(57)【要約】  実施形態の鉄道車両用駆動制御装置は、三相交流で駆動される永久磁石同期電動機の駆動制御を行う鉄道車両用駆動制御装置である。電力変換部は、き電線を介して外部の電源から供給された電力を前記三相交流に変換して、Ｕ相交流電流ライン、Ｖ相交流電流ライン及びＷ相交流電流ラインを介して前記永久磁石同期電動機に供給する。そして短絡接触部は、電力変換部と前記永久磁石同期電動機との間に設けられ、Ｕ相交流電流ライン、Ｖ相交流電流ライン及びＷ相交流電流ラインを互いに短絡する短絡状態とする。
2014112127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流で駆動される永久磁石同期電動機の駆動制御を行う鉄道車両用駆動制御装置であって、
き電線を介して外部の電源から供給された電力を前記三相交流に変換して、Ｕ相交流電流ライン、Ｖ相交流電流ライン及びＷ相交流電流ラインを介して前記永久磁石同期電動機に供給する電力変換部と、
前記電力変換部と前記永久磁石同期電動機との間に設けられ、前記Ｕ相交流電流ライン、前記Ｖ相交流電流ライン及び前記Ｗ相交流電流ラインを互いに短絡する短絡状態とする短絡接触部と、
を設けた鉄道車両用駆動制御装置。
【請求項２】
前記短絡接触部は、常閉接点を介して交流電流ラインを短絡状態とする、
請求項１記載の鉄道車両用駆動制御装置。
【請求項３】
前記短絡接触部は、前記Ｕ相交流電流ライン、前記Ｖ相交流電流ライン及び前記Ｗ相交流電流ラインのうち、いずれか二つの交流電流ラインを短絡可能とする第１短絡接触器と、
前記二つの交流電流ライン以外の交流電流ラインと、前記二つの交流電流ラインのいずれか一方と、を短絡可能とする第２短絡接触器と、
を備えた請求項１または請求項２記載の鉄道車両用駆動制御装置。
【請求項４】
前記永久磁石同期電動機において発生した誘起電圧が、前記電力変換部に印加される状態であるか否かを判別する判別部と、
前記判別部により誘起電圧が印加される状態である場合に、前記短絡接触部を制御し、前記短絡状態とさせる制御部と、
を備えた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の鉄道車両用駆動制御装置。
【請求項５】
前記電源からの電力供給ラインに設置されて流れる電流を検知する第１電流検知部と、
前記Ｕ相交流電流ライン、前記Ｖ相交流電流ライン及び前記Ｗ相交流電流ラインのうち、少なくとも二つの交流電流ラインに設置されてそれぞれを流れる電流を検知する複数の第２電流検知部と、
を備え、
前記判別部は、前記第１電流検知部及び前記複数の第２電流検知部の検知状態に基づいて、前記判別を行う、
請求項４記載の鉄道車両用駆動制御装置。
【請求項６】
前記短絡接触部は、前記短絡状態において、前記Ｕ相交流電流ライン、前記Ｖ相交流電流ライン及び前記Ｗ相交流電流ラインを接地する接地用短絡接触器を備えている、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の鉄道車両用駆動制御装置。
【請求項７】
前記き電線は、直流き電線であり、
前記電力変換部は、直流電力を変換して前記三相交流を出力するインバータを備えている、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の鉄道車両用駆動制御装置。
【請求項８】
前記き電線は、交流き電線であり、
前記電力変換部は、トランスと、
前記トランスに接続され、交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記直流電力を変換して前記三相交流を出力するインバータと、
を備えている、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の鉄道車両用駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、鉄道車両用駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転子に永久磁石を埋め込んだ永久磁石同期電動機（Permanent  Magnet  Synchronous  Motor：以下、ＰＭＳＭという。）と、これを駆動制御する電力変換装置とを接続して構成される鉄道車両用駆動制御装置が普及してきている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
ＰＭＳＭは回転子に磁石が埋め込まれているため、回転子により自発的に回転磁界を発生させることができる。そのため、これまで広く普及してきた誘導電動機（Induction  Motor：以下、ＩＭという。）とは異なり、界磁巻線が不要であり回転子に電流を流す必要がない。したがって、ＰＭＳＭは回転子での銅損がなく、ＩＭよりも高効率を得ることが可能になる。【０００４】
一方、ＰＭＳＭは力行・回生制御を行っていない惰性回転時でも、回転磁界によって固定子端子に電圧（無負荷誘起電圧）を発生させる特徴がある。特に高速回転時には、ＰＭＳＭで発生した無負荷誘起電圧の瞬時値が電力変換装置の直流電圧を超え、自発的に回生動作を開始してしまう。これより、過電圧保護による制御装置の停止や、過電圧による主回路機器の損傷、破壊などが発生し、正常な鉄道運行の妨げになる可能性がある。【０００５】
上記がＰＭＳＭ駆動システムのデメリットであり、従来はこの事象に対応するために、電力変換装置とＰＭＳＭ間の接続配線に回路を切り離す目的で、接触器を設けていた。
この接触器としては、交流電流遮断を目的として真空遮断器を適用することが主流となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３８２５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＩＭを用いた既存の鉄道車両用駆動システムでは、一つの電力変換装置に対して複数モータを並列接続することが可能であった。これに対し、ＰＭＳＭを用いた鉄道車両用駆動システムでは、原理的に電力変換装置とＰＭＳＭとを１対１で設置する必要がある。
従って、ＰＭＳＭを用いた鉄道車両用駆動システムは、ＩＭを用いた鉄道車両用駆動システムに対して接触器が追加されるだけでなく、電力変換装置もＰＭＳＭ毎に設ける必要がある。すなわち、同期電動機駆動システムは誘導電動機駆動システムよりも効率が向上する反面、機器数が多く、装置の大型化、システムの高価格化が避けられなかった。【０００８】
ここで、ＰＭＳＭを用いた鉄道車両用駆動システムのより一層の普及を図るためには、ＩＭを用いた鉄道車両用駆動システムと同等まで装置外形を小型化し、低価格化を図ることが不可欠である。【０００９】
一方、過電圧保護による制御装置の停止や過電圧による主回路機器の破壊などが想定されるため、ＰＭＳＭを用いた鉄道車両用駆動システムにおいては、接触器を設ける必要があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の鉄道車両用駆動制御装置は、三相交流で駆動される永久磁石同期電動機の駆動制御を行う鉄道車両用駆動制御装置である。
電力変換部は、き電線を介して外部の電源から供給された電力を前記三相交流に変換して、Ｕ相交流電流ライン、Ｖ相交流電流ライン及びＷ相交流電流ラインを介して前記永久磁石同期電動機に供給する。
そして短絡接触部は、電力変換部と前記永久磁石同期電動機との間に設けられ、Ｕ相交流電流ライン、Ｖ相交流電流ライン及びＷ相交流電流ラインを互いに短絡する短絡状態とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１実施形態の鉄道車両用駆動制御装置の概要構成ブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態の処理フローチャートである。
【図３】図３は、第２実施形態の鉄道車両用駆動制御装置の概要構成ブロック図である。
【図４】図４は、第２実施形態の処理フローチャートである。
【図５】図５は、第３実施形態の鉄道車両用駆動制御装置の概要構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態の鉄道車両用駆動制御装置の概要構成ブロック図である。
鉄道車両用駆動制御装置１０は、図１に示すように、直流き電線１１（高電位側電源）から直流電力が供給されるパンタグラフ１２と、線路１３を介して接地（低電位側電源）された車輪１４と、の間に、遮断器１５、フィルタリアクトル１６及びフィルタコンデンサ１７が直列に接続されている。ここで、車輪１４とフィルタコンデンサ１７とを結ぶ直流電流ラインには、直流電流検出器１８が設けられている。
【００１３】
また、鉄道車両用駆動制御装置１０は、フィルタコンデンサ１７と並列に接続されるとともに、インバータとして構成されて直流電力を三相交流電力（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に変換する電力変換装置１９が備えられている。この電力変換装置１９には、永久磁石同期電動機（ＰＭＳＭ）２０が接続されている。ここで、電力変換装置１９のＵ相交流電流ライン２１Ｕには、Ｕ相電流を検出する第１交流電流検出器２３−１が設けられ、Ｗ相交流電流ライン２１Ｗには、Ｗ相電流を検出する第２交流電流検出器２３−２が設けられている。
【００１４】
さらにＵ相交流電流ライン２１ＵとＶ相交流電流ライン２１Ｖとの間には、Ｕ相交流電流ライン２１ＵとＶ相交流電流ライン２１Ｖとを短絡するための第１短絡接触器２２―１が接続され、Ｖ相交流電流ライン２１ＶとＷ相交流電流ライン２１Ｗとの間には、Ｖ相交流電流ライン２１ＶとＷ相交流電流ライン２１Ｗとを短絡するための第２短絡接触器２２―２が接続されている。
【００１５】
ここで、第１短絡接触器２２―１及び第２短絡接触器２２−２は、短絡接触部２３として機能しており、それぞれ常閉接点を有している。第１短絡接触器２２―１及び第２短絡接触器２２−２が常閉接点を有しているのは、フェイルセーフの観点から、何らかの理由により鉄道車両用駆動制御装置１０の制御系が制御不能状態に陥った場合でも安全側に状態を維持できるようにするためである。
これらの第１短絡接触器２２―１及び第２短絡接触器２２―２の役割、ひいては、短絡接触部２３の役割については後に詳述する。
さらにまた、鉄道車両用駆動制御装置１０は、鉄道車両用駆動制御装置１０を制御するコントローラ２４を備えている。
【００１６】
次にコントローラ２４の機能構成について説明する。
コントローラ２４は、マイクロコンピュータとして構成されており、コントローラ２４全体を制御する図示しないＭＰＵ、ＭＰＵの制御プログラムを含む各種データを不揮発的に記憶する図示しないＲＯＭと、ＭＰＵのワーキングエリアとして機能し、各種データを一時的に記憶する図示しないＲＡＭと、設定データ等の保持すべきデータを更新可能に記憶する図示しないフラッシュＲＯＭと、各種インタフェース動作を行う図示しないインタフェース部と、を備えている。
【００１７】
そしてコントローラ２４は、電流演算部２４ａとして機能し、直流電流検出器１８の出力信号、第１交流電流検出器２３-１の出力信号及び第２交流電流検出器２３―２の出力信号が入力され、直流電流ラインを流れる直流電流Ｉｄｃ、Ｕ相交流電流ライン２１Ｕを流れるＵ相電流Ｉｕ及びＷ相交流電流ライン２１Ｗを流れるＷ相電流Ｉｗを常時算出する。
【００１８】
また、コントローラ２４は、異常検知部２４ｂとして機能し、直流電流ＩＤＣ、Ｕ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗに基づいて電力変換装置１９の動作が異常であるか否かを検知して異常検知信号を出力する。
【００１９】
さらにコントローラ２４は、異常検知部の異常検知信号に基づいて、電力変換装置１９の異常が検出された場合には、短絡接触器２２−１、２２−２を制御する。
すなわちコントローラ２４は、Ｕ相交流電流ライン２１Ｕ、Ｖ相交流電流ライン２１Ｖ及びＷ相交流電流ライン２１Ｗを短絡させる開閉器制御指令部２４ｃとして機能する。
この結果、コントローラ２４は、実効的にＰＭＳＭ２０において発生した誘起電圧がフィルタコンデンサ１７に印加されるのを防止することができる。
【００２０】
次に第１実施形態の動作を説明する。
この場合において、遮断器１５は、閉状態（オン状態、接続状態）となっているものとする。
鉄道車両用駆動制御装置１０において、直流き電線１１から供給された直流電力は、パンタグラフ１２、遮断器１５、フィルタリアクトル１６及びフィルタコンデンサ１７を介して、電力変換装置１９の入力側に供給される。
【００２１】
電力変換装置１９は、電力変換装置１９を構成するスイッチング素子としての半導体素子（例えば、ＩＧＢＴ）のオン／オフを制御する。これにより、電力変換装置１９は、直流き電線１１から供給された直流電力をＰＭＳＭ２０を駆動するための所望の周波数及び電圧を有する三相交流電力に変換して出力する。
【００２２】
したがって、ＰＭＳＭ２０には、開閉器制御指令部２４ｃとして機能しているコントローラ２４の制御下で閉状態（オン状態）とされている短絡接触器２２−１、２２−２並びにＵ相交流電流ライン２１Ｕ、Ｖ相交流電流ライン２１Ｖ及びＷ相交流電流ライン２１Ｗを介して三相交流電力が供給される。
【００２３】
ところで、ＰＭＳＭ２０は、永久磁石を内蔵しているため回転子（ロータ）の回転とともに誘起電圧を発生させることとなる。しかしながら、通常動作状態においては、コントローラ２４が、ＰＭＳＭ２０の誘起電圧の瞬時値ピーク値がフィルタコンデンサ１７の電圧を超えないように電力変換装置１９を制御しているため、実効的に回生動作（フィルタコンデンサ１７の充電動作）がなされないようになっている。
【００２４】
しかしながら、電力変換装置１９の制御が停止した状態（異常状態）においては、ＰＭＳＭ２０において発生する誘起電圧の上昇を抑制できず、ひいては、回生動作、すなわち、フィルタコンデンサ１７の充電動作がなされて過電圧保護による制御装置（コントローラ２４）の停止や、過電圧に起因する主回路機器の損傷、破壊の虞が有り、正常な鉄道運行を妨げる要因となり得る。
【００２５】
そこで、本第１実施形態においては、電力変換装置１９の制御が停止した状態（異常状態）となり、ＰＭＳＭ２０の誘起電圧を制御できなくなった場合には、第１短絡接触器２２−１及び第２短絡接触器２２−２を閉状態（オン状態）として、Ｕ相交流電流ライン２１Ｕ、Ｖ相交流電流ライン２１Ｖ及びＷ相交流電流ライン２１Ｗを短絡させる。
【００２６】
この結果、電力変換装置１９の三相線電圧（交流電圧）を０Ｖとすることができ、回生動作がなされることはなく、上記問題を回避することができる。
さらに、電力変換装置１９を構成している半導体素子のスイッチング動作を停止し、遮断器１５によって直流き電線１１と電力変換装置１９を含む回路を切り離して、電力変換装置１９の直流側回路が短絡状態となるのを回避する。
【００２７】
次により詳細な動作を説明する。
図２は、第１実施形態の処理フローチャートである。
この場合において、通常、力行制御あるいは回生制御を行っている場合には、直流電流検出器１８が検出する直流電流Ｉｄｃ、第１交流電流検出器２３−１が検出する三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ、及び第２交流電流検出器２３−２が検出する三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗの全てが０Ａ以外の値となっている。
【００２８】
一方、力行制御あるいは回生制御を行っていない惰行走行時には、直流電流Ｉｄｃ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗは全て０Ａとなる。
ところで、上述したように、惰行走行時でもＰＭＳＭ２０の誘起電圧の上昇が発生する状態の場合には、電力変換装置１９を制御することにより、ＰＭＳＭ２０において発生した誘起電圧を打ち消すような電流を流す必要がある。したがって、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ及び三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗは、０Ａ以外の値を持つが、この交流電流は力率がほぼ零の状態における制御となるため無効電力となり直流電流Ｉｄｃは０Ａとなる。
【００２９】
以上のことから、まずコントローラ２４は、電流演算部２４ａとして機能し、常時、直流電流Ｉｄｃ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗをモニタリングする（ステップＳ１１）。
【００３０】
次に、コントローラ２４は、異常検知部２４ｂとして機能し、力行制御中または回生制御中のいずれでもない惰行走行中であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２の判別において、力行制御中または回生制御中のいずれかである場合には（ステップＳ１２；Ｎｏ）、処理を再びステップＳ１１に移行する。
【００３１】
ステップＳ１２の判別において、力行制御中または回生制御中のいずれでもない場合には（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、直流電流Ｉｄｃ≠０Ａ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ≠０Ａ、かつ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗ≠０Ａとなったか否かを判別する（ステップＳ１３）。
【００３２】
ステップＳ１３の判別において、直流電流Ｉｄｃ≠０Ａ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ≠０Ａ、かつ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗ≠０Ａとなっていない場合には（ステップＳ１３；Ｎｏ）、コントローラ２４は、処理を再びステップＳ１１に移行する。
【００３３】
ステップＳ１３の判別において、直流電流Ｉｄｃ≠０Ａ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ≠０Ａ、かつ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗ≠０Ａとなっている場合には（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、コントローラ２４は、開閉器制御指令部２４ｃとして機能し、第１短絡接触器２２−１及び第２短絡接触器２２−２を閉状態（オン状態）とする（ステップＳ１４）。
【００３４】
これにより、本第１実施形態によれば、Ｕ相交流電流ライン２１Ｕ、Ｖ相交流電流ライン２１Ｖ及びＷ相交流電流ライン２１Ｗを短絡され、電力変換装置１９の三相線電圧（交流電圧）を０Ｖとすることができ、ＰＭＳＭ誘起電圧による影響（予期しない回生動作）を避けることができる。
さらに本第１実施形態によれば、絶縁のための遮断器ではなく、短絡接触器を用いているため、絶縁を考慮する必要が無く、小型で低廉な鉄道車両用の駆動制御装置を提供することができる。
【００３５】
［２］第２実施形態
図３は、第２実施形態の鉄道車両用駆動制御装置の概要構成ブロック図である。
鉄道車両用駆動制御装置３０は、図３に示すように、交流き電線３１から交流電力が供給されるパンタグラフ３２と、線路３３を介して接地された車輪３４と、の間に、遮断器３５及びトランス３６の一次側巻線３６Ａが直列に接続されている。また、トランス３６の二次側巻線３６Ｂには、交流電流検出器３７が設けられている。
【００３６】
さらに、トランス３６の二次側巻線３６Ｂには、コンバータとして構成されて、一次側巻線３６Ａを介して、交流き電線３１から供給された交流電力を直流電力に変換する第１電力変換装置３８が設けられ、第１電力変換装置３８の出力側には、高調波電流を除去するためのフィルタコンデンサ３９が設けられている。
【００３７】
また、鉄道車両用駆動制御装置３０は、フィルタコンデンサ３９と並列に接続されるとともに、インバータとして構成されて第１電力変換装置３８が出力した直流電力を三相交流電力（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に変換する第２電力変換装置４０が備えられている。この第２電力変換装置４０には、永久磁石同期電動機（ＰＭＳＭ）４１が接続されている。ここで、第２電力変換装置４０のＵ相交流電流ライン４２Ｕには、Ｕ相電流を検出する第１交流電流検出器４３−１が設けられ、Ｗ相交流電流ライン４２Ｗには、Ｗ相電流を検出する第２交流電流検出器４３−２が設けられている。
【００３８】
さらにＵ相交流電流ライン４２ＵとＶ相交流電流ライン４２Ｖとの間には、Ｕ相交流電流ライン４２ＵとＶ相交流電流ライン４２Ｖとを短絡するための第１短絡接触器４４―１が接続され、Ｖ相交流電流ライン４２ＶとＷ相交流電流ライン４２Ｗとの間には、Ｖ相交流電流ライン４２ＶとＷ相交流電流ライン４２Ｗとを短絡するための第２短絡接触器４４―２が接続されている。
【００３９】
ここで、第１短絡接触器４４―１及び第２短絡接触器４４−２は、短絡接触部４４として機能しており、それぞれ常閉接点を有している。第１短絡接触器４４―１及び第２短絡接触器４４−２が常閉接点を有しているのは、第１実施形態と同様に、フェイルセーフの観点から、何らかの理由により鉄道車両用駆動制御装置３０の制御系が制御不能状態に陥った場合でも安全側に状態を維持できるようにするためである。
【００４０】
これらの第１短絡接触器４４―１及び第２短絡接触器４４―２の役割については後に詳述する。
さらにまた、鉄道車両用駆動制御装置３０は、鉄道車両用駆動制御装置３０を制御するコントローラ４５を備えている。
【００４１】
次にコントローラ４５の機能構成について説明する。
コントローラ４５は、第１実施形態のコントローラ２４と同様にマイクロコンピュータとして構成されている。
さらに、コントローラ４５は、電流演算部４５ａとして機能し、交流電流検出器３７の出力信号、第１交流電流検出器４３−１の出力信号及び第２交流電流検出器４３―２の出力信号が入力され、トランス３６の二次側巻線３６Ｂを流れる交流電流Ｉａｃ、Ｕ相交流電流ライン４２Ｕを流れるＵ相電流Ｉｕ１及びＷ相交流電流ライン４２Ｗを流れるＷ相電流Ｉｗ１を常時算出する。
【００４２】
また、コントローラ４５は、異常検知部４５ｂとして機能し、交流電流Ｉａｃ、Ｕ相電流Ｉｕ１及びＷ相電流Ｉｗ１に基づいて第２電力変換装置４０の動作が異常であるか否かを検知して異常検知信号を出力する。
【００４３】
さらにコントローラ４５は、異常検知部の異常検知信号に基づいて、第２電力変換装置４０の異常が検出された場合には、短絡接触器４４−１、４４−２を制御する。
すなわち、コントローラ４５は、Ｕ相交流電流ライン４２Ｕ、Ｖ相交流電流ライン４２Ｖ及びＷ相交流電流ライン４２Ｗを短絡させる開閉器制御指令部４５ｃとして機能する。
これによりコントローラ４５は、実効的にＰＭＳＭ４１において発生した誘起電圧がフィルタコンデンサ３９に印加されるのを防止する。
【００４４】
次に第２実施形態の詳細動作を説明する。
本第２実施形態においても、第１実施形態と同様の理由から、第２電力変換装置４０の制御が停止した状態（異常状態）となり、ＰＭＳＭ４１の誘起電圧を制御できなくなった場合には、第１短絡接触器４４−１及び第２短絡接触器４４−２を閉状態（オン状態）として、Ｕ相交流電流ライン４２Ｕ、Ｖ相交流電流ライン４２Ｖ及びＷ相交流電流ライン４２Ｗを短絡させる。
この結果、第２電力変換装置４０の三相線電圧（交流電圧）を０Ｖとすることができ、回生動作がなされることはない。
【００４５】
図４は、第２実施形態の処理フローチャートである。
この場合において、通常、力行制御あるいは回生制御を行っている場合には、交流電流検出器３７が検出する交流電流Ｉａｃ、第１交流電流検出器４３−１が検出する三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ、及び第２交流電流検出器４３−２が検出する三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗの全てが０Ａ以外の値となっている。
一方、力行制御あるいは回生制御を行っていない惰行走行時には、交流電流Ｉａｃ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗは全て０Ａとなる。
ところで、上述したように、惰行走行時でもＰＭＳＭ４１の誘起電圧上昇が発生する状態の場合には、第２電力変換装置４０を制御することにより、ＰＭＳＭ４１において発生した誘起電圧を打ち消すような電流を流す必要がある。従って、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ及び三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗは、０Ａ以外の値を持つが、この交流電流は力率がほぼ零の状態における制御となるため無効電力となり交流電流Ｉａｃは０Ａとなる。
以上のことから、まずコントローラ４５は、電流演算部４５ａとして機能し、常時、直流電流Ｉｄｃ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗをモニタリングする（ステップＳ２１）。
【００４６】
次に、コントローラ４５は、異常検知部４５ｂとして機能し、力行制御中または回生制御中のいずれでもない惰行走行中であるか否かを判別する（ステップＳ２２）。
ステップＳ２２の判別において、力行制御中または回生制御中のいずれかである場合には（ステップＳ２２；Ｎｏ）、処理を再びステップＳ２１に移行する。
次に、コントローラ４５は、異常検知部４５ｂとして機能し、力行制御中または回生制御中のいずれでもない惰行走行中に、交流電流Ｉａｃ≠０Ａ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ≠０Ａ、かつ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗ≠０Ａとなったか否かを判別する（ステップＳ２３）。
【００４７】
ステップＳ２３の判別において、交流電流Ｉａｃ≠０Ａ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ≠０Ａ、かつ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗ≠０Ａとなっていない場合には（ステップＳ２３；Ｎｏ）、コントローラ４５は、処理を再びステップＳ２１に移行する。
【００４８】
ステップＳ２３の判別において、交流電流Ｉａｃ≠０Ａ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ≠０Ａ、かつ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗ≠０Ａとなっている場合には（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、コントローラ４５は、開閉器制御指令部２４ｃとして機能し、第１短絡接触器２２−１及び第２短絡接触器２２−２を閉状態（オン状態）とする（ステップＳ２４）。
【００４９】
これにより、本第２実施形態によっても、Ｕ相交流電流ライン４２Ｕ、Ｖ相交流電流ライン４２Ｖ及びＷ相交流電流ライン４２Ｗを短絡され、電力変換装置１９の三相線電圧（交流電圧）を０Ｖとすることができ、ＰＭＳＭ誘起電圧による影響（予期しない回生動作）を避けることができる。
【００５０】
さらに本第２実施形態によれば、絶縁のための遮断器ではなく、短絡接触器を用いているため、絶縁を考慮する必要が無く、小型で低廉な鉄道車両用の駆動制御装置を提供することができる。
【００５１】
［３］第３実施形態
以上の各実施形態においては、短絡されたＵ相交流電流ライン４２Ｕ、Ｖ相交流電流ライン４２Ｖ及びＷ相交流電流ライン４２Ｗは電位的に浮いた状態となっていたが、本第３実施形態は、短絡されたＵ相交流電流ライン４２Ｕ、Ｖ相交流電流ライン４２Ｖ及びＷ相交流電流ライン４２Ｗを更に接地して、より電気的に安定とし、信頼性を向上する実施形態である。
【００５２】
図５は、第３実施形態の鉄道車両用駆動制御装置の概要構成ブロック図である。
図５において、図１の第１実施形態と異なる点は、短絡接触部２２に代えて、Ｗ相交流電流ライン２１Ｗとグランドとの間に第３短絡接触器２２−３を有する短絡接触部２２Ａを設けた点である。
【００５３】
次に第３実施形態の動作を説明する。
本第３実施形態において、まずコントローラ２４は、電流演算部２４ａとして機能し、常時、直流電流Ｉｄｃ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗをモニタリングする。
【００５４】
次に、コントローラ２４は、異常検知部２４ｂとして機能し、力行制御中または回生制御中のいずれでもない惰行走行中であるか否かを判別する。
そして、力行制御中または回生制御中のいずれかである場合には、処理を再び直流電流Ｉｄｃ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ及び三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗのモニタリングに移行する。
【００５５】
一方、コントローラ２４は、力行制御中または回生制御中のいずれでもない惰行走行中である場合には、異常検知部２４ｂとして機能し、直流電流Ｉｄｃ≠０Ａ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ≠０Ａ、かつ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗ≠０Ａとなったか否かを判別するし、交流電流Ｉａｃ≠０Ａ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ≠０Ａ、かつ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗ≠０Ａとなっていない場合には、コントローラ２４は、処理を再び直流電流Ｉｄｃ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ及び三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗのモニタリングに移行する。
【００５６】
また、コントローラ２４は、直流電流Ｉｄｃ≠０Ａ、三相線Ｕ相電流実効値Ｉｕ≠０Ａ、かつ、三相線Ｗ相電流実効値Ｉｗ≠０Ａとなっている場合には、開閉器制御指令部２４ｃとして機能し、第１短絡接触器２２−１、第２短絡接触器２２−２及び第３短絡接触器２２−３を閉状態（オン状態）とする。
【００５７】
これにより、本第３実施形態によれば、Ｕ相交流電流ライン２１Ｕ、Ｖ相交流電流ライン２１Ｖ及びＷ相交流電流ライン２１Ｗが短絡され、電力変換装置１９の三相線電圧（交流電圧）を０Ｖとすることができるとともに、Ｕ相交流電流ライン２１Ｕ、Ｖ相交流電流ライン２１Ｖ及びＷ相交流電流ライン２１Ｗは接地状態とされる。
したがって、ＰＭＳＭ誘起電圧による影響（予期しない回生動作）を避けつつ、Ｕ相交流電流ライン２１Ｕ、Ｖ相交流電流ライン２１Ｖ及びＷ相交流電流ライン２１Ｗを単に短絡している場合と比較し、短絡点の電位が定まるので、電気的に安定となり、信頼性を向上することができる。
【００５８】
さらに本第３実施形態によっても、絶縁のための遮断器ではなく、短絡接触器を用いているため、絶縁を考慮する必要が無く、小型で低廉な鉄道車両用の駆動制御装置を提供することができる。
【００５９】
［４］実施形態の変形例
以上の説明においては、交流電流検出に２個の電流検出器を用いていたが、三相全てに設置し３個の電流検出器を設置してもよい。
また、以上の説明においては、Ｕ相交流電流ラインとＶ相交流電流ラインと、を短絡する第１短絡接触器及びＶ相交流電流ラインとＷ相交流電流ラインと、を短絡する第２短絡接触器を設けていたが、Ｕ相交流電流ライン、Ｖ相交流電流ライン及びＷ相交流電流ラインのうち、いずれか二つの交流電流ラインを短絡可能とする第１短絡接触器と、二つの交流電流ライン以外の交流電流ラインと、第１短絡接触器により短絡可能とされた二つの交流電流ラインのいずれか一方と、を短絡可能とする第２短絡接触器と、を備えるようにしてもよい。
【００６０】
本実施形態の鉄道車両用駆動制御装置のコントローラで実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
【００６１】
また、本実施形態の鉄道車両用駆動制御装置のコントローラで実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の鉄道車両用駆動制御装置のコントローラで実行される制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成しても良い。
また、本実施形態の鉄道車両用駆動制御装置のコントローラで実行される制御プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【００６２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６３】
１０、３０    鉄道車両用駆動制御装置
１１    直流き電線
２０、４１    ＰＭＳＭ
１２    パンタグラフ
１３    線路
１４    車輪
１５    遮断器
１６    フィルタリアクトル
１７    フィルタコンデンサ
１８    直流電流検出器
１９    電力変換装置（電力変換部）
２１Ｕ、４２Ｕ  Ｕ相交流電流ライン
２１Ｖ、４２Ｖ  Ｖ相交流電流ライン
２１Ｗ、４２Ｗ  Ｗ相交流電流ライン
２２、２２Ａ、４４    短絡接触部
２２−１、４４−１    第１短絡接触器
２２−２、４４−２    第２短絡接触器
２２−３    第３短絡接触器
２３−１    第１交流電流検出器
２３−２    第２交流電流検出器
２４、４５    コントローラ
２４ａ、４５ａ  電流演算部
２４ｂ、４５ｂ  異常検知部
２４ｃ、４５ｃ  開閉器制御指令部
３０    鉄道車両用駆動制御装置
３１    交流き電線
３２    パンタグラフ
３３    線路
３４    車輪
３５    遮断器
３６    トランス
３６Ａ  一次側巻線
３６Ｂ  二次側巻線
３７    交流電流検出器
３８    第１電力変換装置（電力変換部、コンバータ）
３９    フィルタコンデンサ
４０    第２電力変換装置（電力変換部、インバータ）
４３−１    第１交流電流検出器
４３−２    第２交流電流検出器
【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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【国際調査報告】
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