(57)【要約】【課題】平滑コンデンサへの過渡的な電流を不必要に過電流検出して電動機回路開閉器を開放することを防止できる鉄道車両駆動制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】電源電圧を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流電圧（ｎは交流の相数を表す任意の数）に変換して車両を駆動する永久磁石電動機に交流電力を供給する電力変換手段と、前記電力変換手段の各相のアームまたはスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力を入力として過電流を検出する過電流検出手段を備え、前記過電流検出手段は、前記電流検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別値について、前記電力変換手段が動作している場合と停止している場合とで、過電流を検出する電流の判別値を変更することを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。【選択図】図１
2008086077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流電圧（ｎは交流の相数を表す任意の数）
に変換して車両を駆動する永久磁石電動機に交流電力を供給する電力変換手段と、
前記電力変換手段の各相のアームまたはスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検
出手段と、
前記電流検出手段の出力を入力として過電流を検出する過電流検出手段を備え、
前記過電流検出手段は、前記電流検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別
値について、前記電力変換手段が動作している場合と停止している場合とで、過電流を検
出する電流の判別値を変更することを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項２】
電源電圧を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流電圧（ｎは交流の相数を表す任意の数）
に変換して車両を駆動する永久磁石電動機に交流電力を供給する電力変換手段と、
前記電力変換手段と前記永久磁石電動機との間の回路の電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の出力を入力として前記電力変換手段の過電流を検出する過電流検出手
段を備え、
前記過電流検出手段は、前記電流検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別
値について、前記電力変換手段が動作している場合と停止している場合とで、過電流を検
出する電流の判別値を変更することを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項３】
電源電圧を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流電圧（ｎは交流の相数を表す任意の数）
に変換して車両を駆動する永久磁石電動機に交流電力を供給する電力変換手段と、
前記電力変換手段の各相のアームまたはスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検
出手段と、
前記電流検出手段の出力を入力として過電流を検出する過電流検出手段を備え、
前記過電流検出手段は、前記電流検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別
値について、前記アームまたはスイッチング素子に流れる電流の方向で異なる判別値とす
ることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載の鉄道車両駆動制御装置において、過電流検出手段は、電流検出手段
の出力と比較して過電流を検出する電流の判別値について、電力変換手段の各相のアーム
またはスイッチング素子に流れる電流の方向で異なる判別値を有し、さらに、少なくとも
電流の一方向の判別値について、即過電流を検出する第１の判別値と、予め設定された時
間を経過したことを条件に過電流を検出する第２の判別値とそれぞれ比較することを特徴
とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項５】
電源電圧を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流電圧（ｎは交流の相数を表す任意の数）
に変換して車両を駆動する交流電動機に交流電力を供給する電力変換手段を備え、
前記電力変換手段には、直流電圧を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流電圧に変換して
出力する第１の電力変換回路と、直流または交流の電源電圧を任意の直流電圧に変換して
前記第１の電力変換回路に電力を供給する第２の電力変換回路が内蔵されており、
前記第２の電力変換回路のアームまたはスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検
出手段と、
前記電流検出手段の出力を入力として過電流を検出する過電流検出手段を備え、
前記過電流検出手段は、前記電流検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別
値について、前記電力変換手段が動作している場合と停止している場合とで、過電流を検
出する電流の判別値を変更することを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項６】
電源電圧を任意の電圧と任意の周波数の交流電圧に変換して車両を駆動する交流電動機に
交流電力を供給する電力変換手段と、
前記電力変換手段と電源との間の回路に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の出力を入力として過電流を検出する過電流検出手段を備え、
前記過電流検出手段は、前記電流検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別
値について、前記電力変換手段が動作している場合と停止している場合とで、過電流を検
出する電流の判別値を変更することを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項７】
前記請求項１及び請求項２及び請求項５及び請求項６に記載の鉄道車両駆動制御装置にお
いて、
過電流検出手段は、電流検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別値につい
て、電力変換手段が停止している場合は第１の判別値と比較し、電力変換手段が動作して
いる場合は第２の判別値と比較することを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項８】
前記請求項１及び請求項２及び請求項５及び請求項６に記載の鉄道車両駆動制御装置にお
いて、
過電流検出手段は、電流検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別値につい
て、電力変換手段が動作している場合の判別値と、電力変換手段が停止している場合の判
別値を有し、
このうち少なくとも電力変換手段が停止している場合の判別値について、即過電流を検出
する第１の判別値と、予め設定された時間を経過したことを条件に過電流を検出する第２
の判別値とそれぞれ比較することを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項９】
前記請求項１及び請求項２及び請求項５及び請求項６に記載の鉄道車両駆動制御装置にお
いて、
過電流検出手段は、電流検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別値につい
て、電力変換手段が動作している場合は、即過電流を検出する第１の判別値と、予め設定
された時間を経過したことを条件に過電流を検出する第２の判別値とそれぞれ比較し、
電力変換手段が停止している場合は、即過電流を検出する第３の判別値と、予め設定され
た時間を経過したことを条件に過電流を検出する第４の判別値とそれぞれ比較することを
特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項１０】
電源電圧を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流電圧（ｎは交流の相数を表す任意の数）
に変換して車両を駆動する交流電動機に交流電力を供給する電力変換手段を備え、
前記電力変換手段には、直流電圧を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流電圧に変換して
出力する第１の電力変換回路と、直流または交流の電源電圧を任意の直流電圧に変換して
前記第１の電力変換回路に電力を供給する第２の電力変換回路が内蔵されており、
前記第２の電力変換回路のアームまたはスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検
出手段と、
前記電流検出手段の出力を入力として過電流を検出する過電流検出手段を備え、
前記過電流検出手段は、前記電流検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別
値について、前記アームまたはスイッチング素子に流れる電流の方向で異なる判別値とす
ることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項１１】
前記請求項１０に記載の鉄道車両駆動制御装置において、過電流検出手段は、電流検出手
段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別値について、電力変換手段の各相のアー
ムまたはスイッチング素子に流れる電流の方向で異なる判別値を有し、さらに、少なくと
も電流の一方向の判別値について、即過電流を検出する第１の判別値と、予め設定された
時間を経過したことを条件に過電流を検出する第２の判別値とそれぞれ比較することを特
徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項１２】
電源電圧を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流電圧（ｎは交流の相数を表す任意の数）
に変換して車両を駆動する永久磁石電動機に交流電力を供給する電力変換手段と、
当該電気車制御装置内を流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の出力に基づき過電流を検出することを特徴とする鉄道車両駆動制御装
置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を駆動源とした鉄道車両の駆動を制御するための、鉄道車両駆動制御装
置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の鉄道車両駆動制御装置の構成を図４９に示す。
【０００３】
１は直流電源である架線、２は集電器、３は直流回路遮断器、４は直流回路開閉器、５は
充電用開閉器、６は充電回路抵抗器、７は平滑リアクトル、８は車輪、９は帰線であるレ
ール、１０は電力変換手段、１２はチョッパ回路である第２の電力変換回路、１３Ａ、１
３Ｂはチョッパ回路のスイッチング素子、１５は平滑コンデンサ、１６は直流電圧検出手
段、２１は車両を駆動する永久磁石電動機、２２はインバータ回路である第１の電力変換
回路、２３Ｕ〜２３Ｚはインバータ回路のスイッチング素子、２５は電力変換手段と永久
磁石電動機との間の回路の電動機回路開閉器、２６Ｕ、２６Ｗは電動機回路に流れる電流
を検出するための電流検出手段である。
【０００４】
チョッパ回路である第２の電力変換回路１２は、スイッチング素子１３Ａ〜１３Ｂを内蔵
しており、この２個のスイッチング素子を任意にＯＮ・ＯＦＦ動作させることによって、
電源である架線から供給される直流電圧を任意の電圧の直流電圧に変換する機能を有して
いる。スイッチング素子１３Ａが設けられている第２の電力変換回路１２の入力側直流回
路正側端と出力側直流回路正側端の回路の部分、および、スイッチング素子１３Ｂが設け
られている第２の電力変換回路１２の入力側直流回路正側端と直流回路負側端の回路の部
分を、第２の電力変換回路１２のアームと呼称する。
【０００５】
インバータ回路である第１の電力変換回路２２は、スイッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚを内
蔵しており、この６個のスイッチング素子を任意にＯＮ・ＯＦＦ動作させることによって
、直流電圧を任意の電圧と任意の周波数の３相交流電圧に変換する機能を有している。ス
イッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚが設けられている回路の部分、つまり第１の電力変換回路
２２の図４９における記号ＰとＵの間、ＰとＶの間、ＰとＷの間、ＮとＵの間、ＮとＶの
間、ＮとＷの間の部分を、第１の電力変換回路２２のアームと呼称する。第１の電力変換
回路２２の電源である直流電圧は第２の電力変換回路１２によって供給される。
【０００６】
永久磁石電動機２１には、電力変換手段１０からＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流
Ｉｗの３相交流電力が供給される。またこのとき、それぞれの永久磁石電動機２１の各端
子には線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕが印加される。
【０００７】
直流回路遮断器３は、機能的には開閉器の一種であり、直流電源である架線と鉄道車両駆
動制御装置との間の回路の接続・切り離しをおこなう。
【０００８】
充電用開閉器５と充電回路抵抗器６は、電力変換回路を起動する前に第１の電力変換回路
２２と第２の電力変換回路１２の間の中間直流回路に設けた平滑コンデンサ１５を充電す
るためのものである。
【０００９】
平滑コンデンサ１５は、第２の電力変換回路１２から出力されて第１の電力変換回路２２
に供給される直流電圧を安定させる作用を持つ。
【００１０】
電動機回路開閉器２５は、電力変換手段１０と永久磁石電動機２１との間の３相交流回路
に設けられており、電力変換手段１０と永久磁石電動機２１との間の３相交流回路を投入
・開放するためのものである。
【００１１】
ここで、電動機回路開閉器２５は、鉄道車両を駆動する電動機として従来の誘導電動機に
代えて永久磁石電動機を適用する場合には、従来の誘導電動機用の鉄道車両駆動制御装置
に対して追加が必須になる部品である。
【００１２】
鉄道車両の場合、鉄道車両駆動制御装置が故障しても故障が発生した場所で停車したまま
でいることは同じ路線を走行する他の列車の運転を妨げる事になるので、最寄の駅まで、
または修理をおこなう車庫まで故障した列車を回送できる必要があるという、鉄道車両と
しての特殊な技術的要請がある。永久磁石電動機は、鉄道車両の駆動用電動機として従来
利用されていた誘導電動機と比較して電動機の効率が高いという長所を有している反面、
永久磁石電動機が回転していると永久磁石の磁束によって永久磁石電動機の端子に誘起電
圧が発生する。鉄道車両駆動制御装置の電力変換手段が内蔵しているスイッチング素子が
短絡モードで故障すると、永久磁石電動機の端子が短絡されて閉回路が構成されることに
なる。このため、永久磁石電動機が回転すると誘起電圧によって永久磁石電動機から故障
した電力変換手段に電流が流れ込み、損傷をさらに拡大してしまう。またこのとき、永久
磁石電動機と故障した電力変換手段との間の閉回路に流れる電流のために永久磁石電動機
にブレーキ力が発生する。よって、鉄道車両を回送することができなくなる。このため、
例えば、電力変換手段１０と永久磁石電動機２１の間に設けた電流検出手段２６Ｕ、２６
Ｗによって電力変換手段１０の出力電流に異常を検出するか、または直流電圧検出器１６
によって平滑コンデンサ１５に対する直流電圧に異常を検出するなどの方法によって、電
力変換手段が故障したことを保護機能が検出した場合に永久磁石電動機２１と電力変換手
段１０との間の回路を開放する必要がある。このために、例えば特許文献１に示すような
方式が提案され、電力変換手段と永久磁石電動機との間の回路に開閉器を設けている。
【００１３】
図５０は、図４９に示した従来技術の鉄道車両駆動制御装置の開閉器を投入・開放するた
めの制御部と制御回路の構成を示した図である。
【００１４】
１０１は制御回路電源、１０２は制御回路電源グラウンド、１０３は制御部である。
【００１５】
制御部１０３は、充電用開閉器５の投入と開放をおこなう充電用開閉器投入指令信号と、
直流回路開閉器４の投入と開放をおこなう交流回路開閉器投入指令信号と、電動機回路開
閉器２５の投入と開放をおこなう電動機回路開閉器投入指令信号とを出力する。
【００１６】
継電器１０６ａは、充電用開閉器５の駆動操作コイル１０５に電源を供給する制御回路で
あり制御部１０３からの充電用開閉器投入指令信号によって投入される。
【００１７】
継電器１０６ｂは、直流回路開閉器４の駆動操作コイル１０４に電源を供給する制御回路
であり制御部１０３からの直流回路開閉器投入指令信号によって投入される。
【００１８】
継電器１０６ｃは、電動機回路開閉器２５の駆動操作コイル１２５に電源を供給する制御
回路であり制御部１０３からの電動機回路開閉器投入指令信号によって投入される。
【００１９】
鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合や、走行中に保護機能が保護検知したために
一旦鉄道車両駆動制御装置を停止した後に再度運転を開始する場合には、まず、充電用開
閉器５を投入して中間直流回路に設けた平滑コンデンサ１５を充電する。充電用開閉器５
が投入されると、スイッチング素子１３Ａの逆並列ダイオードを経由して充電回路抵抗器
６で制限された電流によって平滑コンデンサ１５が充電される。平滑コンデンサ１５の充
電が完了した後に直流回路開閉器４が投入され、また電動機回路開閉器２５が投入される
とともに、充電用開閉器５が開放される。
【００２０】
直流回路開閉器４と電動機回路開閉器２５を投入するタイミングについては、充電回路抵
抗器６の抵抗値と平滑コンデンサ１５の静電容量から予め求められる充電時間を考慮して
、充電用開閉器５を投入した後に前記の充電時間が経過したことで、直流回路開閉器４と
電動機回路開閉器２５を投入するとともに充電用開閉器５を開放する。または別の方式と
して、直流電圧検出器１６の検出値を監視して平滑コンデンサ１５の電圧が予め設定され
た閾値を超えたときに直流回路開閉器４と電動機回路開閉器２５を投入するとともに充電
用開閉器５を開放しても良い。
【００２１】
直流回路開閉器４と電動機回路開閉器２５が投入されて鉄道車両駆動制御装置の回路が
構成された後、第１の電力変換回路２２と第２の電力変換回路１２はそれぞれが内蔵する
スイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦ動作を開始して起動する。
【特許文献１】特開平８−１８２１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、従来の鉄道車両駆動制御装置では、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始
する場合に、次のような問題があった。
【００２３】
永久磁石電動機は、回転子の回転にともなってその端子に永久磁石の磁束による誘起電
圧を発生する。つまり、鉄道車両の走行中には永久磁石電動機の端子には誘起電圧が発生
している。
【００２４】
走行中に鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合に、平滑コンデンサに予め充電さ
れている直流電圧Ｖｄｃが、永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ（図５１参
照）以上である時には、電動機回路開閉器を投入する瞬間に電力変換手段と永久磁石電動
機との間の回路に電流が流れることは無いため問題は起こらない。
【００２５】
一方、走行中に鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合に、平滑コンデンサに予め
充電されている直流電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍよりも
小さい時には、電動機回路開閉器を投入する瞬間に、回転している永久磁石電動機の端子
間の誘起電圧によって、永久磁石電動機から電力変換手段の第１の電力変換回路が内蔵し
ているスイッチング素子の逆並列ダイオードを介して、その逆並列ダイオードで整流され
た直流電圧まで平滑コンデンサを充電する過渡電流が流れる。この過渡電流の例を図５２
に示す。なおこの過渡電流は実際は永久磁石電動機の回転子の回転にともなって誘起され
る交流電圧による電流であるが、図５２では過渡電流の大きさとして直流量で表現してあ
る。この過渡電流によって鉄道車両駆動制御装置の保護機能が過電流を検出すると、制御
部は過電流になった回路の電動機回路開閉器を開放することとなり、鉄道車両駆動制御装
置を起動することができない。
【００２６】
工場などで使用される電動機を駆動する電力変換装置は、電動機が回転中に保護検知して
電力変換装置が停止した場合は、電動機が停止してから電力変換装置を再起動させる方法
をとることが可能である。
【００２７】
一方、鉄道車両の場合は、走行中に鉄道車両駆動制御装置が保護検知して停止した場合に
、いったん鉄道車両を停車させてから鉄道車両駆動制御装置を再起動させる方法は、同じ
路線を走行している他の車両の運転の妨げとなるので、鉄道車両をいったん停車させるこ
となく鉄道車両駆動制御装置を再起動できることが望ましい。つまり、鉄道車両駆動制御
装置では、車両の走行中つまり永久磁石電動機の回転中においても、鉄道車両駆動制御装
置を正常に起動できなくてはならないという鉄道車両特有の技術的課題がある。
【００２８】
また、鉄道車両駆動制御装置の電源は、一般的には架線（または、き電線）によって車両
に供給され、この電源電圧（架線電圧）は同じ路線を走行する他の車両の運転状態（加速
、または電力回生ブレーキ）や、または電源つまり変電所の負荷状態によって大きく変動
し、例として定格電圧の１割から２割程度の大きさの電圧が急変することもある。
【００２９】
鉄道車両駆動制御装置の電力変換手段が停止中に電源電圧が急上昇した場合には、平滑コ
ンデンサに充電されている電圧と、急上昇した電源電圧との差電圧のために、電源側（架
線側）から平滑コンデンサへ、過渡電流が流れる。この例を図５３に示す。
【００３０】
鉄道車両駆動制御装置は、この電源電圧（架線電圧）の変動に対しても、不必要な保護検
知をすることなく運転できなくてはならないという技術的課題がある。
【００３１】
本発明はこの技術的課題に鑑みてなされたもので、鉄道車両駆動制御装置が内蔵している
平滑コンデンサへの過渡的な電流を不必要に過電流検出して電動機回路開閉器を開放する
ことを防止できる鉄道車両駆動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】
【００３２】
かかる課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の鉄道車両駆動制御装置は、電
源電圧を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流電圧（ｎは交流の相数を表す任意の数）に
変換して車両を駆動する永久磁石電動機に交流電力を供給する電力変換手段と、前記電力
変換手段の各相のアームまたはスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と
、前記電流検出手段の出力を入力として過電流を検出する過電流検出手段を備え、前記過
電流検出手段は、前記電流検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別値につ
いて、前記電力変換手段が動作している場合と停止している場合とで、過電流を検出する
電流の判別値を変更することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の請求項２に記載の鉄道車両駆動制御装置は、電源電圧を任意の電圧と任
意の周波数のｎ相交流電圧（ｎは交流の相数を表す任意の数）に変換して車両を駆動する
永久磁石電動機に交流電力を供給する電力変換手段と、前記電力変換手段と前記永久磁石
電動機との間の回路の電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力を入力と
して前記電力変換手段の過電流を検出する過電流検出手段を備え、前記過電流検出手段は
、前記電流検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別値について、前記電力
変換手段が動作している場合と停止している場合とで、過電流を検出する電流の判別値を
変更することを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の請求項３に記載の鉄道車両駆動制御装置は、電源電圧を任意の電圧と任意
の周波数のｎ相交流電圧（ｎは交流の相数を表す任意の数）に変換して車両を駆動する永
久磁石電動機に交流電力を供給する電力変換手段と、前記電力変換手段の各相のアームま
たはスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力
を入力として過電流を検出する過電流検出手段を備え、前記過電流検出手段は、前記電流
検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別値について、前記アームまたはス
イッチング素子に流れる電流の方向で異なる判別値とすることを特徴とする。
【００３５】
また、本発明の請求項５に記載の鉄道車両駆動制御装置は、電源電圧を任意の電圧と任意
の周波数のｎ相交流電圧（ｎは交流の相数を表す任意の数）に変換して車両を駆動する交
流電動機に交流電力を供給する電力変換手段を備え、前記電力変換手段には、直流電圧を
任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流電圧に変換して出力する第１の電力変換回路と、直
流または交流の電源電圧を任意の直流電圧に変換して前記第１の電力変換回路に電力を供
給する第２の電力変換回路が内蔵されており、前記第２の電力変換回路のアームまたはス
イッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力を入力
として過電流を検出する過電流検出手段を備え、前記過電流検出手段は、前記電流検出手
段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別値について、前記電力変換手段が動作し
ている場合と停止している場合とで、過電流を検出する電流の判別値を変更することを特
徴とする。
【００３６】
また、本発明の請求項６に記載の鉄道車両駆動制御装置は、電源電圧を任意の電圧と任意
の周波数の交流電圧に変換して車両を駆動する交流電動機に電力を供給する電力変換手段
と、前記電力変換手段と電源との間の回路に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記
電流検出手段の出力を入力として過電流を検出する過電流検出手段を備え、前記過電流検
出手段は、前記電流検出手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別値について、
前記電力変換手段が動作している場合と停止している場合とで、過電流を検出する電流の
判別値を変更することを特徴とする。
【００３７】
また、本発明の請求項１０に記載の鉄道車両駆動制御装置は、電源電圧を任意の電圧と任
意の周波数のｎ相交流電圧（ｎは交流の相数を表す任意の数）に変換して車両を駆動する
交流電動機に交流電力を供給する電力変換手段を備え、前記電力変換手段には、直流電圧
を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流電圧に変換して出力する第１の電力変換回路と、
直流または交流の電源電圧を任意の直流電圧に変換して前記第１の電力変換回路に電力を
供給する第２の電力変換回路が内蔵されており、前記第２の電力変換回路のアームまたは
スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力を入
力として過電流を検出する過電流検出手段を備え、前記過電流検出手段は、前記電流検出
手段の出力と比較して過電流を検出する電流の判別値について、前記アームまたはスイッ
チング素子に流れる電流の方向で異なる判別値とすることを特徴とする。
【００３８】
また、本発明の請求項１２に記載の鉄道車両駆動制御装置は、電源電圧を任意の電圧と任
意の周波数のｎ相交流電圧（ｎは交流の相数を表す任意の数）に変換して車両を駆動する
永久磁石電動機に交流電力を供給する電力変換手段と、当該電気車制御装置内を流れる電
流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力に基づき過電流を検出することを
特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、平滑コンデンサへの過渡的な電流を不必要に過電流検出して電動機回路
開閉器を開放することを防止できる鉄道車両駆動制御装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態
の鉄道車両駆動制御装置の構成を示している。図１の各構成要素を以下に説明する。１は
直流電源である架線、２は集電器、３は直流回路遮断器、４は直流回路開閉器、５は充電
用開閉器、６は充電回路抵抗器、７は平滑リアクトル、８は車輪、９は帰線であるレール
、１０は電力変換手段、１２はチョッパ回路である第２の電力変換回路、１３Ａ、１３Ｂ
はチョッパ回路のスイッチング素子、１５は平滑コンデンサ、１６は直流電圧検出手段、
２１は車両を駆動する永久磁石電動機、２２はインバータ回路である第１の電力変換回路
、２３Ｕ〜２３Ｚはインバータ回路のスイッチング素子、２４Ｕ〜２４Ｚはインバータ回
路の各アームに流れる電流を検出するための電流検出手段、２５は電力変換手段と永久磁
石電動機との間の回路の電動機回路開閉器である。
【００４１】
第２の電力変換回路１２はチョッパ回路であり、スイッチング素子１３Ａと１３Ｂを内蔵
しており、この２個のスイッチング素子を任意にＯＮ・ＯＦＦ動作させることによって、
直流電源（架線１）から供給される直流電圧を任意の大きさの電圧の直流電圧に昇圧して
変換する機能を有している。スイッチング素子１３Ａが設けられている第２の電力変換回
路１２の入力側直流回路正側端と出力側直流回路正側端の回路の部分、および、スイッチ
ング素子１３Ｂが設けられている第２の電力変換回路１２の入力側直流回路正側端と直流
回路負側端の回路の部分を、第２の電力変換回路１２のアームと呼称する。第２の電力変
換回路１２で昇圧された直流電圧は、第１の電力変換回路２２の電源として供給される。
図１では、第１の電力変換回路が内蔵するスイッチング素子１３Ａと１３Ｂは、適用例と
して、逆並列に接続されたダイオードを内蔵したＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトラン
ジスタ）として記載しているが、電流を導通（ＯＮ）・阻止（ＯＦＦ）する機能を有した
素子であれば種類はＩＧＢＴに限定されない。また、ダイオードを内蔵しないＩＧＢＴを
適用してこれと逆並列に別構成要素のダイオードを接続した回路構成としても良い。
【００４２】
第１の電力変換回路２２はインバータ回路であり、スイッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚを内
蔵しており、この６個のスイッチング素子を任意にＯＮ・ＯＦＦ動作させることによって
、直流電圧を任意の電圧と任意の周波数の３相交流電圧に変換する機能を有している。ス
イッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚが設けられている回路の部分、つまり第１の電力変換回路
２２の図１における記号ＰとＵの間、ＰとＶの間、ＰとＷの間、ＮとＵの間、ＮとＶの間
、ＮとＷの間の部分を、第１の電力変換回路２２のアームと呼称する。図１では、スイッ
チング素子２３Ｕ〜２３Ｚは、適用例として、逆並列に接続されたダイオードを内蔵した
ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）として記載しているが、電流を導通（Ｏ
Ｎ）・阻止（ＯＦＦ）する機能を有した素子であれば種類はＩＧＢＴに限定されない。ま
た、ダイオードを内蔵しないＩＧＢＴを適用してこれと逆並列に別構成要素のダイオード
を接続した回路構成としても良い。
【００４３】
第１の電力変換回路２２の電源である直流電圧は第２の電力変換回路１２によって供給さ
れる。
【００４４】
第１の電力変換回路２２のスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦ動作の方法および第２の電力
変換回路１２のスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦ動作の方法については例えばパルス幅変
調方式などがあるが、周知の技術であるとともにどの方式を適用しても本発明の鉄道車両
駆動制御装置の実施の形態には影響しないため説明を省略する。
【００４５】
平滑コンデンサ１５は、第２の電力変換回路１２から出力されて第１の電力変換回路２２
に供給される直流電圧を安定させる作用を持つ。
【００４６】
永久磁石電動機２１は、その回転子が歯車などを介して駆動用車輪の車軸と接続されるか
、または回転子が駆動用車輪の車軸と直接接続されて鉄道車両を駆動するためのもので、
例えば永久磁石同期電動機や永久磁石補助形リラクタンス電動機であり、永久磁石を利用
し、それ故にその回転により誘起電圧を発生する方式の電動機である。永久磁石電動機２
１には電力変換手段１０からＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの３相交流電力
が供給される。またこのとき、永久磁石電動機２１のそれぞれの端子には線間電圧Ｖｕｖ
、Ｖｖｗ、Ｖｗｕが印加される。
【００４７】
直流回路遮断器３は、機能的には開閉器の一種であり、直流電源である架線と電力変換手
段１０との回路の接続・切り離しをおこなう。
【００４８】
充電用開閉器５と充電回路抵抗器６は、電力変換手段１０を起動する前に第２の電力変換
回路１２と第１の電力変換回路２２の間の中間直流回路に設けた平滑コンデンサ１５を充
電するためのものある。
【００４９】
平滑リアクトル７は、架線１から電力変換手段１０への電流を平滑する機能を有する。
【００５０】
電力変換手段１０を起動する前に充電用開閉器５が投入され、第２の電力変換回路１２が
内蔵しているスイッチング素子１３Ａの逆並列ダイオードを経由して充電回路抵抗器６で
制限された電流によって平滑コンデンサ１５を充電する。平滑コンデンサ１５の充電が完
了した後に直流回路開閉器４が投入され架線１と電力変換手段１０が接続される。架線１
と電力変換手段１０の間の回路が接続されるとともに充電用開閉器５が開放される。直流
回路開閉器４を投入するタイミングについては、例えば、充電回路抵抗器６の抵抗値と平
滑コンデンサ１５の静電容量から求められる充電時間を考慮して、充電用開閉器５を投入
した後に前記の充電時間が経過したことで直流回路開閉器４を投入する。
【００５１】
電動機回路開閉器２５は、電力変換手段１０と永久磁石電動機２１との間の回路を投入・
開放するためのものである。図１では、電動機回路開閉器の接触子は例として電力変換手
段１０と永久磁石電動機２１との間の３相交流回路の全ての相に接触子を設けた記載にし
てあるが、電動機回路開閉器２５は永久磁石電動機２１との間の３相回路を流れる電流を
防止するためのものであるから、３相のうちのいずれか２相に接触子を設けても良い。
【００５２】
図２は、図１に示した本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御
回路および過電流検出手段の構成例を示した図である。図２では、本発明の実施の形態の
動作を理解しやすくするために、制御部１０３へ入力および制御部１０３から出力される
信号として、本発明の実施の形態の動作の説明に関係する信号のみを記載している。
【００５３】
１０１は制御回路電源、１０２は制御回路電源グラウンド、１０３は制御部である。
【００５４】
１２４Ｕ〜１２４Ｚは電流検出手段２４Ｕ〜２４Ｚの検出値にあたる出力信号である。
【００５５】
１１６は直流電圧検出手段１６の検出値にあたる出力信号である。
【００５６】
継電器１０６ａは、充電用開閉器５の駆動操作コイル１０５に電源を供給する制御回路で
あり制御部１０３が出力する充電用開閉器投入指令信号によって投入される。
【００５７】
継電器１０６ｂは、直流回路開閉器４の駆動操作コイル１０４に電源を供給する制御回路
であり制御部１０３が出力する直流回路開閉器投入指令信号によって投入される。
【００５８】
継電器１０６ｃは、電動機回路開閉器２５の駆動操作コイル１２５に電源を供給する制御
回路であり制御部１０３が出力する電動機回路開閉器投入指令信号によって投入される。
【００５９】
制御部１０３は、鉄道車両駆動制御装置を起動する場合に、充電用開閉器投入指令信号お
よび直流回路開閉器投入指令信号を前述の手順で出力しこれら開閉器を投入するとともに
、電動機回路開閉器投入指令信号を出力して電動機回路開閉器を投入する。さらに第１の
電力変換回路２２の各スイッチング素子をＯＮ・ＯＦＦ動作させるためのゲート信号１２
３Ｕ〜１２３Ｚと、第２の電力変換回路１２の各スイッチング素子１３Ａ、１３ＢをＯＮ
・ＯＦＦ動作させるためのゲート信号１１３Ａ、１１３Ｂ、およびゲートスタート信号１
０７を出力する。
【００６０】
また、制御部１０３は、保護機能が電力変換手段の故障を検出した場合は、これら開閉器
の投入指令信号をオフして各開閉器の接触子を開放するとともに、各スイッチング素子へ
のゲート信号の出力を停止する。
【００６１】
過電流検出手段１０８は、鉄道車両駆動制御装置の保護機能の一つとして動作するもの
で、電流検出手段からの出力信号１２４Ｕ〜１２４Ｚを入力として、過電流信号１０９を
制御部１０３へ出力する。
【００６２】
図３は過電流検出手段１０８の機能を説明する図である。例として電流検出手段１２４
Ｕの出力信号に対する過電流の判別処理について説明する。
【００６３】
過電流検出手段１０８は、電流検出手段の出力信号である電流の大きさと、予め設定さ
れている過電流を検出する電流の判別値とを比較して、電流の大きさが過電流判別値Ｉｓ
ｅｔ以上であると過電流を検出して過電流信号１０９を出力する。過電流判別値Ｉｓｅｔ
は、ゲートスタート信号１０７が０（電力変換回路のスイッチング素子が全てＯＦＦ状態
）である時はＩｓｅｔ１の値が設定され、ゲートスタート信号１０７が１（電力変換回路
のスイッチング素子がＯＮ・ＯＦＦ動作中）である時はＩｓｅｔ２の値が設定されること
が本発明の特徴である。
【００６４】
ここで、図１に示した鉄道車両駆動制御装置はスイッチング素子に逆並列接続されたダイ
オードを内蔵したＩＧＢＴを適用した例であるが、この場合のスイッチング素子の電流耐
量は、スイッチング素子がＯＮ・ＯＦＦ動作している場合（電力変換回路が動作している
場合）はＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘで制約される。一方、永久磁石電動機は回転中に
永久磁石磁束による誘起電圧を発生するので、スイッチング素子が全てＯＦＦ状態の場合
（電力変換回路が停止状態の場合）は、前述のように平滑コンデンサの端子電圧Ｖｄｃよ
りも永久磁石電動機の誘起電圧Ｖｍが大きい場合に永久磁石電動機２１から平滑コンデン
サ１５へ流れる過渡電流（平滑コンデンサ１５を充電する電流）は、図４のように各アー
ムのダイオードを経て流れるので、スイッチング素子の電流耐量はダイオードの順方向電
流の電流耐量Ｉｄｍａｘで制約される。
【００６５】
ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘとダイオードの順方向電流の電流耐量Ｉｄｍａｘの大き
さが異なる場合、従来の鉄道車両駆動制御装置では、スイッチング素子を保護する目的の
過電流を判別する電流値を、電力変換回路の動作中・停止中に関わらず、常にＩｔｍａｘ
とＩｄｍａｘの小さい方の値以下に設定していた。
【００６６】
ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘとダイオードの順方向電流の電流耐量Ｉｄｍａｘの大き
さが異なっている場合で、
Ｉｄｍａｘ  ＞  Ｉｔｍａｘ        （式１）
であるとき、本発明を適用した鉄道車両駆動制御装置では、電力変換回路が動作中の過電
流判別値をＩｔｍａｘ以下であるＩｓｅｔ２の値に設定し、電力変換回路が停止中の過電
流判別値をＩｄｍａｘ以下であるＩｓｅｔ１の値に設定することができる。この機能によ
り、電力変換回路の停止中にスイッチング素子に流れる電流の制限を従来に比べて緩和で
き、不必要に保護を検出して電動機回路開閉器２５を開放することを防止することが可能
になる。
【００６７】
図５は本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段１０８の別
の構成例を示した図である。過電流検出手段１０８は、電流検出手段の出力信号である電
流の大きさの最大値と、予め設定されている過電流を検出する電流の判別値とを比較して
、電流の大きさが過電流判別値Ｉｓｅｔ以上であると過電流を検出して過電流信号１０９
を出力する。その他の構成要素および動作は、前述の図３の説明と同様である。
【００６８】
図１から図５で示した構成によって、本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置
においては、走行中に永久磁石電動機が回転して誘起電圧を発生している状態において電
動機回路開閉器を投入する場合に、平滑コンデンサへの過渡的な電流を不必要に過電流検
出して電動機回路開閉器を再度開放することを防止でき、鉄道車両駆動制御装置を円滑に
起動することが可能になる。
【００６９】
なお、図１に示した鉄道車両駆動制御装置では、電流検出手段２４Ｕ〜２４Ｚは、各スイ
ッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚの３相交流回路側に設けているが、電流検出手段２４Ｕ〜２
４Ｚは第１の電力変換回路２２の各アームに流れる電流を検出するためのものであるから
、図６に示した構成例のように、各アームのスイッチング素子２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗと
中間直流回路の正側回路との間、またスイッチング素子２３Ｘ、２３Ｙ、２３Ｚと中間直
流回路の負側回路との間に設けても良い。
【００７０】
また、図１および図６に示した鉄道車両駆動制御装置では、電流検出手段２４Ｕ〜２４Ｚ
は、各スイッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚと別の構成要素で設けているが、電流検出手段２
４Ｕ〜２４Ｚを各スイッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚに内蔵した構成としても良い。
【００７１】
さらに、図１に示した鉄道車両駆動制御装置の説明では、電動機回路開閉器２５の動作機
構がノーマルオープン（駆動操作コイルが無加圧のとき、接触子が開放状態になる機構）
の場合で説明している。電動機回路開閉器２５の動作機構がノーマルクローズ（駆動操作
コイルが無加圧のとき、接触子が投入状態になる機構）の場合は、制御部１０３から出力
される電動機回路開閉器投入指令信号が反転し、信号が無いとき電動機回路開閉器２５が
投入状態となり、信号が有るとき電動機回路開閉器２５が開放状態となる。その他の部分
の本発明の実施の形態の各構成要素の動作は前述の説明と同様である。
【００７２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図７に示す。本発明の第２の
実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、前述の本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動
制御装置に対して、過電流検出手段１０８の構成と動作が異なる。
【００７３】
過電流検出手段１０８は、電流検出手段２４Ｕ〜２４Ｚが検出した電流の大きさである
出力信号１２４Ｕ〜１２４Ｚと、予め設定されている過電流を検出する電流の判別値とを
比較して、電流の大きさが過電流判別値以上であると過電流を検出して過電流信号１０９
を出力する。
【００７４】
過電流判別値は、即過電流を検出する判別値Ｉｓｅｔと、予め設定された時素Ｔｓｅｔ１
を経過したことを条件として過電流を検出する判別値ＩｓｅｔＤが備えられている。即過
電流を検出する判別値Ｉｓｅｔは、ゲートスタート信号１０７が０（電力変換回路のスイ
ッチング素子が全てＯＦＦ状態）である時はＩｓｅｔ１の値が設定され、ゲートスタート
信号１０７が１（電力変換回路のスイッチング素子がＯＮ・ＯＦＦ動作中）である時はＩ
ｓｅｔ２の値が設定される。また、時素Ｔｓｅｔ１を経過したことを条件として過電流を
検出する判別値ＩｓｅｔＤは、ゲートスタート信号１０７が０である時はＩｓｅｔ３の値
が設定され、ゲートスタート信号１０７が１である時はＩｓｅｔ４の値が設定される。
【００７５】
ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘについて、短時間の電流に対する電流耐量ＩｔｍａｘＳと
連続した電流に対する電流耐量ＩｔｍａｘＣが異なる場合、およびダイオードの順方向電
流の電流耐量Ｉｄｍａｘについて、短時間の電流に対する電流耐量ＩｄｍａｘＳと連続し
た電流に対する電流耐量ＩｄｍａｘＣが異なる場合で、
ＩｔｍａｘＳ  ＞  ＩｔｍａｘＣ    （式２）
ＩｄｍａｘＳ  ＞  ＩｄｍａｘＣ
の性能を有している場合、本発明を適用した鉄道車両駆動制御装置では、即過電流を検出
する判別値Ｉｓｅｔについて、電力変換回路が停止中はＩｄｍａｘＳ以下であるＩｓｅｔ
１の値に設定し、電力変換回路が動作中はＩｔｍａｘＳ以下であるＩｓｅｔ２の値に設定
することができる。また、時素をもって過電流を検出する判別値ＩｓｅｔＤについて、電
力変換回路が停止中はＩｄｍａｘＣ以下であるＩｓｅｔ３の値に設定し、電力変換回路が
動作中はＩｔｍａｘＣ以下であるＩｓｅｔ４の値に設定することができる。この機能によ
り、電力変換回路に適用するスイッチング素子の電流耐量の性能を最大限に利用可能とな
り、スイッチング素子に流れる電流の制限を従来に比べて緩和でき、不必要に保護を検出
して電動機回路開閉器２５を開放することを防止することができる。
【００７６】
その他の構成要素と動作については、本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装
置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【００７７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図８と図９に示す。本発明の
第３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、前述の本発明の第１の実施の形態の鉄道車
両駆動制御装置に対して、ゲートスタート信号１０７が無いことと過電流検出手段１０８
の構成と動作が異なる。
【００７８】
過電流検出手段１０８は、電流検出手段２４Ｕ〜２４Ｚが検出した電流の大きさである
出力信号１２４Ｕ〜１２４Ｚと、予め設定されている過電流を検出する電流の判別値とを
比較して、電流の大きさが過電流判別値以上であると過電流を検出して過電流信号１０９
を出力する。
【００７９】
過電流判別値は、スイッチング素子に流れる正方向電流の大きさと比較する判別値Ｉｓｅ
ｔＦと、スイッチング素子に流れる負方向電流の大きさと比較するＩｓｅｔＲが備えられ
ていることが特徴である。ＩＧＢＴが導通状態（ＯＮ）の時に流れる電流方向を正方向と
し、逆並列に接続されたダイオードの順方向電流の方向を負方向としたとき、ＩＧＢＴの
電流耐量Ｉｔｍａｘとダイオードの順方向電流の電流耐量Ｉｄｍａｘの大きさが異なって
いる場合で、
Ｉｄｍａｘ  ＞  Ｉｔｍａｘ        （式３）
であるとき、本発明を適用した鉄道車両駆動制御装置では、過電流を検出する判別値を、
正方向電流と比較する判別値にＩｔｍａｘ以下であるＩｓｅｔＦの値に設定し、負方向電
流と比較する判別値にＩｄｍａｘ以下であるＩｓｅｔＲの値に設定することができる。こ
の機能により、電力変換回路のスイッチング素子に流れる電流の制限を従来に比べて緩和
でき、不必要に保護を検出して電動機回路開閉器２５を開放することを防止することが可
能になる。
【００８０】
その他の構成要素と動作については、本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装
置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【００８１】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図１０に示す。本発明の第４
の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、前述の本発明の第３の実施の形態の鉄道車両駆
動制御装置に対して、過電流検出手段１０８の構成と動作が異なる。
【００８２】
過電流検出手段１０８は、電流検出手段２４Ｕ〜２４Ｚが検出した電流の大きさである
出力信号１２４Ｕ〜１２４Ｚと、予め設定されている過電流を検出する電流の判別値とを
比較して、電流の大きさが過電流判別値以上であると過電流を検出して過電流信号１０９
を出力する。
【００８３】
過電流判別値は、スイッチング素子に流れる正方向電流の大きさと比較する判別値Ｉｓｅ
ｔＦと、スイッチング素子に流れる負方向電流の大きさと比較して即過電流を検出するＩ
ｓｅｔＲ１と、スイッチング素子に流れる負方向電流の大きさと比較して予め設定された
時素Ｔｓｅｔ１が経過したことを条件として過電流を検出するＩｓｅｔＲ２が備えられて
いることが特徴である。ＩＧＢＴが導通状態（ＯＮ）の時に流れる電流方向を正方向とし
、逆並列に接続されたダイオードの順方向電流の方向を負方向としたとき、ＩＧＢＴの電
流耐量Ｉｔｍａｘとダイオードの順方向電流の電流耐量Ｉｄｍａｘの大きさが異なってい
る場合で、かつ、ダイオードの順方向電流の短時間の電流に対する電流耐量ＩｄｍａｘＳ
と連続した電流に対する電流耐量ＩｄｍａｘＣの大きさが異なっている場合で、
ＩｄｍａｘＳ  ＞  ＩｄｍａｘＣ  ＞  Ｉｔｍａｘ    （式４）
のとき、本発明を適用した鉄道車両駆動制御装置では、過電流を検出する判別値を、正方
向電流と比較する判別値にＩｔｍａｘ以下であるＩｓｅｔＦの値に設定し、負方向電流と
比較して即過電流を検出する判別値にＩｄｍａｘＳ以下であるＩｓｅｔＲ１の値に設定し
、負方向電流と比較して時素をもって過電流を検出する判別値にＩｄｍａｘＣ以下である
ＩｓｅｔＲ２の値に設定することができる。この機能により、スイッチング素子の電流耐
量の性能を最大限に利用して電力変換回路のスイッチング素子に流れる電流の制限を従来
に比べて緩和でき、不必要に保護を検出して電動機回路開閉器２５を開放することを防止
することが可能になる。
【００８４】
その他の構成要素と動作については、本発明の第３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装
置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【００８５】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図１１に示す。本発明の第５
の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、図１に示した本発明の第１の実施の形態の鉄道
車両駆動制御装置と比較して、直流回路開閉器４、充電用開閉器５、充電回路抵抗器６の
構成が異なっており、直流回路開閉器４を充電回路抵抗器６と並列に接続し、充電用開閉
器５をこれらと直列となるように接続した構成になっている。充電用開閉器５は、平滑コ
ンデンサ１５の充電が完了した後も投入したままとなる。その他の部分の本発明の実施の
形態の構成要素と、各構成要素の動作は、本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御
装置同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【００８６】
なお、本発明の第５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成において、電流検出手
段２４Ｕ〜２４Ｚを図６に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に構成しても良い。
【００８７】
さらに、本発明の第５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成において、過電流検
出手段１０８を、本発明の第２から第４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様に構
成しても良い。
【００８８】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図１２に示す。本発明の第６
の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、図１に示した本発明の第１の実施の形態の鉄道
車両駆動制御装置と比較して、電動機回路開閉器２５について、第１の電動機回路開閉器
２５Ａと、第２の電動機回路開閉器２５Ｂをその接触子をそれぞれの相に対して直列に設
けた構成となっている。この構成の場合、図１と図２における電動機回路開閉器２５と、
電動機回路開閉器駆動操作コイル１２５と、継電器１０６ｃと、電動機回路開閉器投入指
令信号が、それぞれ、図１３に示したように、第１の電動機回路開閉器２５Ａと第２の電
動機回路開閉器２５Ｂに対応して２組ずつで構成されることになる。その他の構成要素と
動作は図１から図３と図５および図６に示した本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動
制御装置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【００８９】
なお、図１２では、第１の電動機回路開閉器２５Ａと第２の電動機回路開閉器２５Ｂの接
触子は例として第１の電力変換回路２２と永久磁石電動機２１との間の３相交流回路の全
ての相に接触子を設けた記載にしてあるが、第１の電動機回路開閉器２５Ａと第２の電動
機回路開閉器２５Ｂは３相交流回路を流れる電流を防止するためのものであるから、３相
のうちのいずれか２相に接触子を設けても良い。
【００９０】
また、本発明の第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成において、電流検出手段
２４Ｕ〜２４Ｚを図６に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に構成しても良い。
【００９１】
さらに、本発明の第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成において、過電流検
出手段１０８を、本発明の第２から第４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様に構
成しても良い。
【００９２】
また、本発明の第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成において、直流回路開
閉器４、充電用開閉器５、充電回路抵抗器６の構成を図１１に示した本発明の第５の実施
の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様に構成しても良い。
【００９３】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図１４に示す。本構成は、鉄
道車両駆動制御装置はインバータ回路である第１の電力変換回路と永久磁石電動機と電流
検出手段と電動機回路開閉器を組み合わせて１単位の駆動群として構成しており、第２の
電力変換回路１２が１台に対してこの駆動群を２組有した構成であり、以下それぞれ第１
駆動群と第２駆動群と呼称して説明する。
【００９４】
図１４において、３１は第１駆動群の永久磁石電動機、３２は第１駆動群のインバータ
回路、３４Ｕ〜３４Ｗは第１駆動群の電流検出手段、３５は第１駆動群の電動機回路開閉
器、４１は第２駆動群の永久磁石電動機、４２は第２駆動群のインバータ回路、４４Ｕ〜
４４Ｗは第２駆動群の電流検出手段、４５は第２駆動群の電動機回路開閉器である。
【００９５】
図１５は本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路の構成例
を示した図である。本図では、本発明の実施の形態の動作を理解しやすくするために、制
御部１０３へ入力および制御部１０３から出力される信号として、本発明の実施の形態の
動作の説明に関係する信号のみを記載している。
【００９６】
１３４Ｕ〜１３４Ｗは第１駆動群の電流検出手段３４Ｕ〜３４Ｗの検出値にあたる出力信
号、１４４Ｕ〜１４４Ｗは第２駆動群の電流検出手段４４Ｕ〜４４Ｗの検出値にあたる出
力信号、１３３Ｕ〜１３３Ｚは第１駆動群のインバータ回路の各スイッチング素子をＯＮ
・ＯＦＦ動作させるためのゲート信号、１４３Ｕ〜１４３Ｚは第２駆動群のインバータ回
路の各スイッチング素子をＯＮ・ＯＦＦ動作させるためのゲート信号である。
【００９７】
継電器１０６ｅは、第１駆動群の電動機回路開閉器３５の駆動操作コイル１３５に電源を
供給する制御回路であり制御部１０３が出力する第１駆動群の電動機回路開閉器投入指令
信号によって投入される。
【００９８】
継電器１０６ｆは、第２駆動群の電動機回路開閉器４５の駆動操作コイル１４５に電源を
供給する制御回路であり制御部１０３が出力する第２駆動群の電動機回路開閉器投入指令
信号によって投入される。
【００９９】
過電流検出手段１０８には、第１駆動群の電流検出手段３４Ｕ〜３４Ｗの検出値にあたる
出力信号１３４Ｕ〜１３４Ｗと、第２駆動群の電流検出手段４４Ｕ〜４４Ｗの検出値にあ
たる出力信号１４４Ｕ〜１４４Ｗおよび、ゲートスタート信号１０７が入力され、図３ま
たは図５に示した本発明の第１の実施の形態の過電流検出手段１０８と同様に、各アーム
の電流検出値に対して過電流判別値との比較によって過電流を検出し、そのＯＲ論理によ
って過電流信号１０９が出力される。
【０１００】
その他の構成要素および動作については図２および図３に示した本発明の第１の実施の形
態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路の構成例と同様であり、本発明の効果を同
様に得ることができる。
【０１０１】
なお、図１４に示した鉄道車両駆動制御装置では、駆動群を第１駆動群と第２駆動群の２
組を備えて１台の鉄道車両駆動制御装置が駆動制御をおこなう永久磁石電動機の数を２台
の構成として説明しているが、永久磁石電動機の数を２台から３台や４台に増やした場合
は、図１４の構成にさらに駆動群として第３駆動群、第４駆動群を追加した構成となる。
これは駆動群の数が増加したのみで、本発明の実施の形態における各構成要素の動作は同
様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【０１０２】
また、図１４では、第１駆動群の電動機回路開閉器３５と第２駆動群の電動機回路開閉器
４５の接触子は例として永久磁石電動機３１，４１への３相交流回路の全ての相に接触子
を設けた記載にしてあるが、電動機回路開閉器３５、４５は３相交流回路を流れる電流を
防止するためのものであるから、３相のうちのいずれか２相に接触子を設けても良い。
【０１０３】
さらに、図１４に示した第１駆動群の電動機回路開閉器３５と第２駆動群の電動機回路
開閉器４５は、前述の図８に示した本発明の第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と
同様に、それぞれの永久磁石電動機に対応する３相回路に、第１の電動機回路開閉器と第
２の電動機回路開閉器の２つを直列に設けて構成しても良い。
【０１０４】
また、図１４に示した鉄道車両駆動制御装置の構成において、電流検出手段３４Ｕ〜３４
Ｚ、４４Ｕ〜４４Ｚを図６に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に構成しても良い。
【０１０５】
さらに、図１４に示した鉄道車両駆動制御装置の構成において、過電流検出手段１０８
の内部の構成を、本発明の第２から第４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様に構
成しても良い。
【０１０６】
また、図１４に示した鉄道車両駆動制御装置の構成において、直流回路開閉器４、充電
用開閉器５、充電回路抵抗器６の構成を図１１に示した本発明の第５の実施の形態の鉄道
車両駆動制御装置と同様に構成しても良い。
【０１０７】
（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図１６に示す。本発明の第８
の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御
装置と比較して、第２の電力変換回路１２を有しておらず、平滑リアクトル７と平滑コン
デンサ１５が接続された構成である。
【０１０８】
図１７は、本発明の第８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および
過電流検出手段の構成例を示した図である。図２と比較すると、第２の電力変換回路１２
のスイッチング素子１３Ａ、１３Ｂへのゲート信号１１３Ａ、１１３Ｂが無い構成になっ
ている。
【０１０９】
その他の構成要素および動作については図１から図３と図５および図６に示した本発明の
第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路の構成例と同様であり、本
発明の効果を同様に得ることができる。
【０１１０】
なお、図１６では、電動機回路開閉器２５の接触子は例として永久磁石電動機２１への３
相交流回路の全ての相に接触子を設けた記載にしてあるが、電動機回路開閉器２５は３相
交流回路を流れる電流を防止するためのものであるから、３相のうちのいずれか２相に接
触子を設けても良い。
【０１１１】
また、図１６に示した電動機回路開閉器２５は、前述の本発明の第６の実施の形態の鉄
道車両駆動制御装置と同様に、それぞれの永久磁石電動機に対応する３相回路に、第１の
電動機回路開閉器と第２の電動機回路開閉器の２つを直列に設けて構成しても良い。
【０１１２】
また、図１６に示した鉄道車両駆動制御装置の構成において、電流検出手段２４Ｕ〜２４
Ｚを図６に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に構成しても良い。
【０１１３】
さらに、図１６に示した鉄道車両駆動制御装置の構成において、過電流検出手段１０８
の内部の構成を、本発明の第２から第４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様に構
成しても良い。
【０１１４】
また、図１６に示した鉄道車両駆動制御装置の構成において、直流回路開閉器４、充電
用開閉器５、充電回路抵抗器６の構成を図１１に示した本発明の第５の実施の形態の鉄道
車両駆動制御装置と同様に構成しても良い。
【０１１５】
さらに、図１６に示した鉄道車両駆動制御装置の構成において、永久磁石電動機２１と
第１の電力変換回路２２と電動機回路開閉器２５について、本発明の第７の実施の形態の
鉄道車両駆動制御装置と同様に、複数の駆動群で構成しても良い。
【０１１６】
（第９の実施の形態）
本発明の第９の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図１８に示す。前述の本発
明の第１から第８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成は、鉄道車両駆動制御装置
の電源（架線）が直流電圧の場合の構成例であるが、本発明の第９の実施の形態の鉄道車
両駆動制御装置の構成は、鉄道車両駆動制御装置の電源（架線）が交流電圧の場合の構成
例である。
【０１１７】
図１９は本発明の第９の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および
過電流検出手段の構成例である。
【０１１８】
６１は交流電源である架線、６２は交流回路遮断器、６３は変圧器の１次巻線、６４は
変圧器の２次巻線、６６は交流回路開閉器、６９は交流電流検出手段、１２はコンバータ
回路である第２の電力変換回路、１３Ｕ〜１３Ｙはコンバータ回路のスイッチング素子で
ある。継電器１０６ｇは、交流回路開閉器６６の駆動操作コイル１６６に電源を供給する
制御回路であり制御部１０３が出力する交流回路開閉器投入指令信号によって投入される
。
【０１１９】
コンバータ回路である第２の電力変換回路１２は、スイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙを内
蔵しており、この４個のスイッチング素子をゲート信号１１３Ｕ〜１１３Ｙによって任意
にＯＮ・ＯＦＦ動作させることによって、変圧器２次巻線６４から供給される電力変換手
段１０の電源である交流電圧を任意の大きさの電圧の直流電圧に変換する機能を有してい
る。図１８では、スイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙは、適用例として、逆並列に接続され
たダイオードを内蔵したＩＧＢＴとして記載しているが、電流を導通（ＯＮ）・阻止（Ｏ
ＦＦ）する機能を有した素子であれば種類はＩＧＢＴに限定されない。また、ダイオード
を内蔵しないＩＧＢＴを適用してこれと逆並列に別構成要素のダイオードを接続した回路
構成としても良い。
【０１２０】
インバータ回路である第１の電力変換回路２２の電源である直流電圧は第２の電力変換回
路１２によって供給される。
【０１２１】
コンバータ回路である第２の電力変換回路１２のスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦ動作の
方法については例えばパルス幅変調方式などがあるが、周知の技術であるとともにどの方
式を適用しても本発明の鉄道車両駆動制御装置の実施の形態には影響しないため説明を省
略する。
【０１２２】
充電用開閉器５と充電回路抵抗器６は、電力変換手段１０を起動する前に中間直流回路の
平滑コンデンサ１５を充電するためのものある。電力変換手段１０を起動する前に充電用
開閉器５が投入され、第２の電力変換回路１２が内蔵しているスイッチング素子１３Ｕ〜
１３Ｙの逆並列ダイオードを経由して充電回路抵抗器６で制限された電流によって平滑コ
ンデンサ１５を充電する。平滑コンデンサ１５の充電が完了した後に交流回路開閉器６６
が投入され変圧器２次巻線６４と第２の電力変換回路１２との間の交流回路が接続される
とともに充電用開閉器５が開放される。交流回路開閉器６６を投入するタイミングについ
ては、充電回路抵抗器６の抵抗値と平滑コンデンサ１５の静電容量から求められる充電時
間を考慮して、充電用開閉器５を投入した後に前記の充電時間が経過したことで交流回路
開閉器６６を投入する。または別の方式として、直流電圧検出器１６の検出値を監視して
平滑コンデンサ１５の電圧が予め設定された閾値を超えたときに交流回路開閉器６６を投
入する方式としても良い。
【０１２３】
その他の構成要素およびその動作については、本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆
動制御装置の制御部と制御回路の構成例と同様であり、本発明の効果を同様に得ることが
できる。
【０１２４】
（第１０の実施の形態）
図２０は、本発明の第１０の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置を示す図である。前述の
図１８に示した鉄道車両駆動制御装置の構成における充電用開閉器５は充電回路抵抗器６
と直列に構成しているが、本図に示す鉄道車両駆動制御装置の構成では、変圧器２次巻線
６４と第２の電力変換回路１２との間の交流回路の交流回路開閉器６６と反対側の相に充
電用開閉器５を設けた構成にしたものである。この構成の場合には、図１８に示した鉄道
車両駆動制御装置とは、充電用開閉器５が平滑コンデンサ１５の充電が完了した後も投入
したまま（開放しない）になることが動作として異なる。充電用開閉器５と交流回路開閉
器６６がともに投入されることで、変圧器２次巻線６４と第２の電力変換回路１２との間
の回路が接続されることになる。
【０１２５】
その他の構成要素と動作は前述の本発明の第９の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同
様である。
【０１２６】
（第１１の実施の形態）
本発明の第１１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図２１に示す。図１８に示
した鉄道車両駆動制御装置の構成と比較して充電回路抵抗器６が無い代わりに、変圧器３
次巻線６５と充電回路昇圧変圧器６７と充電用整流回路６８を設けた構成例である。
【０１２７】
変圧器３次巻線６５は変圧器２次巻線６４よりも小さい電圧を出力する巻線である。充
電回路昇圧変圧器６７は、変圧器３次巻線６５の交流電圧を昇圧するためのものである。
充電用整流回路６８は、充電回路昇圧変圧器６７の出力を整流して中間直流回路に直流電
圧を供給するためのものである。
【０１２８】
電力変換手段１０を起動する前に平滑コンデンサ１５を充電する場合、充電用開閉器５
を投入して変圧器３次巻線６５と充電回路昇圧変圧器６７とを接続することにより、充電
用整流回路６８を経て平滑コンデンサ１５が充電される。平滑コンデンサ１５の充電が完
了後、充電用開閉器５を開放して、交流回路開閉器６６を投入する。
【０１２９】
図２１に示す構成の鉄道車両駆動制御装置では、充電用開閉器５は変圧器３次巻線６５と
接続された電圧の低い回路に設けられており、充電用開閉器５が低電圧用の簡易で低廉な
開閉器で構成することが可能になる特徴がある。
【０１３０】
その他の構成要素および動作については、図１８に示した本発明の第９の実施の形態の
鉄道車両駆動制御装置と同様である。
【０１３１】
前述の第２から第８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置においても、電源である架線
が交流電圧の場合には、図１８と図２０および図２１と同様に、交流回路遮断器６２、１
次巻線６３および２次巻線６４を有する変圧器、交流回路開閉器６６等を設けて構成し、
第２の電力変換回路１２をコンバータ回路とすることで、同様に鉄道車両駆動制御装置を
構成することができる。
【０１３２】
（第１２の実施の形態）
図２２は、本発明の第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を示している。本
発明の第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、前述の本発明の第１の実施の形態
の鉄道車両駆動制御装置の構成と比較して、電流検出手段の構成が異なっており、電流検
出手段２４Ｕ〜２４Ｗを、第１の電力変換回路２２と永久磁石電動機２１との間の電動機
回路の各相に設けている。
【０１３３】
図２３と図２４は、図２２に示した本発明の第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置
の制御部と制御回路および過電流検出手段の構成例を示した図である。本図では、本発明
の実施の形態の動作を理解しやすくするために、制御部１０３へ入力および制御部１０３
から出力される信号として、本発明の実施の形態の動作の説明に関係する信号のみを記載
している。
【０１３４】
１２４Ｕ〜１２４Ｗは電流検出手段２４Ｕ〜２４Ｗの検出値にあたる出力信号である。
【０１３５】
過電流検出手段１０８は、電流検出手段の出力信号である電流の大きさと、予め設定さ
れている過電流を検出する電流の判別値とを比較して、電流の大きさが過電流判別値Ｉｓ
ｅｔ以上であると過電流を検出して過電流信号１０９を出力する。過電流判別値Ｉｓｅｔ
は、ゲートスタート信号１０７が０（電力変換回路のスイッチング素子が全てＯＦＦ状態
）である時はＩｓｅｔ１の値が設定され、ゲートスタート信号１０７が１（電力変換回路
のスイッチング素子がＯＮ・ＯＦＦ動作中）である時はＩｓｅｔ２の値が設定される。
【０１３６】
図２５は本発明の第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段１０８
の別の構成例を示した図である。過電流検出手段１０８は、電流検出手段の出力信号であ
る電流の大きさの最大値と、予め設定されている過電流を検出する電流の判別値とを比較
して、電流の大きさが過電流判別値Ｉｓｅｔ以上であると過電流を検出して過電流信号１
０９を出力する。その他の構成要素および動作は、前述の図２４の説明と同様である。
【０１３７】
その他の構成要素と動作については、前述の本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制
御装置と同様である。
【０１３８】
なお、図２２に示した鉄道車両駆動制御装置では、電流検出手段２４Ｕ〜２４Ｗは、第１
の電力変換回路２２と電動機回路開閉器２５との間の回路に設けているが、電流検出手段
２４Ｕ〜２４Ｗは電動機回路に流れる電流を検出するためのものであるから、電動機回路
開閉器２５と永久磁石電動機２１との間に設けても良い。
【０１３９】
（第１３の実施の形態）
本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図２６に示す。本発明の第
１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、前述の本発明の第１２の実施の形態の鉄道
車両駆動制御装置に対して、過電流検出手段１０８の構成と動作が異なる。
【０１４０】
過電流検出手段１０８は、電流検出手段２４Ｕ〜２４Ｗが検出した電流の大きさである
出力信号１２４Ｕ〜１２４Ｗと、予め設定されている過電流を検出する電流の判別値とを
比較して、電流の大きさが過電流判別値以上であると過電流を検出して過電流信号１０９
を出力する。
【０１４１】
過電流判別値は、即過電流を検出する判別値Ｉｓｅｔと、予め設定された時素Ｔｓｅｔ１
を経過したことを条件として過電流を検出する判別値ＩｓｅｔＤが備えられている。即過
電流を検出する判別値Ｉｓｅｔは、ゲートスタート信号１０７が０（電力変換回路のスイ
ッチング素子が全てＯＦＦ状態）である時はＩｓｅｔ１の値が設定され、ゲートスタート
信号１０７が１（電力変換回路のスイッチング素子がＯＮ・ＯＦＦ動作中）である時はＩ
ｓｅｔ２の値が設定される。また、時素Ｔｓｅｔ１を経過したことを条件として過電流を
検出する判別値ＩｓｅｔＤは、ゲートスタート信号１０７が０である時はＩｓｅｔ３の値
が設定され、ゲートスタート信号１０７が１である時はＩｓｅｔ４の値が設定される。
【０１４２】
その他の構成要素と動作については、本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装
置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【０１４３】
なお、本発明の第１２と第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成において、
図２２の電動機回路開閉器２５の接触子は例として永久磁石電動機２１への３相交流回路
の全ての相に接触子を設けた記載にしてあるが、電動機回路開閉器２５は３相交流回路を
流れる電流を防止するためのものであるから、３相のうちのいずれか２相に接触子を設け
ても良い。
【０１４４】
また、図２２に示した電動機回路開閉器２５は、前述の本発明の第６の実施の形態の鉄
道車両駆動制御装置と同様に、それぞれの永久磁石電動機に対応する３相回路に、第１の
電動機回路開閉器と第２の電動機回路開閉器の２つを直列に設けて構成しても良い。
【０１４５】
さらに、図２２に示した鉄道車両駆動制御装置の構成において、直流回路開閉器４、充
電用開閉器５、充電回路抵抗器６の構成を図１１に示した本発明の第５の実施の形態の鉄
道車両駆動制御装置と同様に構成しても良い。
【０１４６】
さらに、図２２に示した鉄道車両駆動制御装置の構成において、永久磁石電動機２１と
第１の電力変換回路２２と電動機回路開閉器２５について、本発明の第７の実施の形態の
鉄道車両駆動制御装置と同様に、複数の駆動群で構成しても良い。
【０１４７】
また、本発明の第１２と第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置においても、電源で
ある架線が交流電圧の場合には、前述の図１８と図２０および図２１と同様に、交流回路
遮断器６２、１次巻線６３および２次巻線６４を有する変圧器、交流回路開閉器６６等を
設けて構成し、第２の電力変換回路１２をコンバータ回路とすることで、同様に鉄道車両
駆動制御装置を構成することができる。
【０１４８】
（第１４の実施の形態）
図２７は、本発明の第１４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を示している。本
発明の第１４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、前述の本発明の第１の実施の形態
の鉄道車両駆動制御装置に対して、電流検出手段と過電流検出手段の構成と動作が異なる
。
【０１４９】
図２７において、１４Ａは第２の電力変換回路１２のスイッチング素子１３Ａを有するア
ームに流れる電流を検出するための電流検出手段である。２６Ｕと２６Ｗは第１の電力変
換手段２２と永久磁石電動機２１との間の回路の電流を検出するための電動機電流検出手
段である。その他の構成要素は、本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構
成要素と同一の要素について同一の符号を記載しており、その構成要素と動作は同様であ
る。
【０１５０】
第２の電力変換回路１２はチョッパ回路であり、スイッチング素子１３Ａと１３Ｂを内蔵
しており、この２個のスイッチング素子を任意にＯＮ・ＯＦＦ動作させることによって、
電源の直流電圧を任意の電圧の直流電圧に昇圧して変換する機能を有している。図２７で
は、スイッチング素子１３Ａ、１３Ｂは、適用例として、逆並列に接続されたダイオード
を内蔵したＩＧＢＴとして記載しているが、電流を導通（ＯＮ）・阻止（ＯＦＦ）する機
能を有した素子であれば種類はＩＧＢＴに限定されない。また、ダイオードを内蔵しない
ＩＧＢＴを適用してこれと逆並列に別構成要素のダイオードを接続した回路構成としても
良い。
【０１５１】
図２８と図２９は、本発明の第１４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部１０３
と制御回路および過電流検出手段１０８の構成を示す図である。過電流検出手段１０８は
、電流検出手段１４Ａが検出した電流の大きさである出力信号１１４Ａと、予め設定され
ている過電流を検出する電流の判別値とを比較して、電流の大きさが過電流判別値以上で
あると過電流を検出して過電流信号１０９を出力する。
【０１５２】
過電流検出手段１０８は、電流検出手段の出力信号である電流の大きさと、予め設定さ
れている過電流を検出する電流の判別値とを比較して、電流の大きさが過電流判別値Ｉｓ
ｅｔ以上であると過電流を検出して過電流信号１０９を出力する。過電流判別値Ｉｓｅｔ
は、ゲートスタート信号１０７が０（電力変換回路のスイッチング素子が全てＯＦＦ状態
）である時はＩｓｅｔ１の値が設定され、ゲートスタート信号１０７が１（電力変換回路
のスイッチング素子がＯＮ・ＯＦＦ動作中）である時はＩｓｅｔ２の値が設定される。
【０１５３】
鉄道車両駆動制御装置の電力変換回路の停止中に、電源である架線電圧が急上昇した場合
、平滑コンデンサ１５の電圧Ｖｄｃと架線電圧Ｖｓとの差電圧のために、図３０のように
、スイッチング素子１３Ａのダイオードを経て平滑コンデンサ１５へ過渡電流が流れる。
【０１５４】
ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘとダイオードの順方向電流の電流耐量Ｉｄｍａｘの大き
さが異なる場合、従来の鉄道車両駆動制御装置では、スイッチング素子を保護する目的の
過電流を判別する電流値を、電力変換回路の動作中・停止中に関わらず、常にＩｔｍａｘ
とＩｄｍａｘの小さい方の値以下に設定していた。
【０１５５】
ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘとダイオードの順方向電流の電流耐量Ｉｄｍａｘの大き
さが異なっている場合で、前述の式１のようにＩｄｍａｘ＞Ｉｔｍａｘであるとき、本発
明を適用した鉄道車両駆動制御装置では、電力変換回路が動作中の過電流判別値をＩｔｍ
ａｘ以下であるＩｓｅｔ２の値に設定し、電力変換回路が停止中の過電流判別値をＩｄｍ
ａｘ以下であるＩｓｅｔ１の値に設定することができる。この機能により、電力変換回路
の停止中にスイッチング素子に流れる電流の制限を従来に比べて緩和でき、不必要に保護
を検出して直流回路開閉器４を開放することを防止することが可能になる。
【０１５６】
なお、図２７に示した鉄道車両駆動制御装置では、電流検出手段１４Ａは、各スイッチン
グ素子１３Ａと別の構成要素で設けているが、電流検出手段１４Ａをスイッチング素子１
３Ａに内蔵した構成としても良い。
【０１５７】
その他の構成要素と動作については、前述の本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制
御装置と同様である。
【０１５８】
（第１５の実施の形態）
本発明の第１５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図３１に示す。本発明の第
１５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、前述の本発明の第１４の実施の形態の鉄道
車両駆動制御装置に対して、過電流検出手段１０８の構成と動作が異なる。
【０１５９】
過電流判別値は、即過電流を検出する判別値Ｉｓｅｔと、予め設定された時素Ｔｓｅｔ１
を経過したことを条件として過電流を検出する判別値ＩｓｅｔＤが備えられている。即過
電流を検出する判別値Ｉｓｅｔは、ゲートスタート信号１０７が０（電力変換回路のスイ
ッチング素子が全てＯＦＦ状態）である時はＩｓｅｔ１の値が設定され、ゲートスタート
信号１０７が１（電力変換回路のスイッチング素子がＯＮ・ＯＦＦ動作中）である時はＩ
ｓｅｔ２の値が設定される。また、時素Ｔｓｅｔ１を経過したことを条件として過電流を
検出する判別値ＩｓｅｔＤは、ゲートスタート信号１０７が０である時はＩｓｅｔ３の値
が設定され、ゲートスタート信号１０７が１である時はＩｓｅｔ４の値が設定される。
【０１６０】
ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘについて、短時間の電流に対する電流耐量ＩｔｍａｘＳと
連続した電流に対する電流耐量ＩｔｍｓｘＣが異なる場合、およびダイオードの順方向電
流の電流耐量Ｉｄｍａｘについて、短時間の電流に対する電流耐量ＩｄｍａｘＳと連続し
た電流に対する電流耐量ＩｄｍａｘＣが異なる場合で、前述の式２のような性能を有して
いる場合、本発明を適用した鉄道車両駆動制御装置では、即過電流を検出する判別値Ｉｓ
ｅｔについて、電力変換回路が停止中はＩｄｍａｘＳ以下であるＩｓｅｔ１の値に設定し
、電力変換回路が動作中はＩｔｍａｘＳ以下であるＩｓｅｔ２の値に設定することができ
る。また、時素をもって過電流を検出する判別値ＩｓｅｔＤについて、電力変換回路が停
止中はＩｄｍａｘＣ以下であるＩｓｅｔ３の値に設定し、電力変換回路が動作中はＩｔｍ
ａｘＣ以下であるＩｓｅｔ４の値に設定することができる。この機能により、第２の電力
変換回路１２に適用するスイッチング素子１３Ａの電流耐量の性能を最大限に利用可能と
なり、スイッチング素子１３Ａに流れる電流の制限を従来に比べて緩和でき、不必要に保
護を検出して直流回路開閉器４を開放することを防止することができる。
【０１６１】
その他の構成要素と動作については、本発明の第１４の実施の形態の鉄道車両駆動制御
装置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【０１６２】
（第１６の実施の形態）
本発明の第１６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図３２と図３３に示す。本
発明の第１６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、前述の本発明の第１４の実施の形
態の鉄道車両駆動制御装置に対して、ゲートスタート信号１０７が無い点と過電流検出手
段１０８の構成と動作が異なる。
【０１６３】
過電流判別値は、スイッチング素子１３Ａに流れる正方向電流の大きさと比較する判別値
ＩｓｅｔＦと、スイッチング素子１３Ａに流れる負方向電流の大きさと比較するＩｓｅｔ
Ｒが備えられていることが特徴である。ＩＧＢＴが導通状態（ＯＮ）の時に流れる電流方
向を正方向とし、逆並列に接続されたダイオードの順方向電流の方向を負方向としたとき
、ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘとダイオードの順方向電流の電流耐量Ｉｄｍａｘの大き
さが異なっている場合で、前述の式３の性能を有している場合、本発明を適用した鉄道車
両駆動制御装置では、過電流を検出する判別値を、正方向電流と比較する判別値にＩｔｍ
ａｘ以下であるＩｓｅｔＦの値に設定し、負方向電流と比較する判別値にＩｄｍａｘ以下
であるＩｓｅｔＲの値に設定することができる。この機能により、第２の電力変換回路１
２のスイッチング素子１３Ａに流れる電流の制限を従来に比べて緩和でき、不必要に保護
を検出して直流回路開閉器４を開放することを防止することが可能になる。
【０１６４】
その他の構成要素と動作については、本発明の第１４の実施の形態の鉄道車両駆動制御
装置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【０１６５】
（第１７の実施の形態）
本発明の第１７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図３４に示す。本発明の第
１７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、前述の本発明の第１６の実施の形態の鉄道
車両駆動制御装置に対して、過電流検出手段１０８の構成と動作が異なる。
【０１６６】
過電流判別値は、スイッチング素子１３Ａに流れる正方向電流の大きさと比較する判別値
ＩｓｅｔＦと、スイッチング素子１３Ａに流れる負方向電流の大きさと比較して即過電流
を検出するＩｓｅｔＲ１と、スイッチング素子１３Ａに流れる負方向電流の大きさと比較
して予め設定された時素Ｔｓｅｔ１が経過したことを条件として過電流を検出するＩｓｅ
ｔＲ２が備えられていることが特徴である。ＩＧＢＴが導通状態（ＯＮ）の時に流れる電
流方向を正方向とし、逆並列に接続されたダイオードの順方向電流の方向を負方向とした
とき、ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘとダイオードの順方向電流の電流耐量Ｉｄｍａｘの
大きさが異なっている場合で、かつ、ダイオードの順方向電流の短時間の電流に対する電
流耐量ＩｄｍａｘＳと連続した電流に対する電流耐量ＩｄｍａｘＣの大きさが異なってい
る場合で、前述の式４の性能を有している場合、本発明を適用した鉄道車両駆動制御装置
では、過電流を検出する判別値を、正方向電流と比較する判別値にＩｔｍａｘ以下である
ＩｓｅｔＦの値に設定し、負方向電流と比較して即過電流を検出する判別値にＩｄｍａｘ
Ｓ以下であるＩｓｅｔＲ１の値に設定し、負方向電流と比較して時素をもって過電流を検
出する判別値にＩｄｍａｘＣ以下であるＩｓｅｔＲ２の値に設定することができる。この
機能により、スイッチング素子１３Ａの電流耐量の性能を最大限に利用して第２の電力変
換回路１２のスイッチング素子１３Ａに流れる電流の制限を従来に比べて緩和でき、不必
要に保護を検出して直流回路開閉器４を開放することを防止することが可能になる。
【０１６７】
その他の構成要素と動作については、本発明の第１４の実施の形態の鉄道車両駆動制御
装置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【０１６８】
なお、本発明の第１４から第１７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置で示した、電流
検出手段１４Ａおよび過電流検出手段１０８の構成は、前述の本発明の第１から第８の実
施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成に追加の構成要素として設けて、鉄道車両駆動制
御装置を構成することが可能である。
【０１６９】
（第１８の実施の形態）
本発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図３５に示す。前述の本
発明の第９の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成と比較して、電流検出手段と過電
流検出手段の構成が異なっている。
【０１７０】
図３６と図３７は本発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御
回路および過電流検出手段の構成例である。
【０１７１】
１２はコンバータ回路である第２の電力変換回路、１３Ｕ〜１３Ｙはコンバータ回路の
スイッチング素子、１４Ｕ〜１４Ｙはコンバータ回路のスイッチング素子に流れる電流を
検出するための電流検出手段、２６Ｕと２６Ｗは第１の電力変換手段２２と永久磁石電動
機２１との間の回路の電流を検出するための電動機電流検出手段である。
【０１７２】
コンバータ回路である第２の電力変換回路１２は、スイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙを内
蔵しており、この４個のスイッチング素子をゲート信号１１３Ｕ〜１１３Ｙによって任意
にＯＮ・ＯＦＦ動作させることによって、変圧器２次巻線６４から供給される電力変換手
段１０の電源である交流電圧を任意の大きさの電圧の直流電圧に変換する機能を有してい
る。図１４では、スイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙは、適用例として、逆並列に接続され
たダイオードを内蔵したＩＧＢＴとして記載しているが、電流を導通（ＯＮ）・阻止（Ｏ
ＦＦ）する機能を有した素子であれば種類はＩＧＢＴに限定されない。また、ダイオード
を内蔵しないＩＧＢＴを適用してこれと逆並列に別構成要素のダイオードを接続した回路
構成としても良い。
【０１７３】
過電流検出手段１０８は、電流検出手段１４Ｕ〜１４Ｙが検出した電流の大きさである出
力信号１１４Ｕ〜１１４Ｙと、予め設定されている過電流を検出する電流の判別値とを比
較して、電流の大きさが過電流判別値以上であると過電流を検出して過電流信号１０９を
出力する。
【０１７４】
過電流検出手段１０８は、電流検出手段の出力信号である電流の大きさと、予め設定さ
れている過電流を検出する電流の判別値とを比較して、電流の大きさが過電流判別値Ｉｓ
ｅｔ以上であると過電流を検出して過電流信号１０９を出力する。過電流判別値Ｉｓｅｔ
は、ゲートスタート信号１０７が０（電力変換回路のスイッチング素子が全てＯＦＦ状態
）である時はＩｓｅｔ１の値が設定され、ゲートスタート信号１０７が１（電力変換回路
のスイッチング素子がＯＮ・ＯＦＦ動作中）である時はＩｓｅｔ２の値が設定される。
【０１７５】
鉄道車両駆動制御装置の電力変換回路の停止中に、電源である架線電圧が急上昇した場合
、平滑コンデンサ１５の電圧Ｖｄｃと架線電圧Ｖｓとの差電圧のために、スイッチング素
子１３Ｕ〜１３Ｙのダイオードを経て平滑コンデンサ１５へ過渡電流が流れる。
【０１７６】
ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘとダイオードの順方向電流の電流耐量Ｉｄｍａｘの大き
さが異なっている場合で、前述の式１の性能を有する場合、本発明を適用した鉄道車両駆
動制御装置では、電力変換回路が動作中の過電流判別値をＩｔｍａｘ以下であるＩｓｅｔ
２の値に設定し、電力変換回路が停止中の過電流判別値をＩｄｍａｘ以下であるＩｓｅｔ
１の値に設定することができる。この機能により、第２の電力変換回路１２の停止中にス
イッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙに流れる電流の制限を従来に比べて緩和でき、不必要に保
護を検出して交流回路開閉器６６を開放することを防止することが可能になる。
【０１７７】
図３８は本発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段１０８
の別の構成例を示した図である。過電流検出手段１０８は、電流検出手段の出力信号であ
る電流の大きさの最大値と、予め設定されている過電流を検出する電流の判別値とを比較
して、電流の大きさの最大値が過電流判別値Ｉｓｅｔ以上であると過電流を検出して過電
流信号１０９を出力する。その他の構成要素および動作は、前述の図３７の説明と同様で
ある。
【０１７８】
なお、図３５に示した鉄道車両駆動制御装置では、電流検出手段１４Ｕ〜１４Ｙは、各ス
イッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙと別の構成要素で設けているが、電流検出手段１４Ｕ〜１
４Ｙをスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙに内蔵した構成としても良い。
【０１７９】
また、図３５に示した鉄道車両駆動制御装置では、電流検出手段１４Ｕ〜１４Ｙは、各ス
イッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙの交流回路側に設けているが、電流検出手段１４Ｕ〜１４
Ｙは第２の電力変換回路１２の各アームに流れる電流を検出するためのものであるから、
図３９に示した構成例のように、各アームのスイッチング素子１３Ｕ、１３Ｖと中間直流
回路の正側回路との間、またスイッチング素子１３Ｘ、１３Ｙと中間直流回路の負側回路
との間に設けても良い。
【０１８０】
その他の構成要素と動作については、前述の本発明の第９の実施の形態の鉄道車両駆動制
御装置と同様である。
【０１８１】
（第１９の実施の形態）
本発明の第１９の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段１０８の構成を図
４０に示す。本発明の第１９の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、前述の本発明の第
１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置に対して、過電流検出手段１０８の構成と動作
が異なる。
【０１８２】
過電流判別値は、即過電流を検出する判別値Ｉｓｅｔと、予め設定された時素Ｔｓｅｔ１
を経過したことを条件として過電流を検出する判別値ＩｓｅｔＤが備えられている。即過
電流を検出する判別値Ｉｓｅｔは、ゲートスタート信号１０７が０（電力変換回路のスイ
ッチング素子が全てＯＦＦ状態）である時はＩｓｅｔ１の値が設定され、ゲートスタート
信号１０７が１（電力変換回路のスイッチング素子がＯＮ・ＯＦＦ動作中）である時はＩ
ｓｅｔ２の値が設定される。また、時素Ｔｓｅｔ１を経過したことを条件として過電流を
検出する判別値ＩｓｅｔＤは、ゲートスタート信号１０７が０である時はＩｓｅｔ３の値
が設定され、ゲートスタート信号１０７が１である時はＩｓｅｔ４の値が設定される。
【０１８３】
ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘについて、短時間の電流に対する電流耐量ＩｔｍａｘＳと
連続した電流に対する電流耐量ＩｔｍａｘＣが異なる場合、およびダイオードの順方向電
流の電流耐量Ｉｄｍａｘについて、短時間の電流に対する電流耐量ＩｄｍａｘＳと連続し
た電流に対する電流耐量ＩｄｍａｘＣが異なる場合で、前述の式２の性能を有している場
合、本発明を適用した鉄道車両駆動制御装置では、即過電流を検出する判別値Ｉｓｅｔに
ついて、電力変換回路が停止中はＩｄｍａｘＳ以下であるＩｓｅｔ１の値に設定し、電力
変換回路が動作中はＩｔｍａｘＳ以下であるＩｓｅｔ２の値に設定することができる。ま
た、時素をもって過電流を検出する判別値ＩｓｅｔＤについて、電力変換回路が停止中は
ＩｄｍａｘＣ以下であるＩｓｅｔ３の値に設定し、電力変換回路が動作中はＩｔｍａｘＣ
以下であるＩｓｅｔ４の値に設定することができる。
【０１８４】
その他の構成要素と動作については、本発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御
装置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【０１８５】
（第２０の実施の形態）
本発明の第２０の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図４１と図４２に示す。本
発明の第２０の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、前述の本発明の第１８の実施の形
態の鉄道車両駆動制御装置に対して、ゲートスタート信号１０７が無い点と過電流検出手
段１０８の構成と動作が異なる。
【０１８６】
過電流判別値は、スイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙに流れる正方向電流の大きさと比較す
る判別値ＩｓｅｔＦと、スイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙに流れる負方向電流の大きさと
比較するＩｓｅｔＲが備えられていることが特徴である。ＩＧＢＴが導通状態（ＯＮ）の
時に流れる電流方向を正方向とし、逆並列に接続されたダイオードの順方向電流の方向を
負方向としたとき、ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘとダイオードの順方向電流の電流耐量
Ｉｄｍａｘの大きさが異なっている場合で、前述の式３の性能を有している場合、本発明
を適用した鉄道車両駆動制御装置では、過電流を検出する判別値を、正方向電流と比較す
る判別値にＩｔｍａｘ以下であるＩｓｅｔＦの値に設定し、負方向電流と比較する判別値
にＩｄｍａｘ以下であるＩｓｅｔＲの値に設定することができる。
【０１８７】
その他の構成要素と動作については、本発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御
装置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【０１８８】
（第２１の実施の形態）
本発明の第２１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成を図４３に
示す。本発明の第２１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、前述の本発明の第２０の
実施の形態の鉄道車両駆動制御装置に対して、過電流検出手段１０８の構成と動作が異な
る。
【０１８９】
過電流判別値は、スイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙに流れる正方向電流の大きさと比較す
る判別値ＩｓｅｔＦと、スイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙに流れる負方向電流の大きさと
比較して即過電流を検出するＩｓｅｔＲ１と、スイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙに流れる
負方向電流の大きさと比較して予め設定された時素Ｔｓｅｔ１が経過したことを条件とし
て過電流を検出するＩｓｅｔＲ２が備えられていることが特徴である。ＩＧＢＴが導通状
態（ＯＮ）の時に流れる電流方向を正方向とし、逆並列に接続されたダイオードの順方向
電流の方向を負方向としたとき、ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘとダイオードの順方向電
流の電流耐量Ｉｄｍａｘの大きさが異なっている場合で、かつ、ダイオードの順方向電流
の短時間の電流に対する電流耐量ＩｄｍａｘＳと連続した電流に対する電流耐量Ｉｄｍａ
ｘＣの大きさが異なっている場合で、前述の式４の性能を有している場合、本発明を適用
した鉄道車両駆動制御装置では、過電流を検出する判別値を、正方向電流と比較する判別
値にＩｔｍａｘ以下であるＩｓｅｔＦの値に設定し、負方向電流と比較して即過電流を検
出する判別値にＩｄｍａｘＳ以下であるＩｓｅｔＲ１の値に設定し、負方向電流と比較し
て時素をもって過電流を検出する判別値にＩｄｍａｘＣ以下であるＩｓｅｔＲ２の値に設
定することができる。
【０１９０】
その他の構成要素と動作については、本発明の第２０の実施の形態の鉄道車両駆動制御
装置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【０１９１】
なお、本発明の第１８から第２１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置で示した、電流
検出手段１４Ｕ〜１４Ｙおよび過電流検出手段１０８の構成は、前述の本発明の第９から
第１１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成に追加の構成要素として設けて、鉄道
車両駆動制御装置を構成することが可能である。
【０１９２】
（第２２の実施の形態）
本発明の第２２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図４４に示す。前述の本
発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成と比較して、電流検出手段と過
電流検出手段の構成が異なっている。
【０１９３】
図４５と図４６は本発明の第２２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御
回路および過電流検出手段の構成例である。
【０１９４】
１４Ｖは変圧器２次巻線６４と第２の電力変換回路の間の交流回路に流れる電流を検出
するための電流検出手段である。
【０１９５】
過電流検出手段１０８は、電流検出手段１４Ｖが検出した電流の大きさである出力信号１
１４Ｖと、予め設定されている過電流を検出する電流の判別値とを比較して、電流の大き
さが過電流判別値以上であると過電流を検出して過電流信号１０９を出力する。
【０１９６】
過電流検出手段１０８は、電流検出手段の出力信号である電流の大きさと、予め設定さ
れている過電流を検出する電流の判別値とを比較して、電流の大きさが過電流判別値Ｉｓ
ｅｔ以上であると過電流を検出して過電流信号１０９を出力する。過電流判別値Ｉｓｅｔ
は、ゲートスタート信号１０７が０（電力変換回路のスイッチング素子が全てＯＦＦ状態
）である時はＩｓｅｔ１の値が設定され、ゲートスタート信号１０７が１（電力変換回路
のスイッチング素子がＯＮ・ＯＦＦ動作中）である時はＩｓｅｔ２の値が設定される。
【０１９７】
鉄道車両駆動制御装置の電力変換回路の停止中に、電源である架線電圧が急上昇した場合
、平滑コンデンサ１５の電圧Ｖｄｃと架線電圧Ｖｓとの差電圧のために、スイッチング素
子１３Ｕ〜１３Ｙのダイオードを経て平滑コンデンサ１５へ過渡電流が流れる。
【０１９８】
ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘとダイオードの順方向電流の電流耐量Ｉｄｍａｘの大き
さが異なっている場合で、前述の式１の性能を有する場合、本発明を適用した鉄道車両駆
動制御装置では、電力変換回路が動作中の過電流判別値をＩｔｍａｘ以下であるＩｓｅｔ
２の値に設定し、電力変換回路が停止中の過電流判別値をＩｄｍａｘ以下であるＩｓｅｔ
１の値に設定することができる。
【０１９９】
また、図４４に示した鉄道車両駆動制御装置では、電流検出手段１４Ｖは、変圧器２次巻
線６４と第２の電力変換回路１２との間の交流回路の、交流回路開閉器６６とは反対側の
相の回路に設けているが、電流検出手段１４Ｖは交流回路に流れる電流を検出するための
ものであるから、交流回路開閉器６６が設けられている側の相の回路に設けても良い。
【０２００】
その他の構成要素と動作については、前述の本発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動
制御装置と同様である。
【０２０１】
（第２３の実施の形態）
本発明の第２３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を図４７に示す。本発明の第
２３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、前述の本発明の第２２の実施の形態の鉄道
車両駆動制御装置に対して、過電流検出手段１０８の構成と動作が異なる。
【０２０２】
過電流判別値は、即過電流を検出する判別値Ｉｓｅｔと、予め設定された時素Ｔｓｅｔ１
を経過したことを条件として過電流を検出する判別値ＩｓｅｔＤが備えられている。即過
電流を検出する判別値Ｉｓｅｔは、ゲートスタート信号１０７が０（電力変換回路のスイ
ッチング素子が全てＯＦＦ状態）である時はＩｓｅｔ１の値が設定され、ゲートスタート
信号１０７が１（電力変換回路のスイッチング素子がＯＮ・ＯＦＦ動作中）である時はＩ
ｓｅｔ２の値が設定される。また、時素Ｔｓｅｔ１を経過したことを条件として過電流を
検出する判別値ＩｓｅｔＤは、ゲートスタート信号１０７が０である時はＩｓｅｔ３の値
が設定され、ゲートスタート信号１０７が１である時はＩｓｅｔ４の値が設定される。
【０２０３】
ＩＧＢＴの電流耐量Ｉｔｍａｘについて、短時間の電流に対する電流耐量ＩｔｍａｘＳと
連続した電流に対する電流耐量ＩｔｍａｘＣが異なる場合、およびダイオードの順方向電
流の電流耐量Ｉｄｍａｘについて、短時間の電流に対する電流耐量ＩｄｍａｘＳと連続し
た電流に対する電流耐量ＩｄｍａｘＣが異なる場合で、前述の式２のような性能を有して
いる場合、本発明を適用した鉄道車両駆動制御装置では、即過電流を検出する判別値Ｉｓ
ｅｔについて、電力変換回路が停止中はＩｄｍａｘＳ以下であるＩｓｅｔ１の値に設定し
、電力変換回路が動作中はＩｔｍａｘＳ以下であるＩｓｅｔ２の値に設定することができ
る。また、時素をもって過電流を検出する判別値ＩｓｅｔＤについて、電力変換回路が停
止中はＩｄｍａｘＣ以下であるＩｓｅｔ３の値に設定し、電力変換回路が動作中はＩｔｍ
ａｘＣ以下であるＩｓｅｔ４の値に設定することができる。
【０２０４】
その他の構成要素と動作については、本発明の第２２の実施の形態の鉄道車両駆動制御
装置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【０２０５】
なお、本発明の第２２と第２３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置で示した、電流検
出手段１４Ｖおよび過電流検出手段１０８の構成は、前述の本発明の第９から第１１の実
施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成に追加の構成要素として設けて、鉄道車両駆動制
御装置を構成することが可能である。
【０２０６】
また、本発明の第１４の実施の形態から第２３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の
説明では、車両を駆動する電動機を永久磁石電動機を適用した例として説明しているが、
本発明の第１４の実施の形態から第２３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の特徴は、
第２の電力変換回路に流れる電流の過電流の検出方法に関するものであるから、誘導電動
機や界磁励磁形同期電動機などを車両駆動用電動機に適用した場合にも、本発明の効果を
同様に得ることができる。またこの場合、永久磁石を内蔵せずその回転に伴って誘起電圧
を発生しない電動機の場合は、電動機回路開閉器を設けない構成にすることも可能である
。
【０２０７】
さらに、本発明の第１の実施の形態から第２３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では
、それぞれの実施の形態を示した図におけるインバータ回路である第１の電力変換回路２
２と、コンバータ回路である第２の電力変換回路１２と、第１駆動群インバータ回路３２
、第２駆動群インバータ回路４２の内部回路について、それぞれ２レベル回路で構成した
例で示したが、例えば図４８に示す鉄道車両駆動制御装置のようにコンバータ回路である
第２の電力変換回路１２を中性点クランプ形の３レベル回路で構成した場合においても、
本発明の効果を同様に得ることができる。また、インバータ回路である第１の電力変換回
路を中性点クランプ形の３レベル回路で構成しても、またコンバータ回路とインバータ回
路の両方を中性点クランプ形の３レベル回路で構成しても良い。つまり、本発明の実施の
形態として示した図におけるコンバータ回路である第２の電力変換回路１２は、交流電圧
を任意の大きさの電圧の直流電圧に変換するコンバータ回路であれば、その内部回路の構
成によらず適用可能であり、本発明の効果を同様に得ることができる。また同様に、本発
明の実施の形態として示した図におけるインバータ回路である第１の電力変換回路２２と
第１駆動群インバータ回路３２と第２駆動群インバータ回路４２は、直流電圧を任意の大
きさの電圧と任意の周波数の交流電圧に変換するインバータ回路であれば、その内部回路
の構成によらず適用可能であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【０２０８】
本発明に基づく鉄道車両駆動制御装置によれば、鉄道車両が走行中に鉄道車両駆動制御装
置を起動する場合に、永久磁石電動機が回転して誘起電圧を発生している状態において電
動機回路開閉器を投入するときに、鉄道車両駆動制御装置が内蔵している平滑コンデンサ
への過渡的な電流を不必要に過電流検出して電動機回路開閉器を開放することを防止でき
る鉄道車両駆動制御装置を実現できる。
【０２０９】
また、本発明に基づく鉄道車両駆動制御装置によれば、電源電圧（架線電圧）が急上昇し
た場合に、架線側から平滑コンデンサへの過渡的な電流を不必要に過電流検出して電源側
回路の開閉器を開放することを防止できる鉄道車両駆動制御装置を実現できる。
【０２１０】
さらに、鉄道車両駆動制御装置が内蔵する電力変換手段に適用するスイッチング素子が有
する電流耐量の性能および、電力変換手段のアームに適用するダイオードが有する電流耐
量の性能を最大限に利用することが可能になり、鉄道車両駆動制御装置の性能向上および
装置の小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成例を示す図
【図２】本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および過電流検出手段の構成例を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図４】鉄道車両駆動制御装置における、電動機回路開閉器を投入したときの過渡電流の例を示す図
【図５】本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成の別の例を示す図
【図６】本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成の別の例を示す図
【図７】本発明の第２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図８】本発明の第３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および過電流検出手段の構成を示す図
【図９】本発明の第３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成を示す図
【図１０】本発明の第４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成を示す図
【図１１】本発明の第５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成例を示す図
【図１２】本発明の第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成例を示す図
【図１３】本発明の第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および過電流検出手段の構成例を示す図
【図１４】本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成例を示す図
【図１５】本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および過電流検出手段の構成例を示す図
【図１６】本発明の第８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成例を示す図
【図１７】本発明の第８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および過電流検出手段の構成例を示す図
【図１８】本発明の第９の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成例を示す図
【図１９】本発明の第９の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および過電流検出手段の構成例を示す図
【図２０】本発明の第１０の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成例を示す図
【図２１】本発明の第１１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成例を示す図
【図２２】本発明の第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成例を示す図
【図２３】本発明の第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および過電流検出手段の構成例を示す図
【図２４】本発明の第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図２５】本発明の第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成の別の例を示す図
【図２６】本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図２７】本発明の第１４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成例を示す図
【図２８】本発明の第１４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および過電流検出手段の構成例を示す図
【図２９】本発明の第１４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図３０】鉄道車両駆動制御装置における、電源電圧（架線電圧）が急上昇したときの過渡電流の例を示す図
【図３１】本発明の第１５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図３２】本発明の第１６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および過電流検出手段の構成例を示す図
【図３３】本発明の第１６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図３４】本発明の第１７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図３５】本発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成例を示す図
【図３６】本発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および過電流検出手段の構成例を示す図
【図３７】本発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図３８】本発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成の別の例を示す図
【図３９】本発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成の別の例を示す図
【図４０】本発明の第１９の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図４１】本発明の第２０の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および過電流検出手段の構成例を示す図
【図４２】本発明の第２０の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図４３】本発明の第２１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図４４】本発明の第２２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成例を示す図
【図４５】本発明の第２２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路および過電流検出手段の構成例を示す図
【図４６】本発明の第２２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図４７】本発明の第２３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の過電流検出手段の構成例を示す図
【図４８】本発明の第９の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置において、コンバータ回路を中性点クランプ形３レベル回路とした場合の構成を示す図
【図４９】従来技術の鉄道車両駆動制御装置の構成を示す図
【図５０】従来技術の鉄道車両駆動制御装置の制御部と制御回路の構成を示す図
【図５１】永久磁石電動機が回転している場合の、永久磁石電動機端子の誘起電圧の例を示す図
【図５２】従来技術の鉄道車両駆動制御装置における、電動機回路開閉器を投入したときの過渡電流の例を示す図
【図５３】従来技術の鉄道車両駆動制御装置における、電源電圧（架線電圧）が急上昇したときの過渡電流の例を示す図
【符号の説明】
【０２１２】
１  直流電源（架線）
２  集電器
３  直流回路遮断器
４  直流回路開閉器
５  充電用開閉器
６  充電回路抵抗器
７  平滑リアクトル
８  車輪
９  レール（帰線）
１０  電力変換手段
１２  第２の電力変換回路
１３Ａ、１３Ｂ  チョッパ回路スイッチング素子
１３Ｕ〜１３Ｙ  コンバータ回路スイッチング素子
１４Ａ、１４Ｕ〜Ｙ  電流検出手段
１５  平滑コンデンサ
１６  直流電圧検出手段
２１  永久磁石電動機
２２  第１の電力変換回路
２３Ｕ〜２３Ｚ  インバータ回路スイッチング素子
２４Ｕ〜２４Ｚ  電流検出手段
２５  電動機回路開閉器
２５Ａ  第１の電動機回路開閉器
２５Ｂ  第２の電動機回路開閉器
２６Ｕ、２６Ｗ  電動機電流検出手段
３１  第１駆動群の永久磁石電動機
３２  第１駆動群のインバータ
３３Ｕ〜３３Ｚ  第１駆動群のインバータ回路スイッチング素子
３４Ｕ〜３４Ｚ  第１駆動群の電流検出手段
３５  第１駆動群の電動機回路開閉器
４１  第２駆動群の永久磁石電動機
４２  第２駆動群のインバータ
４３Ｕ〜４３Ｚ  第２駆動群のインバータ回路スイッチング素子
４４Ｕ〜４４Ｚ  第２駆動群の電流検出手段
４５  第２駆動群の電動機回路開閉器
６１  交流電源（架線）
６２  交流回路遮断器
６３  変圧器１次巻線
６４  変圧器２次巻線
６５  変圧器３次巻線
６６  交流回路開閉器
６７  充電回路昇圧変圧器
６８  充電用整流回路
６９  交流電流検出手段
１０１  制御回路電源
１０２  制御回路電源グラウンド
１０３  制御部
１０４  直流回路開閉器駆動操作コイル
１０５  充電用開閉器駆動操作コイル
１０６ａ〜１０６ｈ  継電器
１０７  ゲートスタート信号
１０８  過電流検出手段
１０９  過電流信号
１１３Ａ、１１３Ｂ  チョッパ回路ゲート信号
１１３Ｕ〜１１３Ｙ  コンバータ回路ゲート信号
１１４Ａ、１１４Ｕ〜Ｙ  電流検出手段の出力信号
１１６  直流電圧検出手段の出力信号
１２３Ｕ〜１２３Ｚ  インバータ回路ゲート信号
１２４Ｕ〜１２４Ｗ  電流検出手段の出力信号
１２５  電動機回路開閉器駆動操作コイル
１２５Ａ  第１の電動機回路開閉器駆動操作コイル
１２５Ｂ  第２の電動機回路開閉器駆動操作コイル
１２６Ｕ、１２６Ｗ  電動機電流検出手段の出力信号
１３３Ｕ〜１３３Ｚ  第１駆動群のインバータ回路ゲート信号
１３４Ｕ〜１３４Ｗ  第１駆動群の電流検出手段の出力信号
１３５  第１駆動群の電動機回路開閉器駆動操作コイル
１４３Ｕ〜１４３Ｚ  第２駆動群のインバータ回路ゲート信号
１４４Ｕ〜１４４Ｗ  第２駆動群の電流検出手段の出力信号
１４５  第２駆動群の電動機回路開閉器駆動操作コイル
１６９  交流電流検出手段の出力信号
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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