、車両の運転最高速度に値する電動機周波数に
許容周波数として数Ｈｚを加えた値を設定する。
【００６４】
ＡＮＤ論理部２４は、運転指令の出力信号が“Ｈ”の場合でかつ、オーバースピード判定
部２５の出力信号が“Ｈ”の場合に、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｈ”
を出力する。また、ＡＮＤ論理部２４は、運転指令の出力信号とオーバースピード判定部
２５の出力信号の両方で“Ｈ”が揃わない場合に、ゲートスタート・ストップ制御部１５
へ信号“Ｌ”を出力する。
【００６５】
ＡＮＤ論理部２４から“Ｈ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・ストップは、出力
信号ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｈ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部
１３へ出力する。ＡＮＤ論理部２４から“Ｌ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・
ストップ制御部１５は、ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”をＰＷＭゲートパルス生
成ゲートロジック部１３へ出力する。
【００６６】
電動機周波数演算部２０は、電動機電圧Ｖｕｖから演算した電動機周波数ωｍｏｔをオー
バースピード判定部２５に出力する。
【００６７】
オーバースピード判定部２５はオーバースピード検知周波数“ωｏｖｅｒ”と電動機周波
数ωｍｏｔを比較する。比較結果が、
ωｍｏｔ≦ωｏｖｅｒ
である場合、電動機周波数ωｍｏｔがオーバースピード検知周波数“ωｏｖｅｒ”以下の
ため、後退していないと判定し、オーバースピード判定部２５はＡＮＤ論理部２４へ“Ｌ
”を出力する。
【００６８】
ＡＮＤ論理部２４は、後退検知判定部３２の出力信号が“Ｌ”で運転指令の出力信号が“
Ｈ”の場合、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｌ”を出力する。
【００６９】
また、ＡＮＤ論理部２４は、後退検知判定部３２の出力信号が“Ｌ”で運転指令の出力信
号が“Ｌ”の場合、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｌ”を出力する。
【００７０】
このように、ＡＮＤ論理部２４から“Ｌ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・スト
ップ制御部１５は、ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲ
ートロジック部１３へ出力する。
【００７１】
ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”を受け取ったＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジ
ック部１３は、”ＶｕＩＮＶ”、”ＶｖＩＮＶ”、”ＶｗＩＮＶ”を出力せず、インバー
タ５は稼動しない。そのため、車両は惰行走行を維持する。
【００７２】
以下に、後退判定部２３の判定結果がωｍｏｔ＞ωｏｖｅｒである場合について述べる。
【００７３】
電動機周波数演算部２０は、電動機電圧Ｖｕｖから演算した電動機周波数ωｍｏｔを後退
判定部２３に出力する。
【００７４】
後退判定部２３はオーバースピード検知周波数“ωｏｖｅｒ”と電動機周波数ωｍｏｔを
比較する。比較結果が、
ωｍｏｔ＞ωｏｖｅｒ
である場合、電動機周波数ωｍｏｔがオーバースピード検知周波数“ωｏｖｅｒ”より大
きいため、後退していると判定し、オーバースピード判定部２５はＡＮＤ論理部２４へ“
Ｈ”を出力する。
【００７５】
ＡＮＤ論理部２４は、後退検知判定部３２の出力信号が“Ｈ”で運転指令の出力信号が“
Ｌ”の場合、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｌ”を出力する。
【００７６】
ＡＮＤ論理部２４から“Ｌ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・ストップ制御部１
５は、ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック
部１３へ出力する。
【００７７】
ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”を受け取ったＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジ
ック部１３は、”ＶｕＩＮＶ”、”ＶｖＩＮＶ”、”ＶｗＩＮＶ”を出力せず、インバー
タ５は稼動しない。そのため、車両は惰行走行を維持する。
【００７８】
また、ＡＮＤ論理部２４は、後退検知判定部３２の出力信号が“Ｈ”で運転指令の出力信
号が“Ｈ”の場合、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｈ”を出力する。
【００７９】
ＡＮＤ論理部２４から“Ｈ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・ストップ制御部１
５は、ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｈ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック
部１３へ出力する。
【００８０】
ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｈ”の出力信号によって、インバータ５は稼動を再開
し、永久磁石動機電動機１が回転を始める。そのため、車両は永久磁石同期電動機１によ
り、速度を減速させる。
【００８１】
（効果）
本実施形態では、電動機電圧より演算した電動機の回転周波数をインバータがゲートオフ
中の回転周波数とするため、センサレス制御を適用した際の列車の惰行走行時や停止時に
も電動機周波数を把握することができる。電動機周波数の情報を得られることによって、
列車の運転パターンに合わせて、列車が所定速度を超過しているかどうかを判定すること
が可能となる。そのため、省エネを実現しながら安全に車両走行をさせることができる。
【００８２】
（第３の実施形態）（磁束補正判定部）→（磁束補正部）
本発明に基づく第３の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図４は、本発明の
第３の実施形態に基づく電力変換回路の冷却部の正面図（車両停車時）である。尚、図１
乃至図３と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。
【００８３】
本実施形態は第１の実施形態とは、後退判定部２３に代わって磁束補正判定部２６が接続
されていることが異なっている。以下、その点について詳細に説明する。
【００８４】
（構成）
図４で示すように、磁束補正判定部２６は、ベクトル制御１２、電圧センサ２、電動機周
波数演算部２０、ＯＲ論理部２７と接続されている。
【００８５】
（作用）
電動機周波数演算部２０は、電圧センサ２の出力Ｖｕｖ
を入力として電動機周波数ωｍｏｔ
を磁束補正判定部２６へ出力する。なお、電動機周波数演算部２０は、電圧センサ２より
得られた電動機電圧Ｖｕｖ（ＵＶ間電圧）により計算した
電動機速度“ωｍｏｔ”を求めているが、電圧センサ２で得られる電動機電圧として、Ｖ
ｖｗ（ＶＷ間電圧）もしくはＶｗｕ（ＷＵ間電圧）を用いても良い。
【００８６】
電動機周波数演算部２０から
電動機周波数“ωｍｏｔ２が磁束補正判定部２６へ出力される。また、電圧センサ２から
電動機電圧Ｖｕｖが磁束補正判定部２６へ出力される。
【００８７】
磁束補正判定部２６では、電動機周波数ωｍｏｔと電動機電圧Ｖｕｖが入力されると、電
動機磁束“Φｍｏｔ”
が演算される。電動機磁束“Φｍｏｔ”は、例えば、インバータゲートオフ時の電動機周
波数ωｍｏｔと電動機電圧Ｖｕｖと、この時の電動機磁束をΦｍｏｔとすると、
Ｖｕｖ  ＝  ωｍｏｔ×  Φｍｏｔ  （Ｖｕｖ：無負荷誘起電圧）
となる。よって、インバータゲートオフ時の電動機磁束は、
Φｍｏｔ  ＝  ωｍｏｔ  ／  Ｖｕｖ
となる。
【００８８】
磁束補正判定部２６は、内部で演算された電動機磁束“Φｍｏｔ”と電動機磁束補正値
“Φｏｕｔ”を比較する。電動機磁束補正値“Φｏｕｔ”は、永久磁石同期電動機１の温
度上昇に伴い変化する電動機磁束を判定し、補正するための磁束値である。
【００８９】
電動機の定格仕様等のデータを元に予め設定しておいた電動機磁束パラメータを電動機磁
束補正値“Φｏｕｔ”とし、“Φｏｕｔ＝Φｍｏｔ”を維持するように永久磁石同期電動
機１の補正するために用いられる。また、電圧センサのオフセットやノイズ等による誤差
を考慮して、Φｍｏｔ×Φｏｕｔ（１００％±数％）で電動機磁束補正域することも可能
である。
【００９０】
磁束補正判定部２６では、電動機磁束“Φｍｏｔ”が電動機磁束補正域“Φｏｕｔ”の領
域を外れていないかどうかが判定される。
【００９１】
電動機磁束“Φｍｏｔ”が電動機磁束補正域“Φｏｕｔ”から外れていない場合、磁束補
正が必要ないと判定し、磁束補正判定部２６は、ＯＲ論理部２７に“Ｌ”を出力する。電
動機磁束“Φｍｏｔ”が電動機磁束補正域“Φｏｕｔ”から外れていた場合、磁束補正が
必要と判定し、磁束補正判定部２６は、ＯＲ論理部２７に“Ｈ”を出力する。補正が必要
ありと判定された場合、ＯＲ論理部２７への“Ｈ”の出力と同時に、ベクトル制御部１２
へ補正指令“Φｃｏｍｐ”が出力される。補正指令“Φｃｏｍｐ”は、ベクトル制御部１
２へ、補正が必要な磁束を伝えるための出力である。
【００９２】
ＯＲ論理部２７では、運転指令の出力信号と磁束補正判定部２６の出力信号のどちらかが
“Ｈ”の場合に、ゲートスタート・ストップ信制御部１５へ信号“Ｈ”を出力する。また
、ＯＲ論理部２７は、運転指令の出力信号が“Ｌ”の場合でかつ、磁束補正判定部２６の
出力信号も“Ｌ”の場合において、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ“Ｌ”を出力
する。
【００９３】
ＯＲ論理部２７から“Ｈ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・ストップは、出力信
号ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｈ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１
３へ出力する。ＯＲ論理部２７から“Ｌ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・スト
ップ制御部１５は、ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲ
ートロジック部１３へ出力する。
【００９４】
以下に、磁束補正判定部２６の判定結果が“ωｏｕｔ＝Φｍｏｔ”である場合について述
べる。
【００９５】
磁束補正判定部２６で、“ωｃｏｍｐ＝Φｍｏｔ”と判定され補正の必要無しと判定され
た場合、出力信号“Ｌ”がＯＲ論理部２７へ出力される。補正の必要無しと判定された場
合は、磁束補正判定部２６からベクトル制御部１２への補正指令“Φｃｏｍｐ”は出力さ
れない。
【００９６】
ＯＲ論理部２７は、運転指令の出力信号が“Ｈ”の場合で、磁束補正判定部２６の出力
信号が“Ｌ”の場合に、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｌ”を出力する。
【００９７】
また、ＯＲ論理部２７へ補正指令“Ｌ”と運転指令“Ｈ”が入力される場合、ＯＲ論理部
２７は判定信号“Ｌ”をゲートスタート・ストップ制御部１５へ出力する。
【００９８】
ＯＲ論理部２７から“Ｈ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・ストップは、出力
信号ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｈ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部
１３へ出力する。
【００９９】
ＯＲ論理部２７から“Ｌ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・ストップ制御部１５
は、ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部
１３へ出力する。
【０１００】
ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”を受け取ったＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジ
ック部１３は、”ＶｕＩＮＶ”、”ＶｖＩＮＶ”、”ＶｗＩＮＶ”を出力せず、インバー
タ５は稼動しない。そのため、車両は惰行走行を維持する。
【０１０１】
以下に、磁束補正判定部２６の判定結果が“Φｏｕｔ≠Φｍｏｔ”である場合について述
べる。
【０１０２】
磁束補正判定部２６の判定結果が“Φｏｕｔ≠Φｍｏｔ”で補正が必要と判定された場合
、出力信号“Ｈ”がＯＲ論理部２７へ出力され、補正指令“Φｃｏｍｐ”がベクトル制御
部１２へ出力される。
【０１０３】
ＯＲ論理部２７は、運転指令の出力信号が“Ｈ”の場合でかつ、磁束補正判定部２６の
出力信号が“Ｈ”の場合に、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｈ”を出力す
る。
【０１０４】
ＯＲ論理部２７から“Ｈ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・ストップは、出力
信号ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｈ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部
１３へ出力する。
【０１０５】
ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｈ”の出力信号に伴い、補正指令“Φｃｏｍｐ”をも
とに演算された”ＶｕＩＮＶ”、”ＶｖＩＮＶ”、”ＶｗＩＮＶ”を受けて、インバータ
５は稼動を再開し、永久磁石動機電動機１が回転を始める。その際に、磁束が補正される
ことにより、永久磁石同期電動機１の安定した温度に維持することが可能になる。
【０１０６】
また、ＯＲ論理部２７は、運転指令が“Ｌ”の場合で、磁束補正判定部２６の出力信号が
“Ｈ”の場合は、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｌ”を出力する。
【０１０７】
ＯＲ論理部２７から“Ｌ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・ストップは、出力信
号ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１
３へ出力する。
【０１０８】
ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”を受け取ったＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジ
ック部１３は、”ＶｕＩＮＶ”、”ＶｖＩＮＶ”、”ＶｗＩＮＶ”を出力せず、インバー
タ５は稼動しない。そのため、車両は惰行走行を維持する。
【０１０９】
（効果）
本実施形態では、電動機電圧より演算した電動機磁束を使用することで、センサレス制御
を適用した際の列車の惰行走行時や停止時にも永久磁石同期電動機の温度上昇を把握する
ことができる。そのため、列車走行中に発生する永久磁石動機電動機１の温度上昇に伴い
、電動機磁束を変化させ、永久磁石同期電動機１が高温になり損傷することを防ぐことが
可能である。そのため、省エネを実現しながら安全に車両走行をさせることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１  永久磁石同期電動機
２  電圧センサ
３  開放器
４  電流センサ
５  インバータ
６  フィルタコンデンサ
７  伝送線
８  制御部
１０  制御ユニット
１１  トルクパターン生成部
１２  ベクトル制御
１３  ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部
１５  ゲートスタート・ストップ部
１６  ＡＮＤ論理ゲート
１７  故障判定手段
２０  電動機周波数演算部
２３  後退判定部
２４  ＡＮＤ理論部 
２５  オーバースピード判定部
２６  磁束判定・補正指令部
２７  ＯＲ論理部
【図１】
2011062013.tif 000003
【図２】
2011062013.tif 000004
【図３】
2011062013.tif 000005