(57)【要約】【課題】抵抗器短絡時の電動機トルクの急変を抑え、また抵抗器での消費電力を最小限に抑えて回生率の低下を抑え、さらに抵抗器の容量も減少させてスペースとコストの点で有利とすること。【解決手段】直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータ３と、可変電圧可変周波数インバータ３の直流側に並列に接続される車両駆動用の少なくとも１台の誘導電動機５と、可変電圧可変周波数インバータ３と誘導電動機５との間に直列に接続された抵抗器６と、抵抗器６と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子で構成されたチョッパ９とを備え、電力回生ブレーキ時、または発電ブレーキ時に、誘導電動機５の端子間電圧が可変電圧可変周波数インバータ３の出力電圧よりも、高い場合にはチョッパの通流率を第１の通流率とし、低い場合には第１の通流率よりも高い第２の通流率とする。【選択図】　　図１
2004096810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力回生ブレーキ、または発電ブレーキを備えた電気車制御装置において、
直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、
前記可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の誘導電動機と、
前記可変電圧可変周波数インバータと前記誘導電動機との間に直列に接続された抵抗器と、
前記抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパとを備え、
前記電力回生ブレーキ時、または発電ブレーキ時に、
前記誘導電動機の端子間電圧が前記可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも高い場合には、前記チョッパの通流率を第１の通流率とし、
前記誘導電動機の端子間電圧が前記可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも低い場合には、前記チョッパの通流率を前記第１の通流率よりも高い第２の通流率とするようにしたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の電気車制御装置において、
前記チョッパの通流率を、前記抵抗器に流れる電流を最小限とするように、前記誘導電動機のトルクに応じて変化させるようにしたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項３】
電力回生ブレーキ、または発電ブレーキを備えた電気車制御装置において、
直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、
前記可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の同期電動機と、
前記可変電圧可変周波数インバータと前記同期電動機との間に直列に接続された抵抗器と、
前記抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパとを備え、
前記電力回生ブレーキ時、または発電ブレーキ時に、
前記同期電動機の端子間電圧が前記可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも高い場合には、前記チョッパの通流率を第１の通流率とし、
前記同期電動機の端子間電圧が前記可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも低い場合には、前記チョッパの通流率を前記第１の通流率よりも高い第２の通流率とするようにしたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項４】
電力回生ブレーキ、または発電ブレーキを備えた電気車制御装置において、
直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、
前記可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の交流電動機と、
前記可変電圧可変周波数インバータと前記交流電動機との間に直列に接続された抵抗器と、
前記抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパとを備え、
電力回生エネルギーを架線に返せない場合に、前記チョッパをスイッチング動作させるようにしたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項５】
電力回生ブレーキ、または発電ブレーキを備えた電気車制御装置において、
直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、
前記可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の交流電動機と、
前記可変電圧可変周波数インバータと前記交流電動機との間に直列に接続された抵抗器と、
前記抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパとを備え、
前記可変電圧可変周波数インバータと前記チョッパとを、同一の車両制御装置本体の内部に収納するようにしたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項６】
電力回生ブレーキ、または発電ブレーキを備えた電気車制御装置において、
直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、
前記可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の同期電動機と、
前記可変電圧可変周波数インバータと前記同期電動機との間に直列に接続された抵抗器と、
前記抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパとを備え、
前記可変電圧可変周波数インバータが故障した場合に、前記チョッパをオフさせるようにしたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項７】
電力回生ブレーキ、または発電ブレーキを備えた電気車制御装置において、
直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、
前記可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の交流電動機と、
前記可変電圧可変周波数インバータと前記交流電動機との間に直列に接続された抵抗器と、
前記抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパと、
前記抵抗器と並列に接続されると共に、前記チョッパと直列に接続されたリアクトルとを備え、
前記電力回生ブレーキ時、または発電ブレーキ時に、
前記交流電動機の端子間電圧が前記可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも高い場合には、前記チョッパの通流率を第１の通流率とし、
前記交流電動機の端子間電圧が前記可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも低い場合には、前記チョッパの通流率を前記第１の通流率よりも高い第２の通流率とするようにしたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項８】
電力回生ブレーキ、または発電ブレーキを備えた電気車制御装置において、
直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、
前記可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の交流電動機と、
前記可変電圧可変周波数インバータと前記交流電動機との間に直列に接続されたリアクトルと、
前記可変電圧可変周波数インバータと前記交流電動機との間に直列に接続された抵抗器と、
前記抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパとを備え、
前記電力回生ブレーキ時、または発電ブレーキ時に、
前記交流電動機の端子間電圧が前記可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも高い場合には、前記チョッパの通流率を第１の通流率とし、
前記交流電動機の端子間電圧が前記可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも低い場合には、前記チョッパの通流率を前記第１の通流率よりも高い第２の通流率とするようにしたことを特徴とする電気車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力回生ブレーキ、または発電ブレーキを備え、可変電圧可変周波数インバータ（以下、ＶＶＶＦインバータと称する）を用いて、車両駆動用の電動機を駆動する電気車制御装置に係り、特に電力回生ブレーキ時、または発電ブレーキ時の電動機トルクを上昇させるようにした電気車制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、この種の従来の直流電車における電気車制御装置の一構成例を示す回路図である。
【０００３】
なお、この種の電気車制御装置は、例えば“特開２０００−５９９０６”により開示されている。
【０００４】
図１５において、図示しない架線に接するパンタグラフ１は、直流フィルタリアクトル２を介して、直流を任意の周波数の交流に変換するＶＶＶＦインバータ３の直流側の正側電位点に接続されている。
【０００５】
また、ＶＶＶＦインバータ３の直流側の負側電位点は、車輪４を介して、図示しないレールに接地されている。
【０００６】
一方、ＶＶＶＦインバータ３の直流側には並列に電動機（ここでは、誘導電動機を用いる）５が接続されており、当該ＶＶＶＦインバータ３により電動機５を駆動するようになっている。
【０００７】
また、ＶＶＶＦインバータ３と電動機５との間には、直列に抵抗器６が接続されている。
【０００８】
さらに、抵抗器６と並列に、開閉器７が接続されている。
【０００９】
ここで、電動機５と車輪４とは、独立した構成としているが、これは便宜的に図示しているものであり、実際には、電動機５がギアを介して車輪４に接続され、車輪４はレールに接している。
【００１０】
図１６は、従来の直流電車における電気車制御装置の他の構成例を示す回路図であり、図１５と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００１１】
すなわち、本電気車制御装置は、図１６に示すように、前記図１５における抵抗器６、および開閉器７を省略し、これらに代えて、ＶＶＶＦインバータ３と電動機５との間に、負荷接触器８を接続した構成となっている。
【００１２】
さらに、電動機５としては、誘導電動機に代えて、同期電動機を用いるようにしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような従来の電気車制御装置においては、次のような解決すべき問題点がある。
【００１４】
まず、図１５に示した電気車制御装置においては、ＶＶＶＦインバータ３と電動機５との間に接続された抵抗器６と並列に、開閉器７が接続され、当該開閉器７を、高速回転時の電力回生ブレーキ時、または発電ブレーキ時はオフし、電動機５速度が下がってきたらオンさせることで、高速域の電動機５電圧を上昇させることにより、電動機５トルクを上昇させるようにしている。
【００１５】
しかしながら、このような方法では、ブレーキ動作により電動機速度が下がってきて開閉器７をオンさせる時に、抵抗器６が急激に短絡されるため、電動機トルクが急変して乗り心地が悪くなったり、電動機電流が急変してインバータ過電流保護に至ったりする場合がある。
【００１６】
すなわち、図１７に動作図を示すように、開閉器７を電動機速度ａ以上でオフし、電動機速度ｂ以下でオンさせる動作としているため、電動機端子間電圧ＶＭと電動機トルクＴについては特に問題ないが、ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶは、電動機速度ａで開閉器７をオンさせた時に急上昇することになるため、そのタイミングで過渡的なトルクショックが発生して、乗り心地が悪くなると共に、電動機電流も過渡的に跳ね上がり、電動機過電流保護に至ったりする場合がある。
【００１７】
さらに、開閉器７がオフしている時間が長くなることから、抵抗器６での消費電力が大きくなるために、回生率が低下し、使用する抵抗器６も容量の大きなものとせざるを得ないために、スペースとコストの点で問題がある。
【００１８】
すなわち、図１７に示す電動機速度ａ以上では、回生電流は全て抵抗器６に流れることになるため、抵抗器６での消費電力が増加して、回生率が低下することと、抵抗器６の容量を大きくせざるを得ずに、コスト上昇とスペースの増加を招くという問題がある。
【００１９】
一方、図１６に示した電気車制御装置においては、ＶＶＶＦインバータ３と電動機５との間には抵抗器が接続されていないことから、前述のような問題は生じない。
【００２０】
しかしながら、電動機５が、特に永久磁石形の同期電動機の場合には、電動機速度がある値以上では、電動機５の端子間電圧がＶＶＶＦインバータ３の出力電圧を上回ってしまう。
【００２１】
そして、このような状態になると、ＶＶＶＦインバータ３は電動機電流の制御を行なえなくなることから、電動機５の端子間電圧がＶＶＶＦインバータ３の出力電圧を上回らないように、電動機５磁束を弱めるような電流を流すようにＶＶＶＦインバータ３を制御するようにしている。
【００２２】
したがって、高速回転時には、電動機５磁束が弱められるため、電動機５で発生するトルクは減少し、回生率が減少するという問題がある。
【００２３】
本発明の目的は、抵抗器短絡時の電動機トルクの急変を抑えることができ、また抵抗器での消費電力を最小限に抑えて回生率の低下を抑えることができ、さらに抵抗器の容量も減少させてスペースとコストの点で有利となる電気車制御装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、電力回生ブレーキ、または発電ブレーキを備えた電気車制御装置において、
請求項１に対応する発明では、直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の誘導電動機と、可変電圧可変周波数インバータと誘導電動機との間に直列に接続された抵抗器と、抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパとを備え、電力回生ブレーキ時、または発電ブレーキ時に、誘導電動機の端子間電圧が可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも高い場合には、チョッパの通流率を第１の通流率とし、誘導電動機の端子間電圧が可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも低い場合には、チョッパの通流率を第１の通流率よりも高い第２の通流率とするようにしている。
【００２５】
従って、請求項１に対応する発明の電気車制御装置においては、スイッチング機能を有する半導体素子で構成されたチョッパを、可変電圧可変周波数インバータと誘導電動機との間に直列に接続された抵抗器と並列に接続し、高速域で抵抗器が挿入された状態と低速域で抵抗器が短絡された状態との切換えを、チョッパの通流率を低い状態から高い状態へ連続的に変化させるようにして行なうことにより、可変電圧可変周波数インバータの出力電圧が急昇することはないため、抵抗器短絡時の誘導電動機トルクの急変を抑えることができ、また抵抗器での消費電力を最小限に抑えることができるため、回生率が低下することはなく、さらに抵抗器の容量も減少させることができるため、スペースとコストの点で有利とすることができる。
【００２６】
また、請求項２に対応する発明では、上記請求項１に対応する発明の電気車制御装置において、スイッチング機能を有する半導体素子で構成されたチョッパの通流率を、抵抗器に流れる電流を最小限とするように、誘導電動機のトルクに応じて変化させるようにしている。
【００２７】
従って、請求項２に対応する発明の電気車制御装置においては、スイッチング機能を有する半導体素子で構成されたチョッパの通流率を、抵抗器に流れる電流を最小限とするように、誘導電動機のトルクに応じて変化させることにより、誘導電動機に直列に接続された抵抗器に流れる電流を最小限にして、抵抗器での損失を最小限とし、抵抗器での発熱を最小限とするとともに回生率をできるだけ回生電力に寄与させることができる。
【００２８】
一方、請求項３に対応する発明では、直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の同期電動機と、可変電圧可変周波数インバータと同期電動機との間に直列に接続された抵抗器と、抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパとを備え、電力回生ブレーキ時、または発電ブレーキ時に、同期電動機の端子間電圧が可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも高い場合には、チョッパの通流率を第１の通流率とし、同期電動機の端子間電圧が可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも低い場合には、チョッパの通流率を第１の通流率よりも高い第２の通流率とするようにしている。
【００２９】
従って、請求項３に対応する発明の電気車制御装置においては、電動機が同期電動機、特に永久磁石形の同期電動機である場合に、スイッチング機能を有する半導体素子で構成されたチョッパの通流率を変化させることにより、同期電動機のトルクを変化させることができるため、同期電動機磁束を高速回転まで一定に保つことができ、同期電動機の性能をフルに発揮させることができる。
また、高速域で抵抗器が挿入された状態と低速域で抵抗器が短絡された状態との切換えを、チョッパの通流率を低い状態から高い状態へ連続的に変化させるようにして行なうことにより、可変電圧可変周波数インバータの出力電圧が急昇することはないため、抵抗器短絡時の同期電動機トルクの急変を抑えることができる。
さらに、抵抗器の容量も減少させることができるため、スペースとコストの点で有利とすることができる。
【００３０】
また、請求項４に対応する発明では、直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の交流電動機と、可変電圧可変周波数インバータと交流電動機との間に直列に接続された抵抗器と、抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパとを備え、電力回生エネルギーを架線に返せない場合に、チョッパをスイッチング動作させるようにしている。
【００３１】
従って、請求項４に対応する発明の電気車制御装置においては、電力回生エネルギーを架線に返せない場合に、スイッチング機能を有する半導体素子で構成されたチョッパをスイッチング動作させることにより、架線の負荷状況に適応した回生電力を返すことができ、返せない回生電力は抵抗器で消費されるため、交流電動機トルクを減少させることなく、回生ブレーキを作用させることができる。
【００３２】
さらに、請求項５に対応する発明では、直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の交流電動機と、可変電圧可変周波数インバータと交流電動機との間に直列に接続された抵抗器と、抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパとを備え、可変電圧可変周波数インバータとチョッパとを、同一の車両制御装置本体の内部に収納するようにしている。
【００３３】
従って、請求項５に対応する発明の電気車制御装置においては、可変電圧可変周波数インバータとチョッパとを、同一の車両制御装置本体の内部に収納することにより、チョッパとして別の筐体（箱）を設ける必要はなく、スペース効率が向上し、コスト削減に寄与することができる。
【００３４】
一方、請求項６に対応する発明では、直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の同期電動機と、可変電圧可変周波数インバータと同期電動機との間に直列に接続された抵抗器と、抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパとを備え、可変電圧可変周波数インバータが故障した場合に、チョッパをオフさせるようにしている。
【００３５】
従って、請求項６に対応する発明の電気車制御装置においては、可変電圧可変周波数インバータが故障した場合に、スイッチング機能を有する半導体素子で構成されたチョッパをオフさせることにより、同期電動機で発生する電動機端子間電圧を抵抗器に印加することができるため、同期電動機に大電流が流れるのを防止することができ、従来必要であった負荷接触器が不要となるため、コスト削減に寄与することができる。
【００３６】
また、請求項７に対応する発明では、直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の交流電動機と、可変電圧可変周波数インバータと交流電動機との間に直列に接続された抵抗器と、抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパと、抵抗器と並列に接続されると共に、チョッパと直列に接続されたリアクトルとを備え、電力回生ブレーキ時、または発電ブレーキ時に、交流電動機の端子間電圧が可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも高い場合には、チョッパの通流率を第１の通流率とし、交流電動機の端子間電圧が可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも低い場合には、チョッパの通流率を第１の通流率よりも高い第２の通流率とするようにしている。
【００３７】
従って、請求項７に対応する発明の電気車制御装置においては、スイッチング機能を有する半導体素子で構成されたチョッパを、可変電圧可変周波数インバータと交流電動機との間に直列に接続された抵抗器と並列に接続し、高速域で抵抗器が挿入された状態と低速域で抵抗器が短絡された状態との切換えを、チョッパの通流率を低い状態から高い状態へ連続的に変化させるようにして行なうことにより、可変電圧可変周波数インバータの出力電圧が急昇することはないため、抵抗器短絡時の交流電動機トルクの急変を抑えることができ、また抵抗器での消費電力を最小限に抑えることができるため、回生率が低下することはなく、さらに抵抗器の容量も減少させることができるため、スペースとコストの点で有利とすることができる。
また、チョッパと直列にリアクトルを接続することにより、チョッパがスイッチングした時の電流の急昇を抑制することができるため、可変電圧可変周波数インバータの過電流保護に至るのを防止することができる。
【００３８】
さらに、請求項８に対応する発明では、直流を任意の周波数の交流に変換する可変電圧可変周波数インバータと、可変電圧可変周波数インバータの直流側に並列に接続されて駆動される車両駆動用の少なくとも１台の交流電動機と、可変電圧可変周波数インバータと交流電動機との間に直列に接続されたリアクトルと、可変電圧可変周波数インバータと交流電動機との間に直列に接続された抵抗器と、抵抗器と並列に接続され、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されたチョッパとを備え、電力回生ブレーキ時、または発電ブレーキ時に、交流電動機の端子間電圧が可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも高い場合には、チョッパの通流率を第１の通流率とし、交流電動機の端子間電圧が可変電圧可変周波数インバータの出力電圧よりも低い場合には、チョッパの通流率を第１の通流率よりも高い第２の通流率とするようにしている。
【００３９】
従って、請求項８に対応する発明の電気車制御装置においては、スイッチング機能を有する半導体素子で構成されたチョッパを、可変電圧可変周波数インバータと交流電動機との間に直列に接続された抵抗器と並列に接続し、高速域で抵抗器が挿入された状態と低速域で抵抗器が短絡された状態との切換えを、チョッパの通流率を低い状態から高い状態へ連続的に変化させるようにして行なうことにより、可変電圧可変周波数インバータの出力電圧が急昇することはないため、抵抗器短絡時の交流電動機トルクの急変を抑えることができ、また抵抗器での消費電力を最小限に抑えることができるため、回生率が低下することはなく、さらに抵抗器の容量も減少させることができるため、スペースとコストの点で有利とすることができる。
また、可変電圧可変周波数インバータと交流電動機との間に直列にリアクトルを接続することにより、チョッパがスイッチングした時の電流の急昇を抑制することができるため、可変電圧可変周波数インバータの過電流保護に至るのを防止することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態による直流電車における電気車制御装置の構成例を示す回路図であり、図１５と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４２】
すなわち、本実施の形態による電気車制御装置は、図１に示すように、前記図１５における開閉器７を省略し、これに代えて、ＶＶＶＦインバータ３と電動機（誘導電動機）５との間に、抵抗器６と並列にチョッパ９を接続した構成としている。
【００４３】
さらに、電力回生ブレーキ時、または発電ブレーキ時に、電動機５の端子間電圧がＶＶＶＦインバータ３の出力電圧よりも高い場合には、チョッパ９の通流率αを第１の通流率とし、電動機５の端子間電圧がＶＶＶＦインバータ３の出力電圧よりも低い場合には、チョッパ９の通流率αを当該第１の通流率よりも高い第２の通流率とするようにしている。
【００４４】
ここで、チョッパ９は、スイッチング機能を有する半導体素子により構成されている。
【００４５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電気車制御装置の動作について、図２を用いて説明する。
【００４６】
図１において、図２に示すように、電動機速度ＦＲが速度ｂ以上である時には、チョッパ９の通流率は０となり、チョッパ９は完全にオフ状態を保つため、電動機５とＶＶＶＦインバータ３は、抵抗器６を介してのみつながることになる。
【００４７】
この場合、電動機５の端子間電圧ＶＭと、ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶとの差電圧は、全て抵抗器６で持つことになる。
【００４８】
その分だけ、電動機５の端子間電圧ＶＭは、ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶよりも高い電圧状態で動作することができる。
【００４９】
したがって、電動機５の出力トルクも高い状態を維持することができる。
【００５０】
一方、ブレーキ動作によって、電動機速度ＦＲが小さくなり、速度ｂよりも小さくなった時には、電動機速度ＦＲに応じてチョッパ９の通流率αを上昇させて、電動機５の端子間電圧ＶＭを、電動機速度ＦＲに応じて小さくなるように動作させる。
【００５１】
チョッパ通流率αは、ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶが最大となる速度ａで、最大の１００％となる。
【００５２】
また、ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶは、速度ａまでは最大電圧で動作し、速度ａ以下では、電動機速度ＦＲに応じて下がる動作となる。
【００５３】
以上のような動作により、電動機５の端子間電圧ＶＭは、速度０から速度ｂまで、電動機速度ＦＲに比例させることができるため、電動機５磁束は一定とすることができ、電動機５の定トルク域を速度ｂまでとすることができる。
【００５４】
一定トルクで動作できる速度の上限ｂは、チョッパ９に並列に接続された抵抗器６によって変化するため、適切な抵抗を選定することにより、電動機５の動作速度範囲全てで、一定トルクを発生させることもできる。
【００５５】
すなわち、従来では、チョッパ９の代わりに、開閉器７を速度ａ以上でオフし、速度ｂ以下でオンさせる動作としていたことから、電動機５の端子間電圧ＶＭと電動機５のトルクＴについては、本実施の形態と同じとなるが、前述したように、ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶが、速度ａで開閉器７をオンさせた時に急上昇することになるため、そのタイミングで過渡的なトルクショックが発生し、乗り心地が悪くなると共に、電動機５電流も過渡的に跳ね上がり、電動機５の過電流保護に至る場合があった。さらに、速度ａ以上では、回生電流は全て抵抗器６に流れることになるため、抵抗器６での消費電力が増加し、回生率が低下することと、抵抗器６の容量を大きくせざるを得ずに、コスト上昇とスペースの増加という問題があった。
【００５６】
これに対して、本実施の形態では、以上のような従来の問題を生じることがない。
【００５７】
上述したように、本実施の形態による電気車制御装置では、抵抗器６の短絡を、速度ｂから速度ａにかけて、抵抗器６と並列に接続されたチョッパ９をスイッチングすることにより連続的に行なうことができるため、ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶが急昇することはなく、従来のような過渡的なトルクショックをなくすることが可能となる。
【００５８】
さらに、速度ｂから速度ａにかけては、抵抗器６に流れる電流を最小限にできるため、抵抗器６での消費電力は従来の場合よりも減少させることができ、その分だけ、回生電力に寄与するため回生率が向上し、抵抗器６の容量を減らせるため、コストとスペースの点から有利とすることが可能となる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
図３は、本実施の形態による直流電車における電気車制御装置の構成例を示す回路図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６０】
すなわち、本実施の形態による電気車制御装置は、図３に示すように、前記図１に加えて、電動機速度センサ１０と、チョッパ通流率演算部１１と、チョッパゲート制御部１２と、フィルタコンデンサ１３とを備えた構成としている。
【００６１】
電動機速度センサ１０は、電動機５の速度（電動機速度ＦＲ）を検出する。
【００６２】
チョッパ通流率演算部１１は、電動機５のトルク指令と、電動機速度センサ１０により検出された電動機速度ＦＲとから、抵抗器６に流れる電流を最小限とするように、チョッパ９の通流率αを演算する。
【００６３】
チョッパゲート制御部１２は、チョッパ通流率演算部１１により演算されたチョッパ通流率αに応じて、チョッパ９のゲートを制御する。
【００６４】
フィルタコンデンサ１３は、ＶＶＶＦインバータ３の直流側に並列に接続され、当該ＶＶＶＦインバータ３に印加される電圧を平滑する。
【００６５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電気車制御装置の動作について、図４を用いて説明する。
【００６６】
なお、図１と同一要素の動作についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の動作についてのみ述べる。
【００６７】
図３において、図４に示すように、チョッパ通流率αは、電動機電流ＩＭにより変化させ、例えば電動機電流ＩＭが、電流パターンＩＭＰ１で流れる時と、電流パターンＩＭＰ１ＩＭＰ２で流れる時とでは、下記（ａ）（ｂ）に述べるように、チョッパ通流率αの制御動作が異なる。
【００６８】
（ａ）電動機電流ＩＭがＩＭＰ１の電流パターンにしたがって流れる時
チョッパ通流率αは、高速から速度ｂ１までは、通流率０％、つまり半導体素子はオフ状態にあり、速度ｂ１以下になると、速度が低くなるにつれて、チョッパ通流率αは高くなり、速度ａ１に達した時点で、通流率は１００％となる。
【００６９】
（ｂ）電動機電流ＩＭがＩＭＰ２の電流パターンにしたがって流れる時
チョッパ通流率αは、高速から速度ｂ２までは、通流率０％、つまり半導体素子はオフ状態にあり、速度ｂ２以下になると、速度が低くなるにつれて、チョッパ通流率αは高くなり、速度ａ２に達した時点で、通流率は１００％となる。
【００７０】
以上のように、電動機５に流れる電流のパターンが小さい時には、チョッパ９を動作させる電動機速度ＦＲが高くなり、より高い速度でないと抵抗器６に電流が流れないように、チョッパ９が動作する。
【００７１】
上述したように、本実施の形態による電気車制御装置では、電動機５に直列に接続された抵抗器６に流れる電流を最小限とすることができるため、抵抗器６での損失を小さくすることができ、抵抗器６での発熱を最小限とすると共に、回生率をできるだけ回生電力に寄与させて、回生電力量を最大にすることが可能となる。
【００７２】
（第３の実施の形態）
図５は、本実施の形態による直流電車における電気車制御装置の構成例を示す回路図であり、図１６と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７３】
すなわち、本実施の形態による電気車制御装置は、図５に示すように、前記図１６に加えて、ＶＶＶＦインバータ３と電動機（同期電動機）５との間、実際にはＶＶＶＦインバータ３と負荷接触器８との間に、抵抗器６を直列に接続し、さらに当該抵抗器６と並列にチョッパ９を接続した構成としている。
【００７４】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電気車制御装置の動作について、図６および図７を用いて説明する。
【００７５】
図５において、図６（ａ）（ｂ）に示すように、チョッパ９の通流率を制御すると、ＶＶＶＦインバータ３と電動機５との間の抵抗を、等価的に可変することができる。
【００７６】
同図には、ＶＶＶＦインバータ３と電動機５との間のチョッパ９により変化する抵抗器６を、可変抵抗１４で示している。
【００７７】
電動機５で発生する端子間電圧ＶＭが、ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶに対して大きい場合には、チョッパ通流率を上げると、ＶＶＶＦインバータ３と電動機５との間の可変抵抗１４は等価的に小さくなり、電動機電流ＩＭが増加する。それに伴い、電動機５で発生するブレーキトルクは増加し、ブレーキ力が増加する。
【００７８】
逆に、チョッパ通流率を下げると、ＶＶＶＦインバータ３と電動機５との間の可変抵抗１４は等価的に大きくなり、電動機電流ＩＭは減少する。それに伴い、電動機５で発生するブレーキトルクは減少し、ブレーキ力が減少する。
【００７９】
図７は、電動機５を速度０から速度ｂまで一定トルクで制御した場合の動作を示す図である。
【００８０】
図７に示すように、電動機速度ＦＲがｂ以上であった時には、チョッパ９の通流率は０となり、チョッパ９は完全にオフ状態を保つため、電動機５とＶＶＶＦインバータ３は抵抗器６を介してのみつながることになる。
【００８１】
この場合、電動機５の端子間電圧ＶＭと、ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶとの差電圧は、全て抵抗器６で持つことになる。
【００８２】
その分だけ、電動機５の端子間電圧ＶＭは、ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶよりも高い電圧状態で動作することができる。
【００８３】
したがって、電動機５磁束も高い状態を維持することができ、電動機５の出力トルクも高い状態を維持することができる。
【００８４】
一方、ブレーキ動作によって、電動機速度ＦＲが小さくなり、速度ｂよりも小さくなった時には、電動機速度ＦＲに応じてチョッパ９の通流率αを上昇させて、電動機５の端子間電圧ＶＭを、電動機速度ＦＲに応じて小さくなるように動作させる。
【００８５】
チョッパ通流率αは、ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶが最大となる速度ａで、最大の１００％となる。
【００８６】
また、ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶは、速度ａまでは最大電圧で動作し、速度ａ以下では、電動機速度ＦＲに応じて下がる動作となる。
【００８７】
以上のような動作により、電動機５の端子間電圧ＶＭは、速度０から速度ｂまで、電動機速度ＦＲに比例させることができるため、電動機５磁束は一定とすることができ、電動機５の定トルク域を速度ｂまでとすることができる。
【００８８】
一定トルクで動作できる速度の上限ｂは、チョッパ９に並列に接続された抵抗器６によって変化するため、適切な抵抗を選定することにより、電動機５の動作速度範囲全てで、一定トルクを発生させることもできる。
【００８９】
すなわち、従来では、ＶＶＶＦインバータ３と電動機５との間には抵抗器６が接続されていないことから、電動機５が、特に永久磁石形の同期電動機の場合には、電動機速度ＦＲがある値以上では、電動機５の端子間電圧ＶＭがＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶを上回ってしまう。このような状態になると、ＶＶＶＦインバータ３は電動機電流ＩＭの制御を行なえなくなることから、電動機５の端子間電圧がＶＶＶＦインバータ３の出力電圧を上回らないように、電動機５磁束を弱めるような電流を流すようにＶＶＶＦインバータ３を制御している。したがって、高速回転時には、電動機５磁束が弱められるため、電動機５で発生するトルクは減少し、回生率が減少するという問題があった。
【００９０】
これに対して、本実施の形態では、以上のような従来の問題を生じることがない。
【００９１】
上述したように、本実施の形態による電気車制御装置では、ＶＶＶＦインバータ３と電動機５との間に抵抗器６を挿入し、高速回転時の電動機５の端子間電圧ＶＭとＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶとの差を抵抗器６で持たせるようにすることができるため、電動機５磁束を弱める必要がなくなり、高速回転時も電動機５のトルクが減少することがなくなる。
【００９２】
すなわち、電動機５が同期電動機、特に永久磁石形の同期電動機であった場合に、チョッパ９の通流率を変化させることで、電動機５のトルクを変化させることができる。
【００９３】
その結果、高速回転時に、従来のように永久磁石の磁束を弱めるように電流を流して、電動機５で発生する端子間電圧ＶＲをＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶに合わせて下げる必要はなく、電動機５磁束を高速回転まで一定に保つことができ、電動機５の性能を１００％発揮させることが可能となる。
【００９４】
また、抵抗器６の短絡を、速度ｂから速度ａにかけて、抵抗器６と並列に接続されたチョッパ９をスイッチングすることにより連続的に行なうことができるため、ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧ＶＩＮＶが急昇することはなく、従来のような過渡的なトルクショックをなくすることが可能となる。
【００９５】
さらに、速度ｂから速度ａにかけては、抵抗器６に流れる電流を最小限にできるため、抵抗器６での消費電力は従来の場合よりも減少させることができ、その分だけ、回生電力に寄与するため回生率が向上し、抵抗器６の容量を減らせるため、コストとスペースの点から有利とすることが可能となる。
【００９６】
（第４の実施の形態）
図８は、本実施の形態による直流電車における電気車制御装置の構成例を示す回路図であり、図３と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９７】
すなわち、本実施の形態による電気車制御装置は、図８に示すように、前記図３における電動機速度センサ１０と、チョッパ通流率演算部１１と、チョッパゲート制御部１２とを省略し、これらに代えて、電圧検出器１５と、チョッパオンオフ指令演算部１６とチョッパゲート演算部１９とを備えた構成としている。
【００９８】
電圧検出器１５は、フィルタコンデンサ１３の電圧を検出する。
【００９９】
チョッパオンオフ指令演算部１６は、電圧検出器１５により検出されたフィルタコンデンサ１３の電圧が、チョッパ９のオン電圧以上となった場合に、チョッパ９をオンさせる指令を出力し、チョッパ９のオフ電圧以下となった場合に、チョッパ９をオフさせる指令を出力する。
【０１００】
チョッパゲート演算部１２は、チョッパオンオフ指令演算部１６からのチョッパ９のオンオフ指令に従って、チョッパ９のゲートを制御する。
【０１０１】
以上により、電力回生エネルギーを架線に返せない場合に、チョッパ９をスイッチング動作させるようにしている。
【０１０２】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電気車制御装置の動作について説明する。
【０１０３】
なお、図３と同一要素の動作についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の動作についてのみ述べる。
【０１０４】
図８において、電力回生中に、架線の負荷が減少して回生電力以下になると、回生電力は架線に帰らなくなり、ＶＶＶＦインバータ３のフィルタコンデンサ１３の電圧が上昇する。
【０１０５】
当該フィルタコンデンサ１３の電圧が、チョッパ９のオフ電圧以上になると、チョッパオンオフ指令演算部１６からの出力としてはオフの指令を出力し、チョッパ９はオフする。
【０１０６】
チョッパ９がオフすると、電動機電流は抵抗器６へ流れて、回生電力は抵抗器６で消費される。
【０１０７】
すると、ＶＶＶＦインバータ３から架線へ返る回生電力は減少するため、フィルタコンデンサ１３の電圧は減少する。
【０１０８】
一方、フィルタコンデンサ１３の電圧が、チョッパ９のオン電圧以下になると、チョッパオンオフ指令演算部１６からの出力としてはオン指令を出力し、チョッパ９はオンする。
【０１０９】
チョッパ９がオンすると、架線へ返る回生電力は再び増加するため、フィルタコンデンサ１３の電圧は再び上昇するという動作を繰り返す。
【０１１０】
以上により、結果的に、フィルタコンデンサ１３の電圧は、チョッパオフ電圧とチョッパオン電圧との間を行き来する動作となる。
【０１１１】
上述したように、本実施の形態による電気車制御装置では、フィルタコンデンサ１３の電圧は上昇せずに、架線の負荷状況に適応した回生電力を返すことができ、返せない電力は抵抗器６で消費することができるため、電動機５のトルクを減少させることなく、回生ブレーキを作用させることが可能となる。
【０１１２】
（他の実施例）
図９（ａ）は、本実施の形態による直流電車における電気車制御装置の他の構成例を示す回路図であり、図８と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１１３】
すなわち、本実施の形態による電気車制御装置は、図９（ａ）に示すように、前記図８におけるチョッパオンオフ指令演算部１６と、チョッパゲート演算部１２とを省略し、これらに代えて、チョッパ通流率演算部１１と、チョッパゲート演算部１９とを備えた構成としている。
【０１１４】
チョッパ通流率演算部１１は、電圧検出器１５により検出されたフィルタコンデンサ１３の電圧に応じて、チョッパ９の通流率αを演算する。
【０１１５】
チョッパゲート演算部１９は、チョッパ通流率演算部１１により演算されたチョッパ通流率αに応じた通流率となるように、あるスイッチング周波数でチョッパ９のゲートを出力する。
【０１１６】
以上により、電力回生エネルギーを架線に返せない場合に、チョッパ９をスイッチング動作させるようにしている。
【０１１７】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電気車制御装置の動作について、図９（ｂ）を用いて説明する。
【０１１８】
図９（ａ）において、電力回生中に、架線の負荷が減少して回生電力以下になると、回生電力は架線に返らなくなり、ＶＶＶＦインバータ３のフィルタコンデンサ１３の電圧が上昇する。
【０１１９】
この場合、チョッパ９の通流率αは、第９図（ｂ）に示すようなパターンにしたがって制御される。
【０１２０】
当該フィルタコンデンサ１３の電圧が、電圧Ｖ１を超えると、チョッパ通流率αは１００％以下となり、チョッパ９はスイッチングを始める。
【０１２１】
フィルタコンデンサ１３の電圧が上昇すると、チョッパ９の通流率αは徐々に小さくなり、フィルタコンデンサ１３の電圧が、電圧Ｖ２になると、チョッパ通流率αは０、すなわち常時オフの状態となる。
【０１２２】
チョッパ通流率αが減少すると、チョッパ９と並列に接続された抵抗器６で消費される電動機５の回生電力が大きくなり、抵抗器６での電圧降下分が大きくなるため、ＶＶＶＦインバータ３の端子間電圧は小さくなり、ＶＶＶＦインバータ３から架線へ返る回生電力は小さくなる。
【０１２３】
その結果、フィルタコンデンサ１３の電圧の上昇が抑えられることになる。
【０１２４】
最終的には、架線の負荷で消費する電力と、ＶＶＶＦインバータ３からの回生電力とは等しくなり、フィルタコンデンサ１３の電圧はほぼ一定となる。
【０１２５】
上述したように、本実施の形態による電気車制御装置でも、フィルタコンデンサ１３の電圧は上昇せずに、架線の負荷状況に適応した回生電力を返すことができ、返せない電力は抵抗器６で消費することができるため、電動機５のトルクを減少させることなく、回生ブレーキを作用させることが可能となる。
【０１２６】
（第５の実施の形態）
図１０は、本実施の形態による直流電車における電気車制御装置の構成例を示す回路図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１２７】
すなわち、本実施の形態による電気車制御装置は、図１０に示すように、前記図１におけるＶＶＶＦインバータ３とチョッパ９とを、同一の車両制御装置本体１７の内部に収納した構成としている。
【０１２８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電気車制御装置の動作について説明する。
【０１２９】
なお、図１と同一要素の動作についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の動作についてのみ述べる。
【０１３０】
図１０において、チョッパ９は車両制御装置本体１７の内部に納められ、抵抗器６は車両制御装置本体１７の外部に構成されていることにより、電力回生時の抵抗器６での発熱は、車両制御装置本体１７の外部で発生するため、車両制御装置本体１７への熱の影響は少ない。
【０１３１】
上述したように、本実施の形態による電気車制御装置では、チョッパ９を車両制御装置本体１７の内部に収納しているため、チョッパ９として別の筐体（箱）を設ける必要はなく、スペース効率が向上し、コスト削減に寄与することが可能となる。
【０１３２】
（第６の実施の形態）
図１１は、本実施の形態による直流電車における電気車制御装置の構成例を示す回路図であり、図５と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１３３】
すなわち、本実施の形態による電気車制御装置は、図１１に示すように、前記図５における負荷接触器８を省略し、さらにＶＶＶＦインバータ３が故障した場合に、チョッパ９をオフさせる構成としている。
【０１３４】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電気車制御装置の動作について説明する。
【０１３５】
なお、図５と同一要素の動作についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の動作についてのみ述べる。
【０１３６】
図１１において、電動機（同期電動機）５が回転していると、電動機５の端子間電圧に合わせてＶＶＶＦインバータ３が電圧を発生して、電動機電流を制御する。
【０１３７】
ＶＶＶＦインバータ３が短絡故障した時には、電動機５の端子間電圧がＶＶＶＦインバータ３で短絡されてしまうのを防ぐために、チョッパ９をオフして、電動機電流を全て抵抗器６に流すようにする。
【０１３８】
以上のような動作をさせることにより、短絡電流を抵抗器６で制限することができるため、従来必要であった３相の負荷接触器８は不要となる。
【０１３９】
すなわち、従来では、前記図１６に示すように、ＶＶＶＦインバータ３と電動機５との間には、電動機５を電気的に切り離す３相の負荷接触器８が接続され、抵抗器６とチョッパ９は接続されていない。電動機５が同期電動機、特に永久磁石形の同期電動機の場合には、電動機５が回転すると電動機５の端子間電圧が発生するため、ＶＶＶＦインバータ３が短絡故障した際には、電動機５の端子間電圧がＶＶＶＦインバータ３で短絡されて大電流が流れてしまうのを防ぐために、負荷接触器８を用いてそれを開放することにより、短絡したＶＶＶＦインバータ３と電動機５とを切り離すことが必要であるという問題があった。
【０１４０】
これに対して、本実施の形態では、以上のような従来の問題を生じることがない。
【０１４１】
上述したように、本実施の形態による電気車制御装置では、電動機５とＶＶＶＦインバータ３との間に、抵抗器６とそれに並列に接続されたチョッパ９を挿入し、ＶＶＶＦインバータ３が短絡故障した際にチョッパ９をオフすることで、電動機５で発生する電動機５の端子間電圧を抵抗器６に印加することができるため、電動機５に大電流が流れることを防止し、システムに負荷接触器８を必要としない構成とすることができ、コスト削減に寄与することが可能となる。
【０１４２】
（第７の実施の形態）
図１２は、本実施の形態による直流電車における電気車制御装置の構成例を示す回路図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１４３】
すなわち、本実施の形態による電気車制御装置は、図１２に示すように、前記図１に加えて、ＶＶＶＦインバータ３と電動機（誘導電動機）５との間に、抵抗器６と並列にかつチョッパ９と直列にリアクトル１８を備えた構成としている。
【０１４４】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電気車制御装置の動作について説明する。
【０１４５】
なお、図１と同一要素の動作についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の動作についてのみ述べる。
【０１４６】
図１２において、チョッパ９と直列にリアクトル１８を設けていることにより、リアクトル１８は、チョッパ９がオンした時に、電流の急昇を抑制することになる。
【０１４７】
以上のような動作により、リアクトル１８によって、チョッパ９がスイッチングした時の電流の急昇を抑制して、ＶＶＶＦインバータ３の過電流保護に至るのを防止することができる。
【０１４８】
上述したように、本実施の形態による電気車制御装置では、リアクトル１８により、チョッパ９がスイッチングした時の電流の急昇を抑制することができるため、ＶＶＶＦインバータ３の過電流保護に至るのを防止することが可能となる。
【０１４９】
（第８の実施の形態）
図１３は、本実施の形態による直流電車における電気車制御装置の構成例を示す回路図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１５０】
すなわち、本実施の形態による電気車制御装置は、図１３に示すように、前記図１に加えて、ＶＶＶＦインバータ３と電動機（誘導電動機）５との間、実際には抵抗器６およびチョッパ９の並列回路と電動機５との間に、直列にリアクトル１８を備えた構成としている。
【０１５１】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電気車制御装置の動作について説明する。
【０１５２】
なお、図１と同一要素の動作についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の動作についてのみ述べる。
【０１５３】
図１３において、抵抗器６およびチョッパ９の並列回路と直列にリアクトル１８を設けていることにより、リアクトル１８は、チョッパ９がオンした時に、電流の急昇を抑制することになる。
【０１５４】
以上のような動作により、リアクトル１８によって、チョッパ９がスイッチングした時の電流の急昇を抑制して、ＶＶＶＦインバータ３の過電流保護に至るのを防止することができる。
【０１５５】
上述したように、本実施の形態による電気車制御装置では、リアクトル１８により、チョッパ９がスイッチングした時の電流の急昇を抑制することができるため、ＶＶＶＦインバータ３の過電流保護に至るのを防止することが可能となる。
【０１５６】
（他の実施例）
図１４は、本実施の形態による直流電車における電気車制御装置の他の構成例を示す回路図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１５７】
すなわち、本実施の形態による電気車制御装置は、図１４に示すように、前記図１に加えて、ＶＶＶＦインバータ３と電動機（誘導電動機）５との間、実際には抵抗器６およびチョッパ９の並列回路とＶＶＶＦインバータ３との間に、直列にリアクトル１８を備えた構成としている。
【０１５８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電気車制御装置の動作について説明する。
【０１５９】
なお、図１と同一要素の動作についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の動作についてのみ述べる。
【０１６０】
図１４において、抵抗器６およびチョッパ９の並列回路と直列にリアクトル１８を設けていることにより、リアクトル１８は、チョッパ９がオンした時に、電流の急昇を抑制することになる。
【０１６１】
以上のような動作により、リアクトル１８によって、チョッパ９がスイッチングした時の電流の急昇を抑制して、ＶＶＶＦインバータ３の過電流保護に至るのを防止することができる。
【０１６２】
上述したように、本実施の形態による電気車制御装置では、リアクトル１８により、チョッパ９がスイッチングした時の電流の急昇を抑制することができるため、ＶＶＶＦインバータ３の過電流保護に至るのを防止することが可能となる。
【０１６３】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。
例えば、前記第４の実施の形態、第５の実施の形態、第７の実施の形態、および第８の実施の形態では、電動機５として、誘導電動機を用いたものに本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、電動機５として、同期電動機等の他の交流電動機を用いたものについても、本発明を同様に適用して前述の場合と同様の作用効果を得ることが可能である。
【０１６４】
さらに、前記各実施の形態では、電動機５が１台であるものに本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、電動機５が２台以上の複数台であるものについても、本発明を同様に適用して前述の場合と同様の作用効果を得ることが可能である。
【０１６５】
また、前記各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた作用効果を得ることができる。
【０１６６】
さらに、前記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、前記各実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【０１６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電気車制御装置によれば、電力回生ブレーキ、または発電ブレーキを備えた電気車制御装置において、抵抗器短絡時の電動機トルクの急変を抑えることができ、また抵抗器での消費電力を最小限に抑えて回生率の低下を抑えることができ、さらに抵抗器の容量も減少させてスペースとコストの点で有利とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による直流電車における電気車制御装置の第１の実施の形態を示す回路図。
【図２】同第１の実施の形態の電気車制御装置における動作を説明するための図。
【図３】本発明による直流電車における電気車制御装置の第２の実施の形態を示す回路図。
【図４】同第２の実施の形態の電気車制御装置における動作を説明するための図。
【図５】本発明による直流電車における電気車制御装置の第３の実施の形態を示す回路図。
【図６】同第３の実施の形態の電気車制御装置における動作を説明するための図。
【図７】同第３の実施の形態の電気車制御装置における動作を説明するための図。
【図８】本発明による直流電車における電気車制御装置の第４の実施の形態を示す回路図。
【図９】本発明による直流電車における電気車制御装置の第４の実施の形態の他の実施例を示す図。
【図１０】本発明による直流電車における電気車制御装置の第５の実施の形態を示す回路図。
【図１１】本発明による直流電車における電気車制御装置の第６の実施の形態を示す回路図。
【図１２】本発明による直流電車における電気車制御装置の第７の実施の形態を示す回路図。
【図１３】本発明による直流電車における電気車制御装置の第８の実施の形態を示す回路図。
【図１４】本発明による直流電車における電気車制御装置の第８の実施の形態の他の実施例を示す回路図。
【図１５】従来の直流電車における電気車制御装置の一構成例を示す回路図。
【図１６】従来の直流電車における電気車制御装置の他の構成例を示す回路図。
【図１７】従来の電気車制御装置における動作を説明するための図。
【符号の説明】
１…パンタグラフ
２…直流フィルタリアクトル
３…ＶＶＶＦインバータ
４…車輪
５…電動機
６…抵抗器
７…開閉器
８…負荷接触器
９…チョッパ
１０…電動機速度センサ
１１…チョッパ通流率演算部
１２…チョッパゲート制御部
１３…フィルタコンデンサ
１４…可変抵抗
１５…電圧検出器
１６…チョッパオンオフ指令演算部
１７…車両制御装置本体
１８…リアクトル
１９…チョッパゲート演算部
ＦＲ…電動機速度
ＶＭ…電動機５の端子間電圧
ＩＭ…電動機電流
ＶＩＮＶ…ＶＶＶＦインバータ３の出力電圧
ＩＭＰ１ＩＭＰ２…電流パターン
α…チョッパ通流率。
【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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