(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動する永久磁石電動機と、
前記永久磁石電動機の回転子の回転を検出して出力する回転検出器と、
１次巻線が交流電源に接続される変圧器と、
前記変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、
前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、
前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、
前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、
前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、
前記制御部は、
電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段と、直流電圧指令値出力手段を有し、
前記電動機誘起電圧演算手段は、前記回転検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、
前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、
前記直流電圧指令値出力手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力を入力し、前記コンバータが変換する直流電圧の指令値として、その直流電圧の指令値が前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上の値の指令値を出力し、
鉄道車両駆動制御装置の運転を開始するために前記電動機回路開閉器を投入する時に、前記電動機回路開閉器投入許可信号が出力されていない場合は、前記コンバータを動作させて前記直流回路の電圧を前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項２】
車両を駆動する永久磁石電動機と、
前記永久磁石電動機の端子電圧を検出して出力する電動機端子電圧検出器と、
１次巻線が交流電源に接続される変圧器と、
前記変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、
前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、
前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、
前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、
前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、
前記制御部は、
電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段と、直流電圧指令値出力手段を有し、
前記電動機誘起電圧演算手段は、前記電動機端子電圧検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、
前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、
前記直流電圧指令値出力手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力を入力し、前記コンバータが変換する直流電圧の指令値として、その直流電圧の指令値が前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上の値の指令値を出力し、
鉄道車両駆動制御装置の運転を開始するために前記電動機回路開閉器を投入する時に、前記電動機回路開閉器投入許可信号が出力されていない場合は、前記コンバータを動作させて前記直流回路の電圧を前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項３】
車両を駆動する永久磁石電動機と、
１次巻線が交流電源に接続される変圧器と、
前記変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、
前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、
前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、
前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、
前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、
前記制御部は、
電圧指令値出力手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段と、直流電圧指令値出力手段を有し、
前記電圧指令値出力手段は、予め設定された値として、車両の走行における前記永久磁石電動機の最大回転数での端子間の誘起電圧の尖頭値以上の値を電圧指令値として出力し、
前記直流電圧指令値出力手段は、前記電圧指令値が入力され、前記コンバータが変換する直流電圧の指令値を出力し、
前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電圧指令値と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、
鉄道車両駆動制御装置の運転を開始するために前記電動機回路開閉器を投入する時に、前記コンバータを動作させて前記直流回路の電圧を車両の走行における前記永久磁石電動機の最大回転数での端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項４】
車両を駆動する永久磁石電動機と、
前記永久磁石電動機の回転子の回転を検出して出力する回転検出器と、
１次巻線が交流電源に接続される変圧器と、
前記変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、
前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、
前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、
前記変圧器に設けられ前記２次巻線よりも小さい電圧を出力する３次巻線と、
前記３次巻線に充電用開閉器を介して接続され前記３次巻線の電圧を昇圧する充電回路昇圧変圧器と、
前記充電回路昇圧変圧器の昇圧側の電圧を整流して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路に出力して充電する充電用整流回路と、
前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、
前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号と、前記充電用開閉器を投入・開放するための充電用開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、
前記制御部は、
電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段を有し、
前記電動機誘起電圧演算手段は、前記回転検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、
前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、
鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する時に、前記充電用開閉器を投入して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路を充電し、前記電動機回路開閉器投入許可信号が出力されていることを条件として前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項５】
車両を駆動する永久磁石電動機と、
前記永久磁石電動機の端子電圧を検出して出力する電動機端子電圧検出器と、
１次巻線が交流電源に接続される変圧器と、
前記変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、
前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、
前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、
前記変圧器に設けられ前記２次巻線よりも小さい電圧を出力する３次巻線と、
前記３次巻線に充電用開閉器を介して接続され、前記３次巻線の電圧を昇圧する充電回路昇圧変圧器と、
前記充電回路昇圧変圧器の昇圧側の電圧を整流して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路に出力して充電する充電用整流回路と、
前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、
前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号と、前記充電用開閉器を投入・開放するための充電用開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、
前記制御部は、
電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段を有し、
前記電動機誘起電圧演算手段は、前記電動機端子電圧検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、
前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、
鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する時に、前記充電用開閉器を投入して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路を充電し、前記電動機回路開閉器投入許可信号が出力されていることを条件として前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する時に、予め設定した期間充電用開閉器を投入してコンバータとインバータとの間の直流回路を充電し、前記の予め設定した期間を経過後に電動機回路開閉器投入許可信号が出力されていない場合は、前記充電用開閉器の投入期間を延長し、前記直流回路の電圧を永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする請求項４又は５に記載の鉄道車両駆動制御装置。
【請求項７】
車両を駆動する永久磁石電動機と、
前記永久磁石電動機の回転子の回転を検出して出力する回転検出器と、
１次巻線が交流電源に接続される主回路変圧器と、
前記主回路変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、
前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、
前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する主回路直流電圧検出器と、
前記主回路変圧器に設けられ、前記２次巻線よりも小さい電圧を出力する３次巻線と、
昇圧変圧器であって、その低電圧側の巻線に昇圧比が異なる巻線を有しており、前記昇圧比が異なる巻線の端子が各々第１の充電用開閉器と第２の充電用開閉器を介して前記主回路変圧器の３次巻線と接続され、前記３次巻線の電圧を昇圧する充電回路昇圧変圧器と、
前記充電回路昇圧変圧器の昇圧側の電圧を整流して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路に出力して充電する充電用整流回路と、
前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、
前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号と、前記第１の充電用開閉器を投入・開放するための第１の充電用開閉器投入指令信号と、前記第２の充電用開閉器を投入・開放するための第２の充電用開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、
前記制御部は、
電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段を有し、
前記電動機誘起電圧演算手段は、前記回転検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、
前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、
鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する時に、前記第１の充電用開閉器を投入して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路を充電し、その後前記第２の充電用開閉器を投入して、前記直流回路の電圧を永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項８】
車両を駆動する永久磁石電動機と、
前記永久磁石電動機の端子電圧を検出して出力する電動機端子電圧検出器と、
１次巻線が交流電源に接続される主回路変圧器と、
前記主回路変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、
前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、
前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、
前記変圧器に設けられ前記２次巻線よりも小さい電圧を出力する３次巻線と、
昇圧変圧器であって、その低電圧側の巻線に昇圧比が異なる巻線を有しており、前記昇圧比が異なる巻線の端子が各々第１の充電用開閉器と第２の充電用開閉器を介して前記主回路変圧器の３次巻線と接続され、前記３次巻線の電圧を昇圧する充電回路昇圧変圧器と、
前記充電回路昇圧変圧器の昇圧側の電圧を整流して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路に出力して充電する充電用整流回路と、
前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、
前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号と、前記第１の充電用開閉器を投入・開放するための第１の充電用開閉器投入指令信号と、前記第２の充電用開閉器を投入・開放するための第２の充電用開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、
前記制御部は、
電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段を有し、
前記電動機誘起電圧演算手段は、前記電動機端子電圧検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、
前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、
鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する時に、前記第１の充電用開閉器を投入して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路を充電し、その後前記第２の充電用開閉器を投入して、前記直流回路の電圧を永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項９】
車両を駆動する永久磁石電動機と、
前記永久磁石電動機の回転子の回転を検出して出力する回転検出器と、
直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、
前記インバータの直流側の回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、
前記インバータの直流側の回路を充電回路抵抗器を介して初期充電するための第１の充電用開閉器と、
車両の補助電源装置から交流電源が供給されている補助回路に第２の充電用開閉器を介して接続され、前記補助回路の電圧を昇圧する充電回路昇圧変圧器と、
前記充電回路昇圧変圧器の昇圧側の電圧を整流して前記インバータの直流側の回路に出力して充電する充電用整流回路と、
前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、
前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号と、前記第１の充電用開閉器を投入・開放するための第１の充電用開閉器投入指令信号と、前記第２の充電用開閉器を投入・開放するための第２の充電用開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、
前記制御部は、
電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段を有し、
前記電動機誘起電圧演算手段は、前記回転検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、
前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、
鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する時に、前記第１の充電用開閉器を投入して前記インバータの直流側の回路を充電し、その後前記第２の充電用開閉器を投入して、前記直流回路の電圧を永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項１０】
車両を駆動する永久磁石電動機と、
前記永久磁石電動機の端子電圧を検出して出力する電動機端子電圧検出器と、
直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、
前記インバータの直流側の回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、
前記インバータの直流側の回路を充電回路抵抗器を介して初期充電するための第１の充電用開閉器と、
車両の補助電源装置から交流電源が供給されている補助回路に第２の充電用開閉器を介して接続され補助回路の電圧を昇圧する充電回路昇圧変圧器と、
前記充電回路昇圧変圧器の昇圧側の電圧を整流して前記インバータの直流側の回路に出力して充電する充電用整流回路と、
前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、
前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号と、前記第１の充電用開閉器を投入・開放するための第１の充電用開閉器投入指令信号と、前記第２の充電用開閉器を投入・開放するための第２の充電用開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、
前記制御部は、
電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段を有し、
前記電動機誘起電圧演算手段は、前記電動機端子電圧検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、
前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、
鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する時に、前記第１の充電用開閉器を投入して前記インバータの直流側の回路を充電し、その後前記第２の充電用開閉器を投入して、前記直流回路の電圧を永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項１１】
前記インバータの直流側の回路に、前記インバータ側及び充電用整流回路側から鉄道車両駆動制御装置の直流電源側への電流を防止する整流素子と、前記整流素子と逆並列に接続されたスイッチング素子とを備えたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の鉄道車両駆動制御装置。
【請求項１２】
車両を駆動する永久磁石電動機と、
前記永久磁石電動機の回転子の回転を検出して出力する回転検出器と、
直流電源の電圧を任意の大きさの直流電圧に昇圧して出力するチョッパと、
前記チョッパから出力される直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、
前記インバータの直流側の回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、
前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、
前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、
前記制御部は、
電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段と、直流電圧指令値出力手段を有し、
前記電動機誘起電圧演算手段は、前記回転検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、
前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、
前記直流電圧指令値出力手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力を入力し、前記チョッパが昇圧する直流電圧の指令値として、その直流電圧の指令値が前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上の値を出力し、
鉄道車両駆動制御装置の運転を開始するために前記電動機回路開閉器を投入する時に、前記電動機回路開閉器投入許可信号が出力されていない場合は、前記チョッパを動作させて前記インバータの直流側の回路の電圧を前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項１３】
車両を駆動する永久磁石電動機と、
前記永久磁石電動機の端子電圧を検出して出力する電動機端子電圧検出器と、
直流電源の電圧を任意の大きさの直流電圧に昇圧して出力するチョッパと、
前記チョッパから出力される直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、
前記インバータの直流側の回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、
前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、
前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、
前記制御部は、
電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段と、直流電圧指令値出力手段を有し、
前記電動機誘起電圧演算手段は、前記電動機端子電圧検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、
前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、
前記直流電圧指令値出力手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力を入力し、前記チョッパが昇圧する直流電圧の指令値として、その直流電圧の指令値が前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上の値を出力し、
鉄道車両駆動制御装置の運転を開始するために前記電動機回路開閉器を投入する時に、前記電動機回路開閉器投入許可信号が出力されていない場合は、前記チョッパを動作させて前記インバータの直流側の回路の電圧を前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項１４】
車両を駆動する永久磁石電動機と、
直流電源の電圧を任意の大きさの直流電圧に昇圧して出力するチョッパと、
前記チョッパから出力される直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、
前記インバータの直流側の回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、
前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、
前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、
前記制御部は、
電圧指令値出力手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段と、直流電圧指令値出力手段を有し、
前記電圧指令値出力手段は、予め設定された、車両の走行における前記永久磁石電動機の最大回転数での端子間の誘起電圧の尖頭値以上の値を電圧指令値として出力し、
前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電圧指令値と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、
前記直流電圧指令値出力手段は、前記電圧指令値を入力し、前記チョッパが昇圧する直流電圧の指令値を出力し、
鉄道車両駆動制御装置の運転を開始するために前記電動機回路開閉器を投入する時に、前記チョッパを動作させて前記インバータの直流側の回路の電圧を車両の走行における前記永久磁石電動機の最大回転数での端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。
【請求項１５】
前記電圧指令値出力手段は、予め設定される値が複数であり、その複数の値から選択して電圧指令値として出力することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の鉄道車両駆動制御装置。
【請求項１６】
前記電圧指令値出力手段は、予め設定される値が複数であり、その複数の値から、車両が走行する路線を条件として選択して電圧指令値として出力することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の鉄道車両駆動制御装置。
【請求項１７】
前記電圧指令値出力手段は、予め設定される値が複数であり、その複数の値から、車両が走行する最高速度を条件として選択して電圧指令値として出力することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の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、鉄道車両駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄道車両駆動制御装置の構成を図７３に示す。図７３において、１は交流電源である架線、２は集電器、３は交流回路遮断器、４は主回路変圧器Ｔの１次巻線、５は主回路変圧器Ｔの２次巻線、７は車輪、８は帰線であるレール、９は変圧器２次巻線とコンバータ間の電流を検出するための交流電流検出器、１０は充電用開閉器、１１は充電回路抵抗器、１８は交流回路開閉器、１２はコンバータ、１３Ｕ〜１３Ｙはコンバータのスイッチング素子、１４は平滑コンデンサ、１５はコンバータとインバータ間の直流回路の電圧を検出するための電圧検出器、２１は鉄道車両を駆動する永久磁石電動機、２２はインバータ、２３Ｕ〜２３Ｚはインバータのスイッチング素子、２４Ｕ〜２４Ｗはインバータと永久磁石電動機間の電流を検出するための電流検出器、２５は電動機回路開閉器である。
【０００３】
コンバータ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任意にオン・オフ動作させることによって、変圧器２次巻線５から供給される交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。
【０００４】
インバータ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オン・オフ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。インバータ２２の電源である直流電圧はコンバータ１２によって供給される。
【０００５】
永久磁石電動機２１には、インバータ２２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。
【０００６】
交流回路遮断器３は、機能的には開閉器の一種であり、交流電源である架線１と変圧器１次巻線４との接続・切り離しを行なう。
【０００７】
変圧器Ｔには１次巻線４と２次巻線５が設けられており、架線１の交流電圧の大きさをコンバータ１２の入力電圧の大きさに変換する。
【０００８】
充電用開閉器１０と充電回路抵抗器１１は、コンバータ１２を起動する前にコンバータ１２とインバータ２２の間の直流回路に設けた平滑コンデンサ１４を充電するためのものである。
【０００９】
交流回路開閉器１８は変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路を投入・開放するためのものである。
【００１０】
平滑コンデンサ１４は、コンバータ１２から出力されてインバータ２２に供給される直流電圧を安定させる作用を持つ。
【００１１】
電動機回路開閉器２５は、インバータ１２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、インバータ１２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。ここでの、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ことになるので、最寄の駅まで、又は修理を行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。
【００１３】
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向上する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インバータ又はコンバータ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インバータ又はコンバータに電流が流れ込み、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インバータ又はコンバータ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、変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間に設けた電流検出器９によってコンバータ１２の電流に異常を検出するか、インバータ２２と永久磁石電動機２１の間に設けた電流検出器２４Ｕ−２４Ｗによってインバータの出力電流に異常を検出するか、又は直流電圧監視手段（直流電圧検出器）によって平滑コンデンサ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、インバータ２２又はコンバータ１２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とインバータ２２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、インバータ２２と永久磁石電動機２１との間の回路に開閉器２５を設けている。
【００１４】
図７４は、図７３に示した従来の鉄道車両駆動制御装置の開閉器２５を投入・開放するための制御回路の構成を示した図である。図７４において、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１０の投入と開放を行なう充電用開閉器投入指令信号と、交流回路開閉器１８の投入と開放を行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の投入と開放を行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１０４ａは、充電用開閉器１０の駆動操作コイル１１０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（オン）される。
【００１７】
継電器１０４ｂは、交流回路開閉器１８の駆動操作コイル１１８に電源を供給する制御回路であり、制御部１０３からの交流回路開閉器投入指令信号によって投入（オン）される。
【００１８】
継電器１０４ｃ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（オン）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故障を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１０を投入してコンバータ１２とインバータ２２の間の直流回路に設けた平滑コンデンサ１４を充電する。充電用開閉器１０が投入（オン）されると、コンバータ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１１で制限された電流によって平滑コンデンサ１４が充電される。平滑コンデンサ１４の充電が完了した後に交流回路開閉器１８が投入（オン）され変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路が接続され、また電動機回路開閉器２５が投入（オン）されてインバータ２２と永久磁石電動機２１との間の３相交流回路が接続されるとともに、充電用開閉器１０が開放（オフ）される。
【００２０】
交流回路開閉器１８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１１の抵抗値と平滑コンデンサ１４の静電容量からあらかじめ求められる充電時間を考慮して、充電用開閉器１０を投入した後に充電時間が経過したことで、交流回路開閉器１８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１０を開放する。又は別の方式として、電圧検出器１５の検出値を監視して平滑コンデンサ１４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１８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１０を開放しても良い。
【００２１】
交流回路開閉器１８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、コンバータ１２とインバータ２２はそれぞれが内蔵するスイッチング素子のオン・オフ動作を開始して起動する。
【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は常に、コンバータを起動する前に電動機回路開閉器を投入していた。このため次のような問題点があった。
【００２３】
永久磁石電動機２１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２１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１４に予め充電されている直流電圧Ｖｄｃが、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上である時には、電動機回路開閉器２５を投入する瞬間にインバータ２２と永久磁石電動機２１との間の回路に電流が流れることは無いため問題ない。
【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１４に予め充電されている直流電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１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２５を投入する瞬間に、回転している永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧によって、永久磁石電動機２１からインバータ２２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１４を充電する過渡電流が流れる。この過渡電流の例を図７５、図７６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７５、図７６では過渡電流の大きさとして直流量で表現してある。この過渡電流が流れることによって永久磁石電動機２１にはトルクショックが発生して車両の乗り心地を害するという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明は上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、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も、永久磁石電動機から平滑コンデンサへの過渡電流が流れることを防止して、永久磁石電動機のトルクショックによって車両の乗り心地を害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】
【００２８】
本発明の鉄道車両駆動制御装置は、車両を駆動する永久磁石電動機と、前記永久磁石電動機の回転子の回転を検出して出力する回転検出器と、１次巻線が交流電源に接続される変圧器と、前記変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、前記制御部は、電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段と、直流電圧指令値出力手段を有し、前記電動機誘起電圧演算手段は、前記回転検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、前記直流電圧指令値出力手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力を入力し、前記コンバータが変換する直流電圧の指令値として、その直流電圧の指令値が前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上の値の指令値を出力し、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始するために前記電動機回路開閉器を投入する時に、前記電動機回路開閉器投入許可信号が出力されていない場合は、前記コンバータを動作させて前記直流回路の電圧を前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする。
【００２９】
また本発明の鉄道車両駆動制御装置は、車両を駆動する永久磁石電動機と、前記永久磁石電動機の端子電圧を検出して出力する電動機端子電圧検出器と、１次巻線が交流電源に接続される変圧器と、前記変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、前記制御部は、電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段と、直流電圧指令値出力手段を有し、前記電動機誘起電圧演算手段は、前記電動機端子電圧検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、前記直流電圧指令値出力手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力を入力し、前記コンバータが変換する直流電圧の指令値として、その直流電圧の指令値が前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上の値の指令値を出力し、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始するために前記電動機回路開閉器を投入する時に、前記電動機回路開閉器投入許可信号が出力されていない場合は、前記コンバータを動作させて前記直流回路の電圧を前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする。
【００３０】
また本発明の鉄道車両駆動制御装置は、車両を駆動する永久磁石電動機と、１次巻線が交流電源に接続される変圧器と、前記変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、前記制御部は、電圧指令値出力手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段と、直流電圧指令値出力手段を有し、前記電圧指令値出力手段は、予め設定された値として、車両の走行における前記永久磁石電動機の最大回転数での端子間の誘起電圧の尖頭値以上の値を電圧指令値として出力し、前記直流電圧指令値出力手段は、前記電圧指令値が入力され、前記コンバータが変換する直流電圧の指令値を出力し、前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電圧指令値と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始するために前記電動機回路開閉器を投入する時に、前記コンバータを動作させて前記直流回路の電圧を車両の走行における前記永久磁石電動機の最大回転数での端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする。
【００３１】
また本発明の鉄道車両駆動制御装置は、車両を駆動する永久磁石電動機と、前記永久磁石電動機の回転子の回転を検出して出力する回転検出器と、１次巻線が交流電源に接続される変圧器と、前記変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、前記変圧器に設けられ前記２次巻線よりも小さい電圧を出力する３次巻線と、前記３次巻線に充電用開閉器を介して接続され前記３次巻線の電圧を昇圧する充電回路昇圧変圧器と、前記充電回路昇圧変圧器の昇圧側の電圧を整流して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路に出力して充電する充電用整流回路と、前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号と、前記充電用開閉器を投入・開放するための充電用開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、前記制御部は、電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段を有し、前記電動機誘起電圧演算手段は、前記回転検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する時に、前記充電用開閉器を投入して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路を充電し、前記電動機回路開閉器投入許可信号が出力されていることを条件として前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする。
【００３２】
また本発明の鉄道車両駆動制御装置は、車両を駆動する永久磁石電動機と、前記永久磁石電動機の端子電圧を検出して出力する電動機端子電圧検出器と、１次巻線が交流電源に接続される変圧器と、前記変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、前記変圧器に設けられ前記２次巻線よりも小さい電圧を出力する３次巻線と、前記３次巻線に充電用開閉器を介して接続され、前記３次巻線の電圧を昇圧する充電回路昇圧変圧器と、前記充電回路昇圧変圧器の昇圧側の電圧を整流して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路に出力して充電する充電用整流回路と、前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号と、前記充電用開閉器を投入・開放するための充電用開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、前記制御部は、電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段を有し、前記電動機誘起電圧演算手段は、前記電動機端子電圧検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する時に、前記充電用開閉器を投入して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路を充電し、前記電動機回路開閉器投入許可信号が出力されていることを条件として前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする。
【００３３】
また本発明の鉄道車両駆動制御装置は、車両を駆動する永久磁石電動機と、前記永久磁石電動機の回転子の回転を検出して出力する回転検出器と、１次巻線が交流電源に接続される主回路変圧器と、前記主回路変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する主回路直流電圧検出器と、前記主回路変圧器に設けられ、前記２次巻線よりも小さい電圧を出力する３次巻線と、昇圧変圧器であって、その低電圧側の巻線に昇圧比が異なる巻線を有しており、前記昇圧比が異なる巻線の端子が各々第１の充電用開閉器と第２の充電用開閉器を介して前記主回路変圧器の３次巻線と接続され、前記３次巻線の電圧を昇圧する充電回路昇圧変圧器と、前記充電回路昇圧変圧器の昇圧側の電圧を整流して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路に出力して充電する充電用整流回路と、前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号と、前記第１の充電用開閉器を投入・開放するための第１の充電用開閉器投入指令信号と、前記第２の充電用開閉器を投入・開放するための第２の充電用開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、前記制御部は、電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段を有し、前記電動機誘起電圧演算手段は、前記回転検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する時に、前記第１の充電用開閉器を投入して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路を充電し、その後前記第２の充電用開閉器を投入して、前記直流回路の電圧を永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする。
【００３４】
また本発明の鉄道車両駆動制御装置は、車両を駆動する永久磁石電動機と、前記永久磁石電動機の端子電圧を検出して出力する電動機端子電圧検出器と、１次巻線が交流電源に接続される主回路変圧器と、前記主回路変圧器の２次巻線の交流電圧を任意の大きさの直流電圧に変換して出力するコンバータと、前記コンバータの出力である直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、前記変圧器に設けられ前記２次巻線よりも小さい電圧を出力する３次巻線と、昇圧変圧器であって、その低電圧側の巻線に昇圧比が異なる巻線を有しており、前記昇圧比が異なる巻線の端子が各々第１の充電用開閉器と第２の充電用開閉器を介して前記主回路変圧器の３次巻線と接続され、前記３次巻線の電圧を昇圧する充電回路昇圧変圧器と、前記充電回路昇圧変圧器の昇圧側の電圧を整流して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路に出力して充電する充電用整流回路と、前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号と、前記第１の充電用開閉器を投入・開放するための第１の充電用開閉器投入指令信号と、前記第２の充電用開閉器を投入・開放するための第２の充電用開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、前記制御部は、電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段を有し、前記電動機誘起電圧演算手段は、前記電動機端子電圧検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する時に、前記第１の充電用開閉器を投入して前記コンバータと前記インバータとの間の直流回路を充電し、その後前記第２の充電用開閉器を投入して、前記直流回路の電圧を永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする。
【００３５】
また本発明の鉄道車両駆動制御装置は、車両を駆動する永久磁石電動機と、前記永久磁石電動機の回転子の回転を検出して出力する回転検出器と、直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、前記インバータの直流側の回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、前記インバータの直流側の回路を充電回路抵抗器を介して初期充電するための第１の充電用開閉器と、車両の補助電源装置から交流電源が供給されている補助回路に第２の充電用開閉器を介して接続され、前記補助回路の電圧を昇圧する充電回路昇圧変圧器と、前記充電回路昇圧変圧器の昇圧側の電圧を整流して前記インバータの直流側の回路に出力して充電する充電用整流回路と、前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号と、前記第１の充電用開閉器を投入・開放するための第１の充電用開閉器投入指令信号と、前記第２の充電用開閉器を投入・開放するための第２の充電用開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、前記制御部は、電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段を有し、前記電動機誘起電圧演算手段は、前記回転検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する時に、前記第１の充電用開閉器を投入して前記インバータの直流側の回路を充電し、その後前記第２の充電用開閉器を投入して、前記直流回路の電圧を永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする。
【００３６】
また本発明の鉄道車両駆動制御装置は、車両を駆動する永久磁石電動機と、前記永久磁石電動機の端子電圧を検出して出力する電動機端子電圧検出器と、直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、前記インバータの直流側の回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、前記インバータの直流側の回路を充電回路抵抗器を介して初期充電するための第１の充電用開閉器と、車両の補助電源装置から交流電源が供給されている補助回路に第２の充電用開閉器を介して接続され補助回路の電圧を昇圧する充電回路昇圧変圧器と、前記充電回路昇圧変圧器の昇圧側の電圧を整流して前記インバータの直流側の回路に出力して充電する充電用整流回路と、前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号と、前記第１の充電用開閉器を投入・開放するための第１の充電用開閉器投入指令信号と、前記第２の充電用開閉器を投入・開放するための第２の充電用開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、前記制御部は、電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段を有し、前記電動機誘起電圧演算手段は、前記電動機端子電圧検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する時に、前記第１の充電用開閉器を投入して前記インバータの直流側の回路を充電し、その後前記第２の充電用開閉器を投入して、前記直流回路の電圧を永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする。
【００３７】
また本発明の鉄道車両駆動制御装置は、車両を駆動する永久磁石電動機と、前記永久磁石電動機の回転子の回転を検出して出力する回転検出器と、直流電源の電圧を任意の大きさの直流電圧に昇圧して出力するチョッパと、前記チョッパから出力される直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、前記インバータの直流側の回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、前記制御部は、電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段と、直流電圧指令値出力手段を有し、前記電動機誘起電圧演算手段は、前記回転検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、前記直流電圧指令値出力手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力を入力し、前記チョッパが昇圧する直流電圧の指令値として、その直流電圧の指令値が前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上の値を出力し、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始するために前記電動機回路開閉器を投入する時に、前記電動機回路開閉器投入許可信号が出力されていない場合は、前記チョッパを動作させて前記インバータの直流側の回路の電圧を前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする。
【００３８】
また本発明の鉄道車両駆動制御装置は、車両を駆動する永久磁石電動機と、前記永久磁石電動機の端子電圧を検出して出力する電動機端子電圧検出器と、直流電源の電圧を任意の大きさの直流電圧に昇圧して出力するチョッパと、前記チョッパから出力される直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、前記インバータの直流側の回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、前記制御部は、電動機誘起電圧演算手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段と、直流電圧指令値出力手段を有し、前記電動機誘起電圧演算手段は、前記電動機端子電圧検出器の出力を入力し、前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値を演算して出力し、前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、前記直流電圧指令値出力手段は、前記電動機誘起電圧演算手段の出力を入力し、前記チョッパが昇圧する直流電圧の指令値として、その直流電圧の指令値が前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上の値を出力し、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始するために前記電動機回路開閉器を投入する時に、前記電動機回路開閉器投入許可信号が出力されていない場合は、前記チョッパを動作させて前記インバータの直流側の回路の電圧を前記永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする。
【００３９】
また本発明の鉄道車両駆動制御装置は、車両を駆動する永久磁石電動機と、直流電源の電圧を任意の大きさの直流電圧に昇圧して出力するチョッパと、前記チョッパから出力される直流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前記永久磁石電動機に交流電力を供給するインバータと、前記インバータの直流側の回路の電圧を検出して出力する直流電圧検出器と、前記インバータと前記永久磁石電動機との間のｎ相交流回路（ｎは交流の相数を表す任意の数）のうちの少なくともｎ−１相に回路を投入・開放するための接触子を設けた電動機回路開閉器と、前記電動機回路開閉器を投入・開放するための電動機回路開閉器投入指令信号を出力する制御部を備え、前記制御部は、電圧指令値出力手段と、電動機回路開閉器投入条件判別手段と、直流電圧指令値出力手段を有し、前記電圧指令値出力手段は、予め設定された、車両の走行における前記永久磁石電動機の最大回転数での端子間の誘起電圧の尖頭値以上の値を電圧指令値として出力し、前記電動機回路開閉器投入条件判別手段は、前記電圧指令値と前記直流電圧検出器の出力を入力し、電動機回路開閉器投入許可信号を出力し、前記直流電圧指令値出力手段は、前記電圧指令値を入力し、前記チョッパが昇圧する直流電圧の指令値を出力し、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始するために前記電動機回路開閉器を投入する時に、前記チョッパを動作させて前記インバータの直流側の回路の電圧を車両の走行における前記永久磁石電動機の最大回転数での端子間の誘起電圧の尖頭値以上に上昇させた後に前記電動機回路開閉器を投入する制御をすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、走行中に鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合や、又は、走行中に保護機能が故障を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も、永久磁石電動機から平滑コンデンサへの過渡電流が流れることを防止して、永久磁石電動機のトルクショックによって車両の乗り心地を害することが無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００４２】
（第１の実施の形態）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は交流電源である架線、２は集電器、３は交流回路遮断器、Ｔは主回路変圧器、４は変圧器１次巻線、５は変圧器２次巻線、７は車輪、８は帰線であるレール、９は変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の電流を検出するための交流電流検出器、１０は充電用開閉器、１１は充電回路抵抗器、１２はコンバータ、１３Ｕ〜１３Ｙはコンバータ１２のスイッチング素子、１４は平滑コンデンサ、１５はコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路の電圧を検出するための直流電圧検出器、１８は変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の回路の交流回路開閉器、２１は永久磁石電動機、２２はインバータ、２３Ｕ〜２３Ｚはインバータ２２のスイッチング素子、２４Ｕ〜２４Ｗはインバータ２２と永久磁石電動機１２との間の電流を検出するための電流検出器、２５はインバータ２２と永久磁石電動機２１との間の回路の電動機回路開閉器、２６は永久磁石電動機２１の回転子の回転を検出するための回転検出器である。
【００４３】
コンバータ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任意にオン・オフ動作させることによって、変圧器２次巻線５から供給され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１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（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（オン）・阻止（オフ）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。
【００４４】
インバータ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オン・オフ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。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（オン）・阻止（オフ）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。インバータ２２の電源である直流電圧はコンバータ１２によって供給される。
【００４５】
コンバータ１２のスイッチング素子のオン・オフ動作の方法及びインバータ２２のスイッチング素子のオン・オフ動作の方法については、例えばパルス幅変調方式やその他の方式などがあるが、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。
【００４６】
平滑コンデンサ１４は、コンバータ１２から出力されてインバータ２２に供給される直流電圧を安定させる作用を持つ。
【００４７】
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、又は回転子が駆動用車輪６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２１にはインバータ２２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。
【００４８】
交流回路遮断器３は、機能的には開閉器の一種であり、交流電源である架線１と変圧器１次巻線４との接続・切り離しを行なう。
【００４９】
変圧器Ｔには１次巻線４と２次巻線５が設けられており、架線１の交流電圧の大きさをコンバータ１２の入力電圧の交流電圧の大きさに変換する。
【００５０】
交流回路開閉器１８は、変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路を投入・開放するためのものである
充電用開閉器１０と充電回路抵抗器１１は、コンバータ１２を起動する前にコンバータ１２とインバータ２２の間の直流回路に設けた平滑コンデンサ１４を充電するためのものある。
【００５１】
コンバータ１２を起動する前に充電用開閉器１０が投入（オン）され、コンバータ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１１で制限された電流によって平滑コンデンサ１４を充電する。平滑コンデンサ１４の充電が完了した後に交流回路開閉器１８が投入（オン）され変圧器２次巻線５とコンバータ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１０が開放（オフ）される。交流回路開閉器１８を投入するタイミングについては、充電回路抵抗器１１の抵抗値と平滑コンデンサ１４の静電容量とから求められる充電時間を考慮して、充電用開閉器１０を投入した後に充電時間が経過したことで交流回路開閉器１８を投入する。又は別の方式として、電圧検出器１５の検出値を監視して平滑コンデンサ１４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１８を投入する方式としても良い。
【００５２】
電動機回路開閉器２５は、インバータ１２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インバータ１２と永久磁石電動機２１との間の３相交流回路の全て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。
【００５３】
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回路の構成例を示した図である。図２において、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。１０４ａ〜１０４ｃは継電器、１０９は交流電流検出器９の検出値にあたる出力信号、１１２は直流電圧指令値、１１５は直流電圧検出器１５の検出値にあたる出力信号、１２４Ｕ〜１２４Ｗは電流検出器２４Ｕ〜２４Ｗの検出値にあたる出力信号、１２６は回転検出器２６の検出値にあたる出力信号である。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へ入力及び制御部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。
【００５４】
継電器１０４ａは、充電用開閉器１０の駆動操作コイル１１０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（オン）される。
【００５５】
継電器１０４ｂは、交流回路開閉器１８の駆動操作コイル１１８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（オン）される。
【００５６】
継電器１０４ｃ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（オン）される。
【００５７】
図３は制御部１０３が出力する信号のうちの交流回路開閉器投入指令信号Ｓ０２と電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０４の論理の例、及び制御部１０３に内蔵される電動機誘起電圧演算部１０５と電動機回路開閉器投入条件判別部１０６と直流電圧指令値出力部１０７の構成例を示した図である。
【００５８】
図３の開閉器投入指令Ｓ０１は、例えば、保護機能が故障を検知していない状態で、かつ充電用開閉器１０の投入後に充電時間が経過したら開閉器投入指令＝１となる。又は別の方式として、保護機能が故障を検知していない状態で、かつ充電用開閉器１０の投入後に直流電圧検出器１５の検出値を監視して平滑コンデンサ１４の電圧が予め設定された閾値を超えたときに開閉器投入指令＝１とする方式としても良い。
【００５９】
交流回路開閉器投入指令信号Ｓ０２は開閉器投入指令Ｓ０１が１となると出力される。
【００６０】
電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０４は、開閉器投入指令Ｓ０１と、電動機回路開閉器投入条件判別部１０６が出力する電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３とのＡＮＤ論理で出力される。又は別の構成例として、図４のように、開閉器投入指令Ｓ０１と、電動機回路開閉器投入条件判別部１０６が出力する電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３とのＡＮＤ論理でＲＳ−ＦＦ論理をセットし、保護機能が故障を検知して故障検知信号Ｓ０５が入力されたらＲＳ−ＦＦ論理をリセットする論理で出力しても良い。
【００６１】
ここで、保護機能が検知する故障とは、例えば、コンバータ１２に内蔵されているスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙや、インバータ２２に内蔵されているスイッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚが破損、又はスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙ、２３Ｕ〜２３Ｚそれぞれをオン・オフ動作させるための回路が破損して、コンバータ１２又はインバータ２２が起動できない状態（動作できない状態）の意味である。コンバータ１２の故障検出方法については、例えば、コンバータ１２の変圧器２次巻線５側の交流回路の電流を交流電流検出器９で監視し、異常値を示した場合にコンバータ１２の故障と判断し、またインバータ２２の故障検出方法については、例えば、インバータ２２の出力電流を電流検出器２４Ｕ〜２４Ｗで監視し、異常値を示した場合にインバータ２２の故障と判断し、またコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路の直流電圧を直流電圧検出器１５で監視し、異常値を示した場合にコンバータ１２とインバータ２２の故障と判断する。
【００６２】
電動機誘起電圧演算部１０５は、回転検出器２６の出力信号１２６を入力とし、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍを出力する。
【００６３】
回転検出器２６が永久磁石電動機２１の回転子の回転数Ｎを出力する方式である場合は、永久磁石電動機の回転角周波数ωは次式で求められる。
【数１】
0004738080.tif 000002
【００６４】
又は、回転検出器２６が永久磁石電動機２１の回転子の角度θを出力する方式である場合は、永久磁石電動機２１の回転角周波数ωは角度θを時間微分して求めた回転数Ｎ＝（ｄθ／ｄｔ）から次式で求められる。
【数２】
0004738080.tif 000003
【００６５】
回転している永久磁石電動機２１の永久磁石による端子間の誘起電圧は交流電圧となり、その尖頭値は次の式で演算される。
【数３】
0004738080.tif 000004
【００６６】
電動機回路開閉器投入条件判別部１０６は、電動機誘起電圧演算部１０５の出力である永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍと、直流電圧検出器１５の出力信号１１５を入力とし、電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３を出力する。コンバータ１２とインバータ２２の間の直流回路の電圧Ｖｄｃは直流電圧検出器１５の出力信号１１５に相当し、電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３は次の論理で出力される。
【数４】
0004738080.tif 000005
【００６７】
直流電圧指令値出力部１０７は、電動機誘起電圧演算部１０５の出力である永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍを入力として、例えば、予め設定されている直流電圧指令値初期値ＶｄｃＲｅｆＯｒｇと永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍとを比較して、大きい方の値を直流電圧指令値１１２としてコンバータ１２に対して出力する。
【数５】
0004738080.tif 000006
【００６８】
コンバータ１２は、直流電圧指令値１１２に基づいて変圧器２次巻線５の交流電圧を直流電圧に変換して出力する。
【００６９】
本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合の、充電用開閉器のオン・オフ、交流回路開閉器のオン・オフ、直流回路電圧、電動機回路開閉器のオン・オフ、コンバータの動作・停止、インバータの動作・停止について、経過時間を横軸としたタイミング図の例を図５と図６に示す。
【００７０】
図５は充電用開閉器１０を投入後に平滑コンデンサ１４の初期充電が完了して交流回路開閉器１８を投入する時点で、直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上である場合の例であり、この場合、交流回路開閉器１８を投入する時点で電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３＝１であるので、電動機回路開閉器２５は交流回路開閉器１８と同じタイミングで投入され、その後コンバータ１２とインバータ２２が動作を開始する。
【００７１】
図６は交流回路開閉器１８を投入する時点で直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ未満である場合の例であり、この場合、交流回路開閉器１８が投入された後にコンバータ１２が動作を開始して変圧器２次巻線５の交流電圧を変換して直流回路電圧を上昇させる。直流回路電圧が永久磁石電動機２１の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上になったら電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３＝１となり、電動機回路開閉器２５が投入される。その後インバータ２２が動作を開始する。
【００７２】
図５と図６で示した動作によって、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２５を投入する場合でも、電動機回路開閉器２５を投入するタイミングでは必ずコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路電圧が永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値以上になっているため、インバータ２２のスイッチング素子の逆並列ダイオードを介して永久磁石電動機２１から直流回路の平滑コンデンサ１４に電流が流れて永久磁石電動機２１がトルクショックを発生することを防止できる。
【００７３】
なお、図１に示した鉄道車両駆動制御装置では、電動機回路開閉器２５の接触子は、インバータ２２と永久磁石電動機２１との間の３相交流回路の電流検出器２４Ｕ〜２４Ｗと永久磁石電動機２１との間に設けているが、この接触子は永久磁石電動機２１とインバータ２２との間の電流を防止するためのものであるから、インバータ１２と電流検出器２４Ｕ〜２４Ｗとの間に接触子を設けても良い。
【００７４】
また、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投入指令信号Ｓ０４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動作は前述の説明と同様である。
【００７５】
さらに、図１に示した鉄道車両駆動制御装置における交流電流検出器９は、変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路の電流を検出するためのものであるから、変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路のどちら側の相に設けても良い。
【００７６】
（第２の実施の形態）図７は本発明の第２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１に示した鉄道車両駆動制御装置では、電動機回路開閉器２５の接触子は、永久磁石電動機２１とインバータ２２との間の３相交流回路のそれぞれの相に対して接触子が１個であるが、図７に示す鉄道車両駆動制御装置では、電動機回路開閉器を２５Ａ、２５Ｂのように２個設けて、接触子がそれぞれの相に対して２直列になるように構成した例である。この場合、前述の図２から図６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１０４ｃと、電動機回路開閉器投入指令信号が、それぞれ、電動機回路開閉器２５Ａと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る。本実施の形態の場合、２組のいずれかの動作で、電動機回路を解放することができ、回路動作の信頼性を向上できる。
【００７７】
（第３の実施の形態）図８は、本発明の第３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１や図７に示した鉄道車両駆動制御装置における充電用開閉器１０は充電回路抵抗器１１と直列に構成しているが、図８に示す鉄道車両駆動制御装置の例では、変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路の交流回路開閉器１８と反対側の相に充電用開閉器１０を設けた構成にしたものである。この構成の場合には、図１や図７に示した鉄道車両駆動制御装置とは、充電用開閉器１０が平滑コンデンサ１４の充電が完了した後も投入したまま（オフしない）になることが動作として異なる。充電用開閉器１０と交流回路開閉器１８がともに投入されることで、変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の回路が接続されることになる。
【００７８】
その他の構成要素と動作は図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同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【００７９】
（第４の実施の形態）図９は、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示す図である。図１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１１が無い代わりに、変圧器３次巻線６と充電回路昇圧変圧器１６と充電用整流回路１７を設けた構成を特徴としている。
【００８０】
変圧器３次巻線６は変圧器２次巻線５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１６は、変圧器３次巻線６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１７は、充電回路昇圧変圧器１６の出力を整流してコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路に直流電圧を供給するためのものである。
【００８１】
コンバータ１２を起動する前に平滑コンデンサ１４を充電する場合、充電用開閉器１０を投入（オン）して変圧器３次巻線６と充電回路昇圧変圧器１６とを接続することにより、充電用整流回路１７を経て平滑コンデンサ１４が充電される。平滑コンデンサ１４の充電が完了後、充電用開閉器１０を開放（オフ）して、交流回路開閉器２５を投入（オン）する。
【００８２】
図９に示す構成の鉄道車両駆動制御装置では、充電用開閉器１０は変圧器３次巻線６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１０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効果がある。
【００８３】
その他の構成要素と動作については、図１から図６に示した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。
【００８４】
（第５の実施の形態）図１０は、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示す図である。図１０に示す構成は、鉄道車両駆動制御装置はインバータと永久磁石電動機と電流検出器と電動機回路開閉器と回転検出器を組み合わせて１単位の駆動群として構成しており、コンバータ１２が１台に対してこの駆動群を２組有した構成で、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。
【００８５】
図１０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、３４Ｕ〜３４Ｗは第１駆動群の電流検出器、３５は第１駆動群の電動機回路開閉器、３６は第１駆動群の回転検出器、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、４４Ｕ〜４４Ｗは第２駆動群の電流検出器、４５は第２駆動群の電動機回路極開閉器、４６は第２駆動群の回転検出器である。
【００８６】
図１１は、図１０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の制御部と制御回路の構成例を示した図である。図１１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へ入力及び制御部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。
【００８７】
１３４Ｕ〜１３４Ｗは第１駆動群の電流検出器３４Ｕ〜３４Ｗの検出値にあたる出力信号、１３６は第１駆動群の回転検出器３６の検出値にあたる出力信号、１４４Ｕ〜１４４Ｗは第２駆動群の電流検出器４４Ｕ〜４４Ｗの検出値にあたる出力信号、１４６は第２駆動群の回転検出器４６の検出値にあたる出力信号である。
【００８８】
継電器１０４ｄ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Ｓ０４−１によって投入（オン）される。
【００８９】
継電器１０４ｅ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Ｓ０４−２によって投入（オン）される。
【００９０】
その他の構成要素については図２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る。
【００９１】
図１２は制御部１０３が出力する信号のうちの交流回路開閉器投入指令信号Ｓ０２と第１駆動群の電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０４−１と第２駆動群の電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０４−２の論理の例、及び制御部１０３に内蔵される電動機誘起電圧演算部１０５と電動機回路開閉器投入条件判別部１０６と直流電圧指令値出力部１０７の構成例を示した図である。
【００９２】
図１２に記載している開閉器投入指令Ｓ０１は、例えば、保護機能が故障を検知していない状態で、かつ充電用開閉器１０の投入後に充電時間が経過したら開閉器投入指令Ｓ０１＝１となる。又は別の方式として、保護機能が故障を検知していない状態で、かつ充電用開閉器１０の投入後に直流電圧検出器１５の検出値を監視して平滑コンデンサ１４の電圧が予め設定された閾値を超えたときに開閉器投入指令Ｓ０１＝１とする方式としても良い。
【００９３】
交流回路開閉器投入指令信号Ｓ０２は開閉器投入指令Ｓ０１が１となると出力される。
【００９４】
第１駆動群の電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０４−１と第２駆動群の電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０４−２は、開閉器投入指令Ｓ０１と、電動機回路開閉器投入条件判別部１０６が出力する電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３とのＡＮＤ論理で出力される。又は別の構成例として、図１３のように、開閉器投入指令Ｓ０１と、電動機回路開閉器投入条件判別部１０６が出力する電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３とのＡＮＤ論理でＲＳ−ＦＦ論理をセットし、保護機能が故障を検知して故障検知信号Ｓ０５を入力したらＲＳ−ＦＦ論理をリセットする論理で出力しても良い。
【００９５】
ここで、保護機能が検知する故障とは、例えば、コンバータ１２に内蔵されているスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙや、第１駆動群のインバータ３２又は第２駆動群のインバータ４２に内蔵されているスイッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚが破損、又はスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｙ、２３Ｕ〜２３Ｚそれぞれをオン・オフ動作させるための回路が破損して、コンバータ１２又は第１駆動群のインバータ３２又は第２駆動群のインバータ４２が起動できない状態（動作できない状態）の意味である。コンバータ１２の故障検出方法については、例えば、コンバータ１２の変圧器２次巻線５側の交流回路の電流を交流電流検出器９で監視し、異常値を示した場合にコンバータ１２の故障と判断し、また第１駆動群のインバータ３２の故障検出方法については、例えば、第１駆動群のインバータ３２の出力電流を電流検出器３４Ｕ〜３４Ｗで監視し、異常値を示した場合に第１駆動群のインバータ３２の故障と判断し、また第２駆動群のインバータ４２の故障検出方法については、例えば、第２駆動群のインバータ４２の出力電流を電流検出器４４Ｕ〜４４Ｗで監視し、異常値を示した場合に第２駆動群のインバータ４２の故障と判断し、またコンバータ１２と第１駆動群のインバータ３２及び第２駆動群のインバータ４２との間の直流回路の直流電圧を電圧検出器１５で監視し、異常値を示した場合にコンバータ１２と第１駆動群のインバータ３２と第２駆動群のインバータ４２の故障と判断する。
【００９６】
電動機誘起電圧演算部１０５は、第１駆動群の回転検出器３６の出力信号１３６と、第２駆動群の回転検出器４６の出力信号１４６とを入力として、永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍを出力する。
【００９７】
第１駆動群の回転検出器３６と第２駆動群の回転検出器４６が第１駆動群の永久磁石電動機３１及び第２駆動群の永久磁石電動機４１の回転子の回転数Ｎを出力する方式である場合は、それぞれの永久磁石電動機の回転角周波数ω１とω２は次式で求められる。
【数６】
0004738080.tif 000007
【００９８】
又は、第１駆動群の回転検出器３６と第２駆動群の回転検出器４６が第１駆動群の永久磁石電動機３１及び第２駆動群の永久磁石電動機４１の回転子の角度θを出力する方式である場合は、それぞれの永久磁石電動機の回転角周波数ω１、ω２はそれぞれの回転子の角度θ１、θ２をそれぞれ時間微分して求めた回転数Ｎ１＝（ｄθ１／ｄｔ）、Ｎ２＝（ｄθ２／ｄｔ）から次式で求められる。
【数７】
0004738080.tif 000008
【００９９】
回転している第１駆動群の永久磁石電動機３１と第２駆動群の永久磁石電動機４１のそれぞれの永久磁石による誘起電圧は交流電圧となり、その尖頭値は次の式で演算される。
【数８】
0004738080.tif 000009
【０１００】
電動機誘起電圧演算部１０５は、第１駆動群の永久磁石電動機３１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ１と、第２駆動群の永久磁石電動機４１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ２の値が大きい方を永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍとして出力する。
【０１０１】
本発明の第５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置における、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合の、充電用開閉器のオン・オフ、交流回路開閉器のオン・オフ、直流回路電圧、第１駆動群の電動機回路開閉器のオン・オフ、第２駆動群の電動機回路開閉器のオン・オフ、コンバータの動作・停止、第１駆動群のインバータの動作・停止、第２駆動群のインバータの動作・停止について、経過時間を横軸としたタイミング図の例を図１４と図１５に示す。
【０１０２】
図１４は交流回路開閉器１８を投入する時点で直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機３１、４１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上である場合の例であり、この場合、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、交流回路開閉器１８と同じタイミングで投入され、その後コンバータ１２が動作を開始し、続いて第１駆動群のインバータ３２と第２駆動群のインバータ４２が動作を開始する。
【０１０３】
図１５は交流回路開閉器１８を投入する時点で直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機３１、４１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ未満である場合の例であり、この場合、交流回路開閉器１８が投入された後にコンバータ１２が動作を開始して変圧器２次巻線５の交流電圧を変換して直流回路電圧を上昇させる。直流回路電圧が永久磁石電動機３１、４１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上になったら第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が投入される。その後第１駆動群のインバータ３２と第２駆動群のインバータ４２が動作を開始する。
【０１０４】
その他の動作については図２から図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回路の構成例と同様である。
【０１０５】
本発明の第５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置によれば、走行中に永久磁石電動機３１、４１が誘起電圧を発生している状態において第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を投入する場合でも、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を投入するタイミングでは必ず直流回路電圧が第１駆動群の永久磁石電動機３１の端子間の誘起電圧と第２駆動群の永久磁石電動機４１の端子間の誘起電圧の値が大きい方の尖頭値以上になっているため、インバータのスイッチング素子の逆並列ダイオードを介して第１駆動群の永久磁石電動機及び第２駆動群の永久磁石電動機から直流回路の平滑コンデンサに電流が流れてそれぞれの永久磁石電動機がトルクショックを発生することを防止できる。
【０１０６】
なお、図１０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では、１台の鉄道車両駆動制御装置が駆動制御を行なう永久磁石電動機の数を２台の構成として示しているが、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１０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部の動作は同様である。
【０１０７】
（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について図１６と図１７を用いて説明する。図１６に示す鉄道車両駆動制御装置は、交流電流検出器９と充電用開閉器１０と充電回路抵抗器１１とコンバータ１２と平滑コンデンサ１４と電圧検出器１５と永久磁石電動機２１とインバータ２２と電流検出器２４Ｕ〜２４Ｗと電動機回路開閉器２５と回転検出器２６を組み合わせて、図１に示した鉄道車両駆動制御装置と同様な構成として、これを１単位の制御群として構成し、この制御群を２組有している構成である。以下、それぞれの制御群を第１制御群５１及び第２制御群５２として呼称して説明する。
【０１０８】
図１６において、主回路変圧器Ｔは２次巻線を２組有しており、第１制御群５１の回路は第１の変圧器２次巻線５Ａに接続される。第２制御群５２の回路は第２の変圧器２次巻線５Ｂに接続される。
【０１０９】
図１７は、図１６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の制御回路の構成例を示した図である。図１７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へ入力及び制御部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。
【０１１０】
制御部１０３は、第１制御群５１からの入力信号及び、第２制御群５２からの入力信号について、おのおのの制御群について前述の図３から図６に示した動作を行ない、第１制御群５１への出力信号と第２制御群５２への出力信号を出力する。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。
【０１１１】
なお、図１７では制御部１０３は複数の制御群に対して制御部１０３が１つである例として記載しているが、制御部を、第１制御群５１に関係する入出力信号を有する第１制御群制御部と、第２制御群５２に関係する入出力信号を有する第２制御群制御部とに分割して設けた構成としても良い。
【０１１２】
また、図１６に示した鉄道車両駆動制御装置の第１制御群５１と第２制御群５２の内部の構成を、図１０に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に、交流電流検出器９と充電用開閉器１０と充電回路抵抗器１１とコンバータ１２と平滑コンデンサ１４と電圧検出器１５と交流回路開閉器１８と第１駆動群の永久磁石電動機３１と第１駆動群のインバータ３２と第１駆動群の電流検出器３４Ｕ〜３４Ｗと第１駆動群の電動機回路開閉器３５と第１駆動群の回転検出器３６と、第２駆動群の永久磁石電動機４１と第２駆動群のインバータ４２と第２駆動群の電流検出器４４Ｕ〜４４Ｗと第２駆動群の電動機回路開閉器４５と第２駆動群の回転検出器４６を組み合わせて構成してもよい。この場合は、図１７に示した制御部１０３と制御回路の構成においては、制御部１０３へ、電流検出器２４Ｕ〜２４Ｗの検出値にあたる出力信号１２４Ｕ〜１２４Ｗに代えて、第１制御群と第２制御群それぞれから、第１駆動群の電流検出器３４Ｕ〜３４Ｗの検出値にあたる出力信号１３４Ｕ〜１３４Ｗと、第２駆動群の電流検出器４４Ｕ〜４４Ｗの検出値にあたる出力信号１４４Ｕ〜１４４Ｗが入力され、また、回転検出器２６の出力信号１２６に代えて第１駆動群の回転検出器３６の出力信号３６と第２駆動群の回転検出器４６の出力信号４６が入力され、さらに、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の継電器１０４ｃと電動機回路開閉器投入指令信号に代えて、制御部１０３から、第１制御群と第２制御群それぞれに対して、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の継電器と、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の継電器を設け、第１駆動群の電動機回路開閉器投入指令信号と第２駆動群の電動機回路開閉器投入指令信号を出力することになる。
【０１１３】
さらに、図１６と図１７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では、１台の鉄道車両駆動制御装置が駆動制御を行なう永久磁石電動機２１の数を２台の構成として示しているが、永久磁石電動機２１の数を２台から３台や４台に増やした場合は、図１６と図１７の構成にさらに制御群として第３制御群、第４制御群と第３の変圧器２次巻線と第４の変圧器２次巻線を追加した構成となる。これは制御群の数が増加したのみで、本実施の形態における各部の動作は同様である。
【０１１４】
なお、本発明の第２の実施の形態から第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、電動機回路開閉器２５、３５、４５の接触子は、インバータ２２、３２、４２と永久磁石電動機２１、３１、４１との間の３相交流回路の全てに接触子を設けた記載にしてあるが、電動機回路開閉器は永久磁石電動機との間の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く、また、電動機回路開閉器２５、３５、４５の接触子は、インバータ２２、３２、４２と永久磁石電動機２１、３１、４１との間の３相交流回路の電流検出器２４、３４、４４と永久磁石電動機２１、３１、４１との間に設けているが、この接触子は永久磁石電動機とインバータとの間の電流を防止するためのものであるから、インバータ２２、３２、４２と電流検出器２４、３４、４４との間に接触子を設けても良い。
【０１１５】
また、本発明の第２の実施の形態から第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の説明では、電動機回路開閉器２５、３５、４５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、３５、４５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が投入状態となり、信号が有るとき電動機回路開閉器が開放状態となる。
【０１１６】
さらに、本発明の第２の実施の形態から第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置における交流電流検出器９は、変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路の電流を検出するためのものであるから、変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路のどちら側の相に設けても良い。
【０１１７】
また、本発明の第３の実施の形態から第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、電動機回路開閉器の接触子は、それぞれの相に対して接触子が１個の例で示したが、前述の図７に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に電動機回路開閉器２５Ａ、２５Ｂを２個設けて、接触子がそれぞれの相に対して２直列になるように構成しても良い。
【０１１８】
さらに、本発明の第２の実施の形態と第５の実施の形態と第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、充電用開閉器１０を前述の図８に示した鉄道車両駆動制御装置と同様な構成としても良い。
【０１１９】
（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について図１８から図２２を用いて説明する。図１８に示す鉄道車両駆動制御装置は、図１に示した鉄道車両駆動装置と比較して回転検出器２６が無い代わりに、永久磁石電動機２１と電動機回路開閉器２５との間の回路に電動機端子電圧検出器２７を設けたものである。
【０１２０】
電動機回路開閉器２５が開放状態の場合は永久磁石電動機２１には電流が流れないので、永久磁石によって永久磁石電動機２１の各端子に発生している誘起電圧は３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）で等しくなる。このため、任意の２つの端子間の電圧を検出することで、永久磁石電動機２１の誘起電圧を検出することができる。図１８では、永久磁石電動機２１のＵ相端子とＶ相端子間の電圧を検出する構成として記載している。
【０１２１】
図１９から図２１は、図１８に示した鉄道車両駆動制御装置の制御回路の構成例を示した図である。図１９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へ入力及び制御部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。図２から図４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回路の構成例と比較して、制御部１０３には、回転検出器２６の出力信号１２６の代わりに、電動機端子電圧検出器２７の検出値にあたる出力信号１２７が入力されている。
【０１２２】
電動機誘起電圧演算部１０５は、電動機端子電圧検出器２７の出力信号１２７を入力とし、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍを出力する。電動機回路開閉器２５が開放状態で永久磁石電動機２１の回転子が回転している場合には、永久磁石の磁束によって誘起される永久磁石電動機２１の端子電圧Ｖは例として図２２のような交流電圧となる。永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍは、例えば次のような演算によって求められる。まず、電動機端子電圧検出器２７の検出値である永久磁石電動機２１の端子電圧Ｖが、ゼロ電圧を横切るタイミングＴ１とＴ２を求める。永久磁石電動機２１の端子電圧Ｖを絶対値変換した電圧についてタイミングＴ１とＴ２との間の電圧の最大値Ｖｍａｘを求め、この値を２倍することで、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍが求められる。永久磁石電動機２１の端子電圧Ｖが、ゼロ電圧を横切ることを検出する度にタイミングＴ１とＴ２を更新して、永久磁石電動機２１の端子電圧Ｖを絶対値変換した電圧についてタイミングＴ１とＴ２との間の電圧の最大値Ｖｍａｘを求めることで、永久磁石電動機２１の回転数（車両の速度）が変化した場合でも常に永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍを求めることができる。
【０１２３】
その他の構成要素と動作については、図１から図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る。
【０１２４】
本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置によれば、走行中に永久磁石電動機２１が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２５を投入する場合でも、電動機回路開閉器２５を投入するタイミングでは必ず直流回路電圧が永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値以上になっているため、インバータ２２のスイッチング素子の逆並列ダイオードを介して永久磁石電動機２１から直流回路の平滑コンデンサ１４に電流が流れて永久磁石電動機２１がトルクショックを発生することを防止できる。
【０１２５】
（第８の実施の形態）図２３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構成を示したもので、図１８に示した鉄道車両駆動制御装置とは電動機回路開閉器の構成が異なっており、図７に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に、電動機回路開閉器を２５Ａと２５Ｂの２個設け、その接触子をそれぞれの相に対して２直列となるように構成した例である。
【０１２６】
この構成の場合、図１８から図２１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１０４ｃと、電動機回路開閉器投入指令信号が、それぞれ、電動機回路開閉器２５Ａと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１８に示した本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【０１２７】
（第９の実施の形態）図２４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構成を示したもので、図１８に示した鉄道車両駆動制御装置とは充電用開閉器１０の構成が異なっており、図８に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に、充電用開閉器１０は変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路のうち充電回路抵抗器１１を設けた相と反対側の相に設けている。図２３に示す鉄道車両駆動制御装置における充電用開閉器１０は、コンバータ１２を起動する前に充電用開閉器１０が投入（オン）され、コンバータ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１１で制限された電流によって平滑コンデンサ１４を充電する。平滑コンデンサ１４の充電が完了した後に交流回路開閉器１８が投入（オン）され、このとき充電用開閉器１０も投入（オン）のままとなり、変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路が接続される。その他の構成要素と動作及び本発明の効果については、図１８から図２１に示した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。
【０１２８】
（第１０の実施の形態）図２５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。図１８に示した鉄道車両駆動制御装置とはコンバータ１２を起動する前に平滑コンデンサ１４へ充電する充電回路の構成が異なっており、図９に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に、充電回路抵抗器１１が無く、変圧器３次巻線６と、充電用開閉器１０と、充電回路昇圧変圧器１６と、充電用整流回路１７とで構成している。その他の構成要素と動作及び本発明の効果については、図１８から図２１に示した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。
【０１２９】
（第１１の実施の形態）図２６は、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示す図である。図２６に示した鉄道車両駆動制御装置の構成では、前述の図１０に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に、インバータと永久磁石電動機と電流検出器と電動機回路開閉器と回転検出器を組み合わせて１単位の駆動群として構成しており、コンバータ１２が１台に対してこの駆動群を２組有した構成で、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。
【０１３０】
図２６において、３７は第１駆動群の電動機端子電圧検出器、４７は第２駆動群の電動機端子電圧検出器である。
【０１３１】
図２７から図２９は、図２６に示した本発明の第１１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。図２７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へ入力及び制御部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。
【０１３２】
１３７は第１駆動群の電動機端子電圧検出器３７の検出値にあたる出力信号、１４７は第２駆動群の電動機端子電圧検出器４７の検出値にあたる出力信号である。その他の構成要素については、図１０から図１３に示した鉄道車両駆動制御装置と同様である。
【０１３３】
電動機誘起電圧演算部１０５は、第１駆動群の電動機端子電圧検出器３７の出力信号１３７と第２駆動群の電動機端子電圧検出器４７の出力信号１４７を入力として、永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍを出力する。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が開放状態で第１駆動群の永久磁石電動機３１及び第２駆動群の永久磁石電動機４１の回転子がそれぞれ回転している場合には、永久磁石の磁束によって誘起されるそれぞれの永久磁石電動機の端子電圧Ｖは例として前述の図２２と同様な交流電圧となる。
【０１３４】
前述の図２２に示した本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置における電動機誘起電圧演算部１０５と同様な演算によって、図２８と図２９の電動機誘起電圧演算部１０５は、第１駆動群の永久磁石電動機３１の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ１と、第２駆動群の永久磁石電動機４１の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ２をおのおの演算する。電動機誘起電圧演算部１０５は、第１駆動群の永久磁石電動機３１の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ１と、第２駆動群の永久磁石電動機４１の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ２の値の大きい方を永久磁石電動機の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍとして出力する。その他の構成要素と動作については、図１０から図１５に示した本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様である。
【０１３５】
本発明の第１１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置によれば、走行中に永久磁石電動機３１、４１が誘起電圧を発生している状態において第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を投入する場合でも、第１駆動群の電動機回路開閉器３１と第２駆動群の電動機回路開閉器４５を投入するタイミングでは必ず直流回路電圧が第１駆動群の永久磁石電動機３１の端子間の誘起電圧と第２駆動群の永久磁石電動機４１の端子間の誘起電圧の値が大きい方の尖頭値以上になっているため、インバータ３２、４２のスイッチング素子の逆並列ダイオードを介して第１駆動群の永久磁石電動機３１及び第２駆動群の永久磁石電動機４１から直流回路の平滑コンデンサ１４に電流が流れてそれぞれの永久磁石電動機３１、４１がトルクショックを発生することを防止できる。
【０１３６】
なお、図２６示した鉄道車両駆動制御装置では、１台の鉄道車両駆動制御装置が駆動制御を行なう永久磁石電動機の数を２台の構成として示しているが、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２６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部の動作は同様である。
【０１３７】
（第１２の実施の形態）本発明の第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置について図３０と図３１を用いて説明する。図３０に示す鉄道車両駆動制御装置は、交流電流検出器９と充電用開閉器１０と充電回路抵抗器１１とコンバータ１２と平滑コンデンサ１４と電圧検出器１５と永久磁石電動機２１とインバータ２２と電流検出器２４Ｕ〜２４Ｗと電動機回路開閉器２５と電動機端子電圧検出器２７を組み合わせて、図１８に示した鉄道車両駆動制御装置と同様な構成として、これを１単位の制御群として構成し、この制御群を２組有している構成である。以下、それぞれの制御群を第１制御群５１及び第２制御群５２として呼称して説明する。
【０１３８】
図３１は、図３０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回路の構成例を示した図である。図３１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へ入力及び制御部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。
【０１３９】
制御部１０３は、第１制御群５１からの入力信号及び、第２制御群５２からの入力信号について、おのおのの制御群について前述の本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様な動作を行ない、第１制御群５１への出力信号と第２制御群５２への出力信号を出力する。
【０１４０】
その他の構成要素と動作については、図１８に示した本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様であり、本発明の効果を同様に得ることができる。
【０１４１】
なお、図３０では制御部１０３は複数の制御群に対して制御部１０３が１つである例として記載しているが、制御部を、第１制御群５１に関係する入出力信号を有する第１制御群制御部と、第２制御群５２に関係する入出力信号を有する第２制御群制御部とに分割して設けた構成としても良い。
【０１４２】
また、図３０と図３１に示した鉄道車両駆動制御装置の第１制御群と第２制御群の内部の構成を、図２６に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に、第１駆動群と第２駆動群を有する構成とした場合においても、本実施の形態による効果を同様に得られる。
【０１４３】
さらに、図３０と図３１に示した鉄道車両駆動制御装置では、１台の鉄道車両駆動制御装置が駆動制御を行なう永久磁石電動機の数を２台の構成として示しているが、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３０と図３１の構成にさらに制御群として第３制御群、第４制御群と第３の変圧器２次巻線と第４の変圧器２次巻線を追加した構成となる。これは制御群の数が増加したのみで、本実施の形態における各部の動作は同様である。
【０１４４】
なお、本発明の第８の実施の形態から第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、電動機回路開閉器２５の接触子は、インバータ２２と永久磁石電動機２１との間の３相交流回路の全て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はインバータ２２と永久磁石電動機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く、また、電動機回路開閉器２５の接触子は、インバータ２２と永久磁石電動機２１との間の３相交流回路の電流検出器２４と永久磁石電動機２１との間に設けているが、この接触子は永久磁石電動機２１とインバータ２２との間の電流を防止するためのものであるから、インバータ２２と電流検出器２４との間に接触子を設けても良い。
【０１４５】
また、本発明の第８の実施の形態から第１２の実施の形態の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投入指令信号Ｓ０４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。
【０１４６】
さらに、本発明の第８の実施の形態から第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置における交流電流検出器９は、変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路の電流を検出するためのものであるから、変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路のどちら側の相に設けても良い。
【０１４７】
また、本発明の第９の実施の形態から第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、電動機回路開閉器２５の接触子は、それぞれの相に対して接触子が１個の例で示したが、前述の図２３に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に電動機回路開閉器を２個設けて、接触子がそれぞれの相に対して２直列になるように構成しても良い。
【０１４８】
さらに、本発明の第８の実施の形態と第１１の実施の形態と第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、充電用開閉器１０を前述の図２４に示した鉄道車両駆動制御装置と同様な構成としても良い。
【０１４９】
（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について、図３２から図３６を用いて説明する。図３２は、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示している。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構成と比較すると、永久磁石電動機２１の回転子の回転を検出するための回転検出器２６が無い構成である。その他の構成要素については図１に示した鉄道車両駆動制御装置と同様である。
【０１５０】
図３３は、図３２に示した本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御回路の構成例を示した図である。図３３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へ入力及び制御部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。図２に示した鉄道車両駆動制御装置の制御回路の構成から、回転検出器２６の出力信号１２６を削除した構成であり、その他の構成要素については図２に示した鉄道車両駆動制御装置の制御回路と同様である。
【０１５１】
図３４は、制御部１０３が出力する信号のうち交流回路開閉器投入指令信号Ｓ０２と電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０４の論理の例、及び制御部１０３に内蔵される電圧指令値出力部１０８と電動機回路開閉器投入条件判別部１０６と直流電圧指令値出力部１０７の構成例を示した図である。又は、電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０４の論理は図３５の例のように構成しても良い。
【０１５２】
電圧指令値出力部１０８は、予め設定されている任意の値を電圧指令値Ｖｃとして出力する。ここで、予め設定されている任意の値は、車両の走行における永久磁石電動機２１の回転子の最高回転数での永久磁石による端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上の値であることが、本発明の特徴である。
【０１５３】
車両の走行における永久磁石電動機２１の回転子の最高回転数Ｎｍａｘは、予め決定されている車両の最高運転速度と、車輪の直径、また回転子が歯車で車輪の車軸と接続されている場合にはその歯車比などで決定される。最高回転数Ｎｍａｘにおける永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍｍａｘは次式から予め求めることができる。
【数９】
0004738080.tif 000010
【０１５４】
予め設定されている任意の値は、車両の走行における永久磁石電動機２１の最高回転数での、永久磁石による端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍｍａｘ以上の任意の値に設定され、その値は例えば、不揮発メモリーなどの記憶部に保存される。
【０１５５】
直流電圧指令値出力部１０７は、電圧指令値出力部１０８の出力である電圧指令値Ｖｃが入力され、電圧指令値Ｖｃを直流電圧指令値１１２としてコンバータ１２に対して出力する。
【０１５６】
電動機回路開閉器投入条件判別部１０６は、電圧指令値出力部１０８の出力である電圧指令値Ｖｃと、電圧検出器１５の出力信号１１５を入力とし、電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３を出力する。コンバータ１２とインバータ２２の間の直流回路の電圧Ｖｄｃは電圧検出器１５の出力信号１１５に相当し、電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３は次の論理で出力される。
【数１０】
0004738080.tif 000011
【０１５７】
コンバータ１２は、直流電圧指令値１１２に基づいて変圧器２次巻線５の交流電圧を直流電圧に変換して出力する。
【０１５８】
本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合の、充電用開閉器１０のオン・オフ、交流回路開閉器１８のオン・オフ、直流回路電圧、電動機回路開閉器２５のオン・オフ、コンバータ１２の動作・停止、インバータ２２の動作・停止について、経過時間を横軸としたタイミング図の例を図３６に示す。交流回路開閉器１８が投入された後にコンバータ１２が動作を開始して、変圧器２次巻線５の交流電圧を変換して直流回路電圧を直流電圧指令値１１２以上に上昇させる。直流回路電圧が電圧指令値Ｖｃ以上になったら電動機回路開閉器２５が投入される。その後インバータ２２が動作を開始する。
【０１５９】
本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置によれば、走行中に永久磁石電動機２１が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２５を投入する場合でも、電動機回路開閉器２５を投入するタイミングでは必ずコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路電圧が永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値以上になっているため、インバータ２２のスイッチング素子の逆並列ダイオードを介して永久磁石電動機２１から直流回路の平滑コンデンサ１４に電流が流れて永久磁石電動機２１がトルクショックを発生することを防止できる。さらに、本発明の第１の実施の形態から第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置に必要な、回転検出器２６や、電動機端子電圧検出器２７や、電動機誘起電圧演算部１０５が不要になり、鉄道車両駆動制御装置の部品数の削減と、それに伴う装置の小型化、重量の軽量化の効果が得られる。
【０１６０】
同様に、前述の本発明の第２の実施の形態から第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置についても、制御部１０３を図３３と同様に構成するとともに、制御部１０３が内蔵する直流電圧指令値出力部１０７と電動機回路開閉器投入条件判別部１０６と電圧指令値出力部１０８を、図３４又は図３５に示す構成例と同様に構成して、前述の本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様な動作にすることで、回転検出器２６や、電動機端子電圧検出器２７や、電動機誘起電圧演算部１０５が不要になり、本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様な効果を得ることができる。
【０１６１】
（第１４の実施の形態）本発明の第１４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置について説明する。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は、図３２に示した本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様であるが、制御部１０３には、図３７に示すように切替条件信号１６１が入力される。制御部１０３は、図３８又は図３９に示す例のように構成され、前述の本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置とは電圧指令値出力部１０８の動作が異なっている。
【０１６２】
電圧指令値出力部１０８は、切替条件信号１６１を入力として、予め設定されている複数の任意の値の中から選択し、電圧指令値Ｖｃとして出力する。
【０１６３】
ここで、電圧指令値Ｖｃは、車両の走行条件における永久磁石電動機２１の最高回転数における永久磁石による端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍｍａｘ以上の値であるとともに、運転路線や車両の運転条件などの切替条件信号１６１によって、予め設定されている複数の任意の値の中から選択して切り替えて出力されることが本発明の特徴である。
【０１６４】
例として、車両が走行する路線が２種類であって、それぞれの路線の最高運転速度が異なる場合に、路線の条件を切替条件信号１６１として、予め設定されている２つの任意の値を切り替えて出力する場合で、以下に動作を説明する。
【０１６５】
車両の走行における永久磁石電動機２１の回転子の最高回転数Ｎｍａｘは、予め決定されている走行路線での車両の最高運転速度と、車輪の直径、また回転子が歯車で車輪の車軸と接続されている場合にはその歯車比などで決定される。例として、走行する路線が路線１と路線２の２種類である場合にそれぞれの路線での最高回転数Ｎｍａｘにおける永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値は次式から予め求めることができる。
【数１１】
0004738080.tif 000012
【０１６６】
予め計算された路線１での最高回転数の永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍｍａｘ１と路線２での最高回転数の永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍｍａｘ２に基づいて、任意の値１はＶｍｍａｘ１以上の値に設定され、また、任意の値２はＶｍｍａｘ２以上の値に設定され、任意の値１と任意の値２は例えば不揮発メモリーなどの記憶部に保存される。
【０１６７】
電圧指令値Ｖｃは、車両が走行する路線が路線１か路線２であるかによって、切替条件信号１６１で選択され、路線１を走行するときは電圧指令値Ｖｃは前述の任意の値１が出力され、路線２を走行するときは電圧指令値Ｖｃは前述の任意の値２が出力される。
【０１６８】
ここで、切替条件信号１６１は、例えば、鉄道車両の運転手の操作によって鉄道車両駆動制御装置に入力されてもよく、又は鉄道車両が搭載している他の機器から出力された信号であっても良い。
【０１６９】
また、別の実施の形態として、切替条件信号１６１について、例えば速度制限などの車両の運転条件における最高運転速度の条件を切替条件信号１６１として構成しても、前述の（８）式の説明において路線１を最高運転速度１、また路線２を最高運転速度２と置き換えると、同様に車両の運転条件によって電圧指令値Ｖｃの値を変更して出力することができる。
【０１７０】
以上の動作によって、最高運転速度が低い条件で走行するときは、電動機回路開閉器２５を投入するときに、コンバータ１２が変換する直流電圧を必要以上に大きい値にする必要が無くなり、コンバータ１２の動作状態を運転条件に応じて最適にできる。
【０１７１】
本発明の第１４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２１が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２５を投入する場合でも、電動機回路開閉器２５を投入するタイミングでは必ず直流回路電圧が永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値以上になっているため、インバータ２２のスイッチング素子の逆並列ダイオードを介して永久磁石電動機２１から直流回路の平滑コンデンサ１４に電流が流れて永久磁石電動機２１がトルクショックを発生することを防止できる。また、走行する路線や最高速度などの車両の運転条件によって電圧指令値Ｖｃの値を変更することにより、電動機回路開閉器２５を投入する時のコンバータ１２の動作状態を最適にできる。さらに、本発明の第１の実施の形態から第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置が必要な、回転検出器２６や、電動機端子電圧検出器２７や、電動機誘起電圧演算部１０５が不要になり、鉄道車両駆動制御装置の部品数の削減と、それに伴う装置の小型化、重量の軽量化の効果が得られる。
【０１７２】
同様に、前述の本発明の第２の実施の形態から第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置についても、制御部１０３及び制御部１０３が内蔵する直流電圧指令値出力部１０７と電動機回路開閉器投入条件判別部１０６と電圧指令値出力部１０８を、図３７から図３９に示す構成例と同様な構成として前述の本発明の第１４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様な動作にすることで、回転検出器や、電動機端子電圧検出器や、電動機誘起電圧演算部が不要になり、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な効果を得ることができる。
【０１７３】
（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について説明する。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は、図９に示した本発明の第４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様であるが、制御部１０３の構成と動作が異なる。
【０１７４】
図４０に制御部１０３の構成例と制御回路の構成例を示す。１６２は運転開始指令を表す。その他の制御部１０３の構成要素については、図２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る。
【０１７５】
図４１に、制御部１０３が出力する信号のうち、充電用開閉器投入指令信号Ｓ１０と、電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０２と、交流回路開閉器投入指令信号Ｓ０４の論理の例と、制御部１０３が内蔵する電動機誘起電圧演算部１０５と電動機回路開閉器投入条件判別部１０６の構成例を示す。
【０１７６】
電動機誘起電圧演算部１０５は、回転検出器２６の出力信号１２６を入力として、前述の（１）式から（３）式で説明した演算によって、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍを演算して出力する。
【０１７７】
電動機回路開閉器投入条件判別部１０６は、電動機誘起電圧演算部１０５の出力である永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍと、直流電圧検出器１５の出力信号１１５を入力とし、電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３を出力する。コンバータ１２とインバータ２２の間の直流回路の電圧Ｖｄｃは直流電圧検出器１５の出力信号１１５に相当し、電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３は次の論理で出力される。
【数１２】
0004738080.tif 000013
【０１７８】
充電用開閉器投入指令信号Ｓ１０は、例えば、運転開始指令１６２と、保護検知機能が検出する故障検知の信号による図４１に示す例の論理によって出力される。ここで、運転開始指令１６２は、鉄道車両駆動制御装置の運転を開始するための指令信号であって、車両の運転手の操作によって鉄道車両駆動制御装置に入力されても良く、又は、車両に搭載された別の機器から出力される信号であっても良い。
【０１７９】
電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０２は、例えば、運転開始指令１６２と、保護検知機能が検出する故障検知信号Ｓ０５と、電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３による図４１に示す例の論理によって出力される。
【０１８０】
交流回路開閉器投入指令信号Ｓ０４は、例えば、運転開始指令１６２と、保護検知機能が検出する故障検知信号Ｓ０５と、充電用開閉器投入指令信号Ｓ１０による図４１に示す例の論理によって出力される。
【０１８１】
本発明の第１５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合の、充電用開閉器１０のオン・オフ、電動機回路開閉器２５のオン・オフ、交流回路開閉器１８のオン・オフ、直流回路電圧、コンバータ１２の動作・停止、インバータ２２の動作・停止について、経過時間を横軸としたタイミング図の例を図４２に示す。運転開始指令１６２が入力されると、保護検知機能が故障検知していないことを条件として充電用開閉器１０が投入される。充電用開閉器１０が投入されると、充電回路を経てコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路の平滑コンデンサ１４が充電される。コンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上となると、電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３＝１となり、電動機回路開閉器２５が投入される。平滑コンデンサ１４と充電回路抵抗器１１の値を考慮して予め設定されているシングルショットの時間Ｔｃｈ１が経過すると充電用開閉器１０がオフされ、交流回路開閉器１８が投入される。
【０１８２】
本発明の第１５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置によれば、走行中に永久磁石電動機２１が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２５を投入する場合でも、電動機回路開閉器２５を投入するタイミングでは必ずコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路の電圧が永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値以上になっているため、インバータ２２のスイッチング素子の逆並列ダイオードを介して永久磁石電動機２１から直流回路の平滑コンデンサ１４に電流が流れて永久磁石電動機２１がトルクショックを発生することを防止できる。
【０１８３】
尚、本実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、回転検出器２６を削除してその代わりに電動機端子電圧検出器２７を永久磁石電動機２１の端子に設け、図２５と同様に構成することができる。その場合、制御部１０３の構成は、図４０と図４１において、回転検出器の出力信号１２６の代わりに電動機端子電圧検出器２７の出力信号１２７を入力し、電動機誘起電圧演算部１０５は、前述の図２２で本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置における電動機誘起電圧演算部１０５と同様の演算を行って、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍを出力する構成とする。これによっても本実施の形態と同様の作用・効果を奏する。
【０１８４】
（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について説明する。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は、図９と図４０に示した本発明の第１５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様であるが、制御部１０３の内部の構成と、制御部１０３が出力する信号の論理の動作が異なる。
【０１８５】
図４３に、本実施の形態において制御部１０３が出力する信号のうちの充電用開閉器投入指令信号と、電動機回路開閉器投入指令信号と、交流回路開閉器投入指令信号の論理の例と、制御部１０３が内蔵する電動機誘起電圧演算部１０５と電動機回路開閉器投入条件判別部１０６の構成例を示す。
【０１８６】
本発明の第１６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合の、充電用開閉器１０のオン・オフ、電動機回路開閉器２５のオン・オフ、交流回路開閉器１８のオン・オフ、直流回路電圧、コンバータ１２の動作・停止、インバータ２２の動作・停止について、経過時間を横軸としたタイミング図の例を図４４と図４５に示す。
【０１８７】
図４４は充電用開閉器１０が投入された後にシングルショット時間Ｔｃｈ２経過後までにコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上となる場合の例である。この場合、電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力されると電動機回路開閉器２５が投入され、また、予め設定されているシングルショットの時間Ｔｃｈ２経過後に充電用開閉器１０がオフされ、交流回路開閉器１８が投入される。
【０１８８】
図４５は充電用開閉器１０が投入された後にシングルショット時間Ｔｃｈ２が経過した時点でコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ未満であって電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力されない場合の例である。この場合、シングルショット時間Ｔｃｈ２が経過した後も充電用開閉器１０は電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力される時間Ｔｃｈ３まで投入期間が延長して投入され、電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力されると電動機回路開閉器２５が投入されるとともに充電用開閉器１０がオフされ、交流回路開閉器１８が投入される。
【０１８９】
本実施の形態の鉄道車両駆動制御装置によれば、走行中に永久磁石電動機２１が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２５を投入する場合でも、電動機回路開閉器２５を投入するタイミングでは必ずコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路の電圧が永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値以上になっているため、インバータ２２のスイッチング素子の逆並列ダイオードを介して永久磁石電動機２１から直流回路の平滑コンデンサ１４に電流が流れて永久磁石電動機２１がトルクショックを発生することを防止できる。
【０１９０】
尚、本実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、回転検出器２６を削除してその代わりに電動機端子電圧検出器２７を永久磁石電動機２１の端子に設けた構成にすることができる。その場合、制御部１０３の構成は、図４３において、回転検出器の出力信号１２６の代わりに電動機端子電圧検出器２７の出力信号１２７を入力するし、電動機誘起電圧演算部１０５は、前述の図２２で説明した本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置における電動機誘起電圧演算部１０５と同様の演算を行って、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍを出力する構成とする。これによっても本実施の形態と同様の作用・効果を奏する。
【０１９１】
（第１７の実施の形態）図４６は、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示す図である。１０Ａは第１の充電用開閉器、１０Ｂは第２の充電用開閉器、１６は充電回路用昇圧変圧器である。充電回路用昇圧変圧器１６は、その低圧側の巻線が昇圧比が異なる巻線で構成されており、図４６では、昇圧比が小さい側の巻線の端子が第１の充電用開閉器１０Ａを介して主回路変圧器Ｔの３次巻線６と接続され、また昇圧比が大きい側の巻線の端子が第２の充電用開閉器１０Ｂを介して主回路変圧器Ｔの３次巻線６と接続される。その他の構成要素については、前述の図９に示した本発明の第４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様である。図４７は本実施の形態における制御回路の構成を示している。１１０Ａは第１の充電用開閉器駆動操作コイル、１１０Ｂは第２の充電用開閉器駆動操作コイル、１０４ｆと１０４ｇはそれぞれの駆動操作コイルに電源を供給する継電器である。その他の構成要素は前述の図４０に示した制御回路と同様である。
【０１９２】
制御部１０３が出力する信号のうち、第１の充電用開閉器投入指令信号Ｓ１０−１と、第２の充電用開閉器投入指令信号Ｓ１０−２と、電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０２と、交流回路開閉器投入指令信号Ｓ０４の論理の例と、制御部１０３が内蔵する電動機誘起電圧演算部１０５と電動機回路開閉器投入条件判別部１０６の構成例を図４８に示す。
【０１９３】
本発明の第１７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合の、第１の充電用開閉器１０Ａのオン・オフ、第２の充電用開閉器１０Ｂのオン・オフ、電動機回路開閉器２５のオン・オフ、交流回路開閉器１８のオン・オフ、直流回路電圧、コンバータ１２の動作・停止、インバータ２２の動作・停止について、経過時間を横軸としたタイミング図の例を図４９と図５０に示す。
【０１９４】
図４９は第１の充電用開閉器１０Ａが投入された後にシングルショット時間Ｔｃｈ４が経過するまでにコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上となる場合の例である。この場合、電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力されると電動機回路開閉器２５が投入され、また、予め設定されているシングルショットの時間Ｔｃｈ４経過後に第１の充電用開閉器１０Ａがオフされ、交流回路開閉器１８が投入される。この場合は、第２の充電用開閉器１０Ｂは投入されない。
【０１９５】
図５０は第１の充電用開閉器１０Ａが投入された後にシングルショット時間Ｔｃｈ４が経過した時点でコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ未満であって電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力されない場合の例である。この場合、シングルショット時間Ｔｃｈ４が経過後に第２の充電用開閉器１０Ｂが投入されることで、充電回路昇圧変圧器１６の昇圧側の巻線は第１の充電用開閉器１０Ａが投入された場合よりも大きい電圧を出力するため、コンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路電圧Ｖｄｃがさらに充電されて、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上になると電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力される。電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力されると電動機回路開閉器２５が投入されるとともに第２の充電用開閉器１０Ｂがオフされ、交流回路開閉器１８が投入される。
【０１９６】
尚、本実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、回転検出器２６を削除してその代わりに電動機端子電圧検出器２７を永久磁石電動機２１の端子に設け、電動機端子電圧検出器２７を図２５と同様に構成したものとすることができる。その場合、制御部１０３の構成は、図４７と図４８において、回転検出器２６の出力信号１２６の代わりに電動機端子電圧検出器２７の出力信号１２７を入力し、電動機誘起電圧演算部１０５は、図２２で説明した本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置における電動機誘起電圧演算部１０５と同様の演算を行って、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍを出力する構成とする。
【０１９７】
（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５１に示す。図５１において、２８は補助電源装置であり、鉄道車両の補助電源回路２９へ、鉄道車両に搭載されている機器の電源として例えば３相交流電圧４４０Ｖ、周波数６０Ｈｚの一定電圧・一定周波数の交流電圧を出力して供給するものである。１０Ａは第１の充電用開閉器、１０Ｂは第２の充電用開閉器、１１は充電回路抵抗器、１６は充電回路用昇圧変圧器である。１７は充電用整流回路である。充電回路用昇圧変圧器１６は、その低圧側の巻線が第２の充電用開閉器１０Ｂを介して補助電源回路２９に接続され、補助電源回路の電圧を昇圧して変圧器２次巻線５の電圧以上の大きさの電圧を出力する。その他の構成要素については、前述の第１７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様である。また、制御部１０３の構成例は、前述の図４７と図４８と同様である。
【０１９８】
本実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合の、第１の充電用開閉器１０Ａのオン・オフ、第２の充電用開閉器１０Ｂのオン・オフ、電動機回路開閉器２５のオン・オフ、交流回路開閉器１８のオン・オフ、直流回路電圧、コンバータ１２の動作・停止、インバータ２２の動作・停止について、経過時間を横軸としたタイミングは、前述の図４９と図５０と同様である。
【０１９９】
第１の充電用開閉器１０Ａが投入されると、コンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路の平滑コンデンサ１４は、変圧器２次巻線５から充電回路抵抗器１１とコンバータ１２のスイッチング素子の逆並列ダイオードを介して充電される。第１の充電用開閉器１０Ａの投入時間は、予め充電回路抵抗１１の値と平滑コンデンサ１４の静電容量を考慮して、シングルショットの時間Ｔｃｈ４が設定されている。シングルショットの時間Ｔｃｈ４が経過するまでにコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路の電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上になった場合は、図４９と同様の動作となり、電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力されると電動機回路開閉器２５が投入され、また、シングルショットの時間Ｔｃｈ４経過後に第１の充電用開閉器１０Ａがオフされ、交流回路開閉器１８が投入される。この場合は、第２の充電用開閉器１０Ｂは投入されない。
【０２００】
第１の充電用開閉器１０Ａが投入された後にシングルショット時間Ｔｃｈ４が経過した時点でコンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ未満であって電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力されない場合は、図５０と同様な動作となる。シングルショット時間Ｔｃｈ４が経過後に第２の充電用開閉器１０Ｂが投入されることで、補助電源回路２９の電圧を充電回路昇圧変圧器１６で昇圧した電圧によって、コンバータ１２とインバータ２２との間の直流回路電圧Ｖｄｃがさらに充電されて、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上になると電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力される。電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力されると電動機回路開閉器２５が投入されるとともに第２の充電用開閉器１０Ｂがオフされ、交流回路開閉器１８が投入される。
【０２０１】
尚、本実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、回転検出器２６を削除してその代わりに電動機端子電圧検出器２７を永久磁石電動機２１の端子に設け、電動機端子電圧検出器２７を図１８と同様に構成したものとすることができる。その場合、制御部１０３の構成は、図４７と図４８において、回転検出器の出力信号１２６の代わりに電動機端子電圧検出器２７の出力信号１２７を入力し、電動機誘起電圧演算部１０５は、図２２で説明した本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置における電動機誘起電圧演算部１０５と同様の演算を行って、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍを出力する構成とする。
【０２０２】
本発明の第１７及び第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置によれば、走行中に永久磁石電動機２１が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２５を投入する場合でも、電動機回路開閉器２５を投入するタイミングでは必ずコンバータ１２とインバータ１２との間の直流回路の電圧が永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値以上になっているため、インバータ２２のスイッチング素子の逆並列ダイオードを介して永久磁石電動機２１から直流回路の平滑コンデンサ１４に電流が流れて永久磁石電動機２１がトルクショックを発生することを防止できる。
【０２０３】
なお、本発明の第１５の実施の形態から第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、電動機回路開閉器２５の接触子は、インバータ２２と永久磁石電動機２１との間の３相交流回路の全て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はインバータ２２と永久磁石電動機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く、また、電動機回路開閉器２５の接触子はインバータ２２と永久磁石電動機２１との間の３相交流回路の電流検出器２４と永久磁石電動機２１との間に設けているが、この接触子は永久磁石電動機２１とインバータ２２との間の電流を防止するためのものであるから、インバータ２２と電流検出器２４との間に接触子を設けても良い。
【０２０４】
また、本発明の第１５の実施の形態から第１８の実施の形態の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投入指令信号Ｓ０２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。
【０２０５】
さらに、本発明の第１５の実施の形態から第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置における交流電流検出器９は、変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路の電流を検出するためのものであるから、変圧器２次巻線５とコンバータ１２との間の交流回路のどちら側の相に設けても良い。
【０２０６】
また、本発明の第１５の実施の形態から第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、電動機回路開閉器２５の接触子は、それぞれの相に対して接触子が１個の例で示したが、前述の図２３に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に電動機回路開閉器２５Ａ、２５Ｂを２個設けて、接触子がそれぞれの相に対して２直列になるように構成しても良い。
【０２０７】
さらに、本発明の第１５の実施の形態から第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置において、図１０に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に、インバータ２２と永久磁石電動機２１と電流検出器２６と電動機回路開閉器２５を組み合わせて１単位の駆動群として構成して、この駆動群を複数有する構成とした場合や、又は、図１６に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に、主回路変圧器Ｔの２次巻線５を複数設けて交流回路開閉器１８とコンバータ１２と平滑コンデンサ１４と直流電圧検出器１５とインバータ２２と永久磁石電動機２１と電流検出器２６と電動機回路開閉器２５を組み合わせて１単位の制御群として構成して、この制御群を複数有する構成と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。
【０２０８】
（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構成を示した図５１は、鉄道車両駆動制御装置の電源である架線１が交流電源である場合の例で記載しているが、変形例として、鉄道車両駆動制御装置の電源である架線が直流電源である場合は、変圧器１次巻線４と、変圧器２次巻線５と、交流電流検出器９と、コンバータ１２が不要となり、例えば図５２に示す構成になる。この場合、インバータ２２の直流側の回路の正側は、直流回路遮断器６２と、充電用開閉器１０と、充電回路抵抗器１１と、直流回路開閉器６３と、平滑リアクトル６４を介して架線６１と接続され、また、インバータ２２の直流側の回路のグラウンド側は、車輪７を介して帰線であるレール８と接続される。このような構成にあっても、制御部１０３は、交流回路開閉器１８の代わりに直流回路開閉器６３を投入・開放動作させ、その他の構成要素を第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様の作用をさせることで、鉄道車両駆動制御装置の電源である架線６１が直流電源の場合においても、本発明の効果を同様に得ることができる。
【０２０９】
（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について説明する。図５３は本発明の第２０の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を示したものであり、６１は鉄道車両駆動制御装置の直流電源である架線、２は集電器、６２は直流回路遮断器、６３は直流回路開閉器、１０Ａは第１の充電用開閉器、１１は充電回路抵抗器、６４は平滑リアクトル、６５Ａは整流素子、６５Ｂはスイッチング素子、２８は補助電源装置、２９は補助回路、１０Ｂは第２の充電用開閉器であり、その他の構成要素については図５１に示した本発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様である。
【０２１０】
図５４に本実施の形態における制御回路の構成例を示す。図５４の構成は、前述の図４７から交流電流検出器９の出力信号１０９を削除し、また、交流回路開閉器１８の駆動操作コイル１１８の代わりに直流回路開閉器６３の駆動操作コイル１６３を設けた構成である。また、制御部１０３が出力する信号のうち、第１の充電用開閉器投入指令信号Ｓ１０−１の論理と、第２の充電用開閉器投入指令信号Ｓ１０−２の論理と、電動機回路開閉器２５の論理と、直流回路開閉器６３の論理の、それぞれの例と、制御部１０３の構成例を図５５に示す。図５５は前述の図４８と比較して、交流回路開閉器投入指令信号Ｓ０４の代わりに直流回路開閉器投入指令信号Ｓ０６を出力する構成である。
【０２１１】
本発明の第２０の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合の、第１の充電用開閉器１０Ａのオン・オフ、第２の充電用開閉器１０Ｂのオン・オフ、電動機回路開閉器２５のオン・オフ、直流回路開閉器６３のオン・オフ、直流回路電圧、インバータ２２の動作・停止について、経過時間を横軸としたタイミングを図５６と図５７に示す。
【０２１２】
第１の充電用開閉器１０Ａが投入されると、インバータ２２の直流回路側の平滑コンデンサ１４は、架線６１から平滑リアクトル６４と整流素子６５Ａを介して充電回路抵抗器１１で制限された電流によって充電される。第１の充電用開閉器１０Ａの投入時間は、予め充電回路抵抗１１の値と平滑コンデンサ１４の静電容量を考慮して、シングルショットの時間Ｔｃｈ５が設定されている。シングルショットの時間Ｔｃｈ５が経過するまでにインバータ２２の直流回路の電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上になった場合は図５６の動作となり、電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力されると電動機回路開閉器２５が投入され、また、シングルショットの時間Ｔｃｈ５経過後に第１の充電用開閉器１０Ａがオフされ、直流回路開閉器６３が投入される。この場合は、第２の充電用開閉器１０Ｂは投入されない。
【０２１３】
第１の充電用開閉器１０Ａが投入された後にシングルショット時間Ｔｃｈ５が経過した時点でインバータ２２の直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ未満であって電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力されない場合は図５７の動作となる。シングルショット時間Ｔｃｈ５が経過後に第２の充電用開閉器１０Ｂが投入されることで、補助電源回路２９の電圧を充電回路昇圧変圧器１６で昇圧して充電用整流回路１７で整流された電圧によって、インバータ２２の直流回路電圧Ｖｄｃがさらに充電されて、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上になると電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力される。電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３が出力されると電動機回路開閉器２５が投入されるとともに第２の充電用開閉器１０Ｂがオフされ、直流回路開閉器６３が投入される。
【０２１４】
ここで、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧Ｖｍの値が大きい場合は、第２の充電用開閉器１０Ｂが投入されることで、直流回路電圧Ｖｄｃが、電源である架線６１の電圧よりも大きい電圧に充電される場合もある。整流素子６５Ａは、このとき第２の充電用開閉器１０Ｂが投入されている充電期間中に平滑コンデンサ１４側から架線６１側へ電流が流れることを防止する。
【０２１５】
インバータ２２が動作を開始した後に、永久磁石電動機２１の端子間の電圧を下げる電流を流す制御を行なうことで、永久磁石電動機２１の端子間の電圧を架線６１の電圧に対してインバータ２２が出力できる最大電圧以下に制御して駆動制御を行なう。これはいわゆる永久磁石電動機２１の弱め磁束制御である。その方法としては例えば特許第３２２６２５３号公報に記載された方法やその他さまざまな方法が提案されているので、そのいずれの方式をも用いることができる。
【０２１６】
また、永久磁石電動機２１で鉄道車両の制動を行なうとき、永久磁石電動機２１が制動力を発生するに伴って発電した電力を架線６１に電力回生する場合は、整流素子６５Ａに逆並列に接続されているスイッチング素子６５Ｂをオン（導通状態）にして、インバータ２２から架線６１への電流を流せるようにする。なお、図５３では、整流素子６５Ａは適用例としてダイオードの記号で記載しているが、電流を一方にのみ導通することができる素子であれば種類はダイオードに限定されない。また、スイッチング素子６５Ｂは、適用例として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（オン）・阻止（オフ）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。また図５３では整流素子６５Ａとスイッチング素子６５Ｂを別々に記載しているが、インバータ２２が内蔵しているＩＧＢＴ素子の例と同様に、逆並列に接続された整流素子を内蔵して一体化されたスイッチング素子を適用しても良い。
【０２１７】
尚、本実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、回転検出器２６を削除してその代わりに電動機端子電圧検出器２７を永久磁石電動機２１の端子に設け、電動機端子電圧検出器２７を図１８と同様に構成したものとすることができる。その場合、制御部１０３の構成は、図５４と図５５において、回転検出器の出力信号１２６の代わりに電動機端子電圧検出器２７の出力信号１２７を入力し、電動機誘起電圧演算部１０５は、前述の図２２で説明した本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置における電動機誘起電圧演算部１０５と同様の演算を行って、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍを出力する構成とする。
【０２１８】
（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について説明する。図５８は本発明の第２１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の構成を示したものであり、６１は鉄道車両駆動制御装置の直流電源である架線、６２は直流回路遮断器、６３は直流回路開閉器、１０は充電用開閉器、１１は充電回路抵抗器、６４は平滑リアクトル、６６はチョッパ、６７Ａと６７Ｂはチョッパ６６が内蔵するスイッチング素子であり、その他の構成要素については、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同様である。
【０２１９】
チョッパ６６は、スイッチング素子６７Ａ、６７Ｂを内蔵しており、この２個のスイッチング素子を任意にオン・オフ動作させることによって、直流電源（架線６１）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。チョッパ６６で昇圧された直流電圧は、インバータ２２の電源として供給される。図５８では、チョッパ６６が内蔵するスイッチング素子６７Ａと６７Ｂ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（オン）・阻止（オフ）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。
【０２２０】
充電用開閉器１０と充電回路抵抗器１１は、チョッパ６６を起動する前にインバータ２２の直流側の回路に設けた平滑コンデンサ１４を充電するためのものある。
【０２２１】
チョッパ６６を起動する前に充電用開閉器１０が投入（オン）され、平滑リアクトル６４とスイッチング素子６７Ａが内蔵している逆並列ダイオードを経由して充電回路抵抗器１１で制限された電流によって平滑コンデンサ１４を充電する。平滑コンデンサ１４の充電が完了した後に直流回路開閉器６３が投入（オン）され架線６１とインバータ２２との間の回路が接続されるとともに充電用開閉器１０が開放（オフ）される。直流回路開閉器６３を投入するタイミングについては、充電回路抵抗器１１の抵抗値と平滑コンデンサ１４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１０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６３を投入する。又は別の方式として、電圧検出器１５の検出値を監視して平滑コンデンサ１４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６３を投入する方式としても良い。
【０２２２】
図５９は、図５８に示した本発明の第２１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御回路の構成例を示した図である。図５９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へ入力及び制御部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。１１２はチョッパへの直流電圧指令値である。
【０２２３】
図６０は制御部１０３が出力する信号のうちの直流回路開閉器投入指令信号Ｓ０６と電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０４との論理の例、及び制御部１０３に内蔵される電動機誘起電圧演算部１０５と電動機回路開閉器投入条件判別部１０６と直流電圧指令値出力部１０７の構成例を示した図である。図２と比較すると、交流回路開閉器投入指令信号Ｓ０２に代えて、直流回路開閉器投入指令信号Ｓ０６を出力することが異なる。
【０２２４】
図６０の開閉器投入指令Ｓ０１は、例えば、保護機能が故障を検知していない状態で、かつ充電用開閉器１０の投入後に充電時間が経過したら開閉器投入指令Ｓ０１＝１となる。又は別の方式として、保護機能が故障を検知していない状態で、かつ充電用開閉器１０の投入後に電圧検出器１５の検出値を監視して平滑コンデンサ１４の電圧が予め設定された閾値を超えたときに開閉器投入指令Ｓ０１＝１とする方式としても良い。
【０２２５】
直流回路開閉器投入指令信号Ｓ０６は開閉器投入指令Ｓ０１が１となると出力される。
【０２２６】
電動機回路開閉器投入指令Ｓ０１信号Ｓ０４は、開閉器投入指令Ｓ０１と、電動機回路開閉器投入条件判別部１０６が出力する電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３とのＡＮＤ論理で出力される。又は別の構成例として、図６１のように、開閉器投入指令Ｓ０１と、電動機回路開閉器投入条件判別部１０６が出力する電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３とのＡＮＤ論理でＲＳ−ＦＦ論理をセットし、保護機能が故障を検知して故障検知信号Ｓ０５を入力したらＲＳ−ＦＦ論理をリセットする論理で出力しても良い。
【０２２７】
チョッパ６６は、直流電圧指令値１１２に基づいて直流電源（架線６１）電圧を昇圧して変換して出力する。
【０２２８】
その他の構成要素や、電動機誘起電圧演算部１０５、電動機回路開閉器投入条件判別部１０６、直流電圧指令値出力部１０７と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と同様である。
【０２２９】
本発明の第２１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合の、充電用開閉器１０のオン・オフ、直流回路開閉器６３のオン・オフ、直流回路電圧、電動機回路開閉器２５のオン・オフ、チョッパ６６の動作・停止、インバータ２２の動作・停止について、経過時間を横軸としたタイミング図の例を図６２と図６３に示す。
【０２３０】
図６２は充電用開閉器１０を投入後に平滑コンデンサ１４の初期充電が完了して直流回路開閉器６３を投入する時点で、直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上である場合の例であり、この場合、直流回路開閉器６３を投入する時点で電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３＝１であるので、電動機回路開閉器２５は直流回路開閉器１８と同じタイミングで投入され、その後チョッパ６６とインバータ２２が動作を開始する。
【０２３１】
図６３は直流回路開閉器６３を投入する時点で直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ未満である場合の例であり、この場合、直流回路開閉器６３が投入された後にチョッパ６６が動作を開始して直流電源（架線６１）の電圧を昇圧して変換して直流回路電圧Ｖｄｃを上昇させる。直流回路電圧Ｖｄｃが永久磁石電動機２１の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上になったら電動機回路開閉器投入許可信号Ｓ０３＝１となり、電動機回路開閉器２５が投入される。その後インバータ２２が動作を開始する。
【０２３２】
尚、本実施の形態の鉄道車両駆動制御装置では、回転検出器２６を削除してその代わりに電動機端子電圧検出器２７を永久磁石電動機２１の端子に設け、電動機端子電圧検出器２７を図１８と同様に構成したものとすることができる。その場合、制御部１０３の構成は、図５９から図６１において、回転検出器の出力信号１２６の代わりに電動機端子電圧検出器２７の出力信号１２７を入力し、電動機誘起電圧演算部１０５は、図２２で説明した本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置における電動機誘起電圧演算部１０５と同様の演算を行って、永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍを出力する構成とする。
【０２３３】
（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について図６４〜図６８を用いて説明する。図６４に示すように、本発明の第２２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置は、図５８に示した本発明の第２１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置に対して、回転検出器２６を削除した構成を特徴とする。
【０２３４】
図６５は、本実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御回路の構成例を示した図である。図６６は、制御部１０３が出力する信号のうち直流回路開閉器投入指令信号Ｓ０６と電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０４の論理の例、及び制御部１０３に内蔵される電圧指令値出力部１０８と電動機回路開閉器投入条件判別部１０６と直流電圧指令値出力部１０７の構成例を示した図である。又は、電動機回路開閉器投入指令信号Ｓ０４の論理は図６７の例のように構成しても良い。
【０２３５】
電圧指令値出力部１０８は、予め設定されている任意の値を電圧指令値Ｖｃとして出力する。ここで、予め設定されている任意の値は、車両の走行における永久磁石電動機２１の回転子の最高回転数での永久磁石による端子間の誘起電圧の尖頭値Ｖｍ以上の値であることが、本実施の形態の特徴である。その他の構成要素とその動作については、図３３から図３６で説明した、本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部１０３の説明において、コンバータ１２の代わりにチョッパ６６、交流回路開閉器投入指令信号Ｓ０２の代わりに直流回路開閉器投入指令信号Ｓ０６と置き換えた場合と同様である。
【０２３６】
本実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の運転を開始する場合の、充電用開閉器１０のオン・オフ、交流回路開閉器６３のオン・オフ、直流回路電圧、電動機回路開閉器２５のオン・オフ、コンバータ１２の動作・停止、インバータ２２の動作・停止について、経過時間を横軸としたタイミング図の例を図６８に示す。交流回路開閉器６３が投入された後にコンバータ１２が動作を開始して、変圧器２次巻線５の交流電圧を変換して直流回路電圧を直流電圧指令値１１２以上に上昇させる。直流回路電圧が電圧指令値Ｖｃ以上になったら電動機回路開閉器２５が投入される。その後インバータ２２が動作を開始する。
【０２３７】
（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について図６９〜図７１を用いて説明する。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の制御部１０３に切替条件信号１６１を入力して、電圧指令値出力部１０８の動作を、前述の図３７から図３９で説明した本発明の第１４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様にし、電圧指令値Ｖｃを鉄道車両の走行条件に対応して切り替える機能とした構成である。
【０２３８】
本発明の第２０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によれば、走行中に永久磁石電動機２１が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２５を投入する場合でも、電動機回路開閉器２５を投入するタイミングでは必ずインバータ２２の直流側の回路の電圧が永久磁石電動機２１の端子間の誘起電圧の尖頭値以上になっているため、インバータ２２のスイッチング素子の逆並列ダイオードを介して永久磁石電動機２１からインバータ２２の直流側の回路の平滑コンデンサ１４に電流が流れて永久磁石電動機２１がトルクショックを発生することを防止できる。
【０２３９】
なお、本発明の第２０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、電動機回路開閉器２５の接触子は、インバータ２２と永久磁石電動機２１との間の３相交流回路の全て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く、また、電動機回路開閉器２５の接触子はインバータ２２と永久磁石電動機２１との間の３相交流回路の電流検出器２４と永久磁石電動機２１との間に設けているが、この接触子は永久磁石電動機２１とインバータ２２との間の電流を防止するためのものであるから、インバータ２２と電流検出器２４との間に接触子を設けても良い。
【０２４０】
また、本発明の第２０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、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投入指令信号Ｓ０４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。
【０２４１】
また、本発明の第２０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、電動機回路開閉器２５の接触子は、それぞれの相に対して接触子が１個の例で示したが、前述の図２３に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に電動機回路開閉器２５を２個設けて、接触子がそれぞれの相に対して２直列になるように構成しても良い。
【０２４２】
さらに、本発明の第２０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において、前述の図１０に示した鉄道車両駆動制御装置と同様に、インバータ２２と永久磁石電動機２１と電流検出器２４と電動機回路開閉器２５を組み合わせて１単位の駆動群として構成して、この駆動群を複数有する構成と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。
【０２４３】
尚、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コンバータ１２とインバータ２２、第１駆動群インバータ２２３２、第２駆動群インバータ２２４２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７２に示す鉄道車両駆動制御装置のようにコンバータ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２２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１２とインバータ２２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。
【０２４４】
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１２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。
【０２４５】
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２２と第１駆動群インバータ２２３２と第２駆動群インバータ２２４２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２２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。
【図面の簡単な説明】
【０２４６】
【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回路図。
【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回路のブロック図。
【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制御部のブロック図。
【図４】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の別の論理の例と構成例を示すブロック図。
【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動作のタイミング図その１。
【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動作のタイミング図その２。
【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回路図。
【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回路図。
【図９】本発明の第４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【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制御回路のブロック図。
【図１２】本発明の第５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部のブロック図。
【図１３】本発明の第５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部の別の論理の例と構成例を示すブロック図。
【図１４】本発明の第５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の動作のタイミング図その１。
【図１５】本発明の第５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の動作のタイミング図その２。
【図１６】本発明の第６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図１７】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回路のブロック図。
【図１８】本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図１９】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回路のブロック図。
【図２０】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のブロック図。
【図２１】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の別の論理の例と構成例を示すブロック図。
【図２２】本発明の第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の電動機誘起電圧演算部の動作の波形図。
【図２３】本発明の第８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図２４】本発明の第９の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図２５】本発明の第１０の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図２６】本発明の第１１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図２７】本発明の第１１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御回路のブロック図。
【図２８】本発明の第１１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部のブロック図。
【図２９】本発明の第１１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部の別の論理の例と構成例を示すブロック図。
【図３０】本発明の第１２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図３１】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回路のブロック図。
【図３２】本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図３３】本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御回路のブロック図。
【図３４】本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部のブロック図。
【図３５】本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部の別の論理の例と構成例を示すブロック図。
【図３６】本発明の第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の動作のタイミング図。
【図３７】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回路のブロック図。
【図３８】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のブロック図。
【図３９】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の別の論理の例と構成例を示すブロック図。
【図４０】本発明の第１５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部のブロック図。
【図４１】本発明の第１５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部の論理の例と構成例を示すブロック図。
【図４２】本発明の第１５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の動作のタイミング図。
【図４３】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のブロック図。
【図４４】本発明の第１６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の動作のタイミング図その１。
【図４５】本発明の第１６の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の動作のタイミング図その２。
【図４６】本発明の第１７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図４７】本発明の第１７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御回路のブロック図。
【図４８】本発明の第１７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部のブロック図。
【図４９】本発明の第１７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の動作のタイミング図その１。
【図５０】本発明の第１７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の動作のタイミング図その２。
【図５１】本発明の第１８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図５２】本発明の第１９の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図５３】本発明の第２０の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図５４】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回路のブロック図。
【図５５】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のブロック図。
【図５６】本発明の第２０の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の動作のタイミング図その１。
【図５７】本発明の第２０の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の動作のタイミング図その２。
【図５８】本発明の第２１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図５９】本発明の第２１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御回路のブロック図。
【図６０】本発明の第２５の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部のブロック図。
【図６１】本発明の第２１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部の別の論理の例と構成例を示すブロック図。
【図６２】本発明の第２１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の動作のタイミング図その１。
【図６３】本発明の第２１の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の動作のタイミング図その２。
【図６４】本発明の第２２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図６５】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回路のブロック図。
【図６６】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のブロック図。
【図６７】本発明の第２２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の別の論理の例と構成例を示すブロック図。
【図６８】本発明の第２２の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の動作のタイミング図。
【図６９】本発明の第２３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置における制御回路のブロック図。
【図７０】本発明の第２３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の制御部のブロック図。
【図７１】本発明の第２３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の別の論理の例と構成例を示すブロック図。
【図７２】本発明の第２４の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図７３】従来の鉄道車両駆動制御装置の回路図。
【図７４】従来の鉄道車両駆動制御装置の制御回路のブロック図。
【図７５】従来の鉄道車両駆動制御装置の回路において、電動機回路開閉器を投入したときの過渡電流の流れを示す説明図。
【図７６】従来の鉄道車両駆動制御装置における過渡電流の発生を示すタイミング図。
【符号の説明】
【０２４７】
１  交流電源（架線）
２  集電器
３  交流回路遮断器
４  変圧器１次巻線
５  変圧器２次巻線
５Ａ  第１の変圧器２次巻線
５Ｂ  第２の変圧器２次巻線
６  変圧器３次巻線
７  車輪
８  レール
９  交流電流検出器
１０  充電用開閉器
１０Ａ  第１の充電用開閉器
１０Ｂ  第２の充電用開閉器
１１  充電回路抵抗器
１２  コンバータ１２
１３Ｕ〜１３Ｙ  コンバータ１２スイッチング素子
１４  平滑コンデンサ
１５  電圧検出器
１６  充電回路昇圧変圧器
１７  充電用整流回路
１８  交流回路開閉器
２１  永久磁石電動機２１
２２  インバータ２２
２３Ｕ〜２３Ｚ  インバータ２２スイッチング素子
２４Ｕ〜２４Ｗ  電流検出器
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
２６  回転検出器
２７  電動機端子電圧検出器
２８  補助電源装置
２９  補助電源回路
３１  第１駆動群の永久磁石電動機２１
３２  第１駆動群のインバータ２２
３４Ｕ〜３４Ｗ  第１駆動群の電流検出器
３５  第１駆動群の電動機回路開閉器
３６  第１駆動群の回転検出器
３７  第１駆動群の電動機端子電圧検出器
４１  第２駆動群の永久磁石電動機２１
４２  第２駆動群のインバータ２２
４４Ｕ〜４４Ｗ  第２駆動群の電流検出器
４５  第２駆動群の電動機回路開閉器
４６  第２駆動群の回転検出器
４７  第２駆動群の電動機端子電圧検出器
５１  第１制御群
５２  第２制御群
６１  直流電源（架線）
６２  直流回路遮断器
６３  直流回路開閉器
６４  平滑リアクトル
６５Ａ  整流素子
６５Ｂ  スイッチング素子
６６  チョッパ
６７Ａ，６７Ｂ  チョッパスイッチング素子
１０１  制御回路電源
１０２  制御回路電源グラウンド
１０３  制御部
１０４ａ〜１０４ｈ  継電器
１０５  電動機誘起電圧演算部
１０６  電動機回路開閉器投入条件判別部
１０７  直流電圧指令値出力部
１０８  電圧指令値出力部
１０９  交流電流検出器の出力信号
１１０  充電用開閉器駆動操作コイル
１１０Ａ  第１の充電用開閉器駆動操作コイル
１１０Ｂ  第２の充電用開閉器駆動操作コイル
１１２  直流電圧指令値
１１５  電圧検出器の出力信号
１１８  交流回路開閉器駆動操作コイル
１２４Ｕ〜１２４Ｗ  電流検出器の出力信号
１２５  電動機回路開閉器駆動操作コイル
１２６  回転検出器の出力信号
１２７  電動機端子電圧検出器の出力信号
１３４Ｕ〜１３４Ｗ  第１駆動群の電流検出器の出力信号
１３５  第１駆動群の電動機回路開閉器駆動操作コイル
１３６  第１駆動群の回転検出器の出力信号
１３７  第１駆動群の電動機端子電圧検出器の出力信号
１４４Ｕ〜１４４Ｗ  第２駆動群の電流検出器の出力信号
１４５  第２駆動群の電動機回路開閉器駆動操作コイル
１４６  第２駆動群の回転検出器の出力信号
１４７  第２駆動群の電動機端子電圧検出器の出力信号
１６１  切替条件信号
１６２  運転開始指令
【図１】
0004738080.tif 000014
【図２】
0004738080.tif 000015
【図３】
0004738080.tif 000016
【図４】
0004738080.tif 000017
【図５】
0004738080.tif 000018
【図６】
0004738080.tif 000019
【図７】
0004738080.tif 000020
【図８】
0004738080.tif 000021
【図９】
0004738080.tif 000022
【図１０】
0004738080.tif 000023
【図１１】
0004738080.tif 000024
【図１２】
0004738080.tif 000025
【図１３】
0004738080.tif 000026
【図１４】
0004738080.tif 000027
【図１５】
0004738080.tif 000028
【図１６】
0004738080.tif 000029
【図１７】
0004738080.tif 000030
【図１８】
0004738080.tif 000031
【図１９】
0004738080.tif 000032
【図２０】
0004738080.tif 000033
【図２１】
0004738080.tif 000034
【図２２】
0004738080.tif 000035
【図２３】
0004738080.tif 000036
【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５４】
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【図５７】
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【図５８】
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【図６０】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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