"1台のVVVFインバータと、複数の同期電動機とを備える電気車制御装置であって、前記各同期電動機は、前記VVVFインバータから給電され、回転磁界を生成する固定子と、前記固定子の回転磁界に同期して回転する回転子と、前記回転子を直流励磁又は交流励磁する励磁インバータと、前記回転子に接続される車輪の径差により生ずる回転子の回転数差を検出する位置検出器とを備え、前記励磁インバータは、前記回転数差からすべりを算出し、励磁電流の周波数及び位相を決定することを特徴とする電気車制御装置。前記励磁インバータは、前記複数の同期電動機のうちの1台以上の同期電動機の回転子を直流励磁し、他の同期電動機の回転子を各車輪の径差による回転数差に従って交流励磁することを特徴とする、請求項1に記載の電気車制御装置。前記励磁インバータは、前記複数の同期電動機うち、前記回転子の回転数が、各回転子の回転数の平均値に近いものから順に選択した1台以上の同期電動機の回転子を直流励磁し、他の同期電動機の回転子を各車輪の径差による回転数差に従って交流励磁することを特徴とする、請求項1に記載の電気車制御装置。前記直流励磁される同期電動機は、1台であることを特徴とする、請求項2又は3に記載の電気車制御装置。しかし、従来の電気車制御装置では、1台の主VVVFインバータで回転数の異なる多数の同期電動機を安定に制御することが困難であった。本発明の目的は、上記問題を解決するため、同期電動機の界磁を交流励磁にすることにより、各車輪の径差を周波数により吸収し、各車輪の回転数が異なっていても1台の主VVVFインバータで複数の同期電動機を安定に制御でき、かつ、各車輪を同一トルク又は同一出力で制御できる電気車制御装置を提供することにある。上記課題を解決するため、本発明に係る電気車制御装置は、1台のVVVFインバータと、複数の同期電動機とを備える電気車制御装置であって、前記各同期電動機は、前記VVVFインバータから給電され、回転磁界を生成する固定子と、前記固定子の回転磁界に同期して回転する回転子と、前記回転子を直流励磁又は交流励磁する励磁インバータと、前記回転子に接続される車輪の径差により生ずる回転子の回転数差を検出する位置検出器とを備え、前記励磁インバータは、前記回転数差からすべりを算出し、励磁電流の周波数及び位相を決定することを特徴とする。また、本発明に係る電気車制御装置において、前記励磁インバータは、前記複数の同期電動機のうちの1台以上の同期電動機の回転子を直流励磁し、他の同期電動機の回転子を各車輪の径差による回転数差に従って交流励磁することを特徴とする。また、本発明に係る電気車制御装置において、前記励磁インバータは、前記複数の同期電動機うち、前記回転子の回転数が、各回転子の回転数の平均値に近いものから順に選択した1台以上の同期電動機の回転子を直流励磁し、他の同期電動機の回転子を各車輪の径差による回転数差に従って交流励磁することを特徴とする。また、本発明に係る電気車制御装置において、前記直流励磁される同期電動機は、1台であることを特徴とする。本発明の電気車制御装置によれば、1台の主VVVFインバータに対して、同期電動機の数だけ界磁調整用の励磁インバータを有し、各車輪の径差から生じる同期電動機の回転数差を励磁インバータで回転数とトルクを調整することにより、各車輪の回転数が異なっていても1台の主VVVFインバータで複数の同期電動機を安定に制御でき、かつ、各車輪を同一トルク又は同一出力で制御できるようになる。以下、本発明による電気車制御装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明による一実施例の電気車制御装置の構成図である。ここでは、1台の主VVVFインバータで4台の同期電動機の駆動を行い、各同期電動機の固定子は3相巻線、回転子は2相巻線である場合を例に示している。なお、回転子を3相巻線とすることも可能であるが、直流から交流までの励磁範囲では、2相巻線とするのが実用的である。本実施例の電気車制御装置は、主VVVFインバータ20と、複数の同期電動機30とを備える。図1では、一例として、同期電動機30が4つ30A~30Dの場合について示している。同期電動機3030A~30Dは、3相固定子3131A~31Dと、2相回転子3232A~32Dと、スリップリング3333A~33Dと、ブラシ3434A~34Dと、位置検出器3535A~35Dと、励磁インバータ3636A~36Dとを備える。主VVVFインバータ20は、直流架線10とレール11との間に給電される直流電圧を3相の交流電圧に変換する。変換された3相の交流電圧は、各同期電動機30の3相固定子31の全てに並列接続される。並列接続された4台の同期電動機30は、通常の直流励磁を行えば、4台とも同一の回転数かつ同一の負荷角で運転することが理想である。4台の電動機の回転数に独立性があれば、負荷角は各電動機の負荷トルクにより変動するが、4台の電動機の回転数は同期速度が維持される。各電動機の回転数は、車輪径差により、ある速度に対して若干の誤差が生ずることになる。現在主流の誘導電動機はすべりに比例してトルクが大きくなるが、若干の差であれば、すべりにより各電動機のトルク差は生ずるが、実用上は支障がない。3相固定子31は、通常の誘導電動機と同様に、120度ずつずらした空間位置に配置された3相巻線にそれぞれ電気的に120度の位相差を持った3相電源を給電することにより、円形の回転磁界を生成する。2相回転子32は、90度ずらした空間位置に配置された2相巻線を有しており、2相α相とβ相及び中性点Nが、スリップリング33に接続されている。この2相巻線に電気的に90度の位相差を持った電源を給電することにより、2相回転子32は、3相固定子31と同様に、円形の回転磁界を生成する。したがって、2相回転子32の2相巻線の巻線仕様は同一であり、同じ電流で同じ起磁力を生ずることが必要である。2相巻線は3相固定子31と同様、分布巻が好ましく、異常トルク現象を軽減するためスキューを行うことも有益である。スキューは3相固定子31又は2相回転子32のいずれかで実施すればよいが、一般に高圧電動機では固定子コイルでスキューを行なうことは困難であるため、2相回転子32でスキューを行うのが好適である。励磁インバータ36は、スリップリング33及びブラシ34を介して2相回転子32に接続される。励磁インバータ36は、直流及び交流ともに発生できるものであり、直流及び2相交流を2相回転子32の2相巻線に給電する。主VVVFインバータ20は、3相固定子31に給電して回転磁界を生成するとともに、4台分の同期電動機30の合計トルクの1/4を、直流励磁する同期電動機が出力するトルクになるような電圧波形を生成するが、励磁インバータ36は、2相回転子32に給電して回転磁界を生成するとともに、個々のトルクを制御する。位置検出器35は、2相回転子32と接続され、2相回転子32の位相を検出し、各回転子の回転数差を検出する。また、位置検出器35は、2相回転子32の回転速度Nrを検出することもできる。なお、2相回転子32の回転速度Nrを検出するために、回転速度検出器を別途設けてもよいのは勿論である。励磁インバータ36は、励磁用直流電源40から給電される。励磁インバータ36は、位置検出器35が検出した回転数差からすべりを算出するとともに、位置検出器35から出力される回転子位置信号と、同期電動機30の各相の電流検出器図示せずから出力される電流信号と、主VVVFインバータ20の電流検出器図示せずから出力される電流信号とから、同期電動機30の負荷角を算出する。そして、励磁インバータ36は、算出したすべりと負荷角から励磁電流を求め、2相回転子32を励磁する。全ての励磁インバータ36を交流給電交流励磁として運転することも可能であるが、以下では一例として、励磁インバータ36Aを直流給電直流励磁とし、他の励磁インバータ36B~36Dを交流給電交流励磁とした場合の動作について説明する。どの同期電動機30の回転子32を直流励磁とするかの選択は、再粘着制御との絡みで種々想定できるが、経験的に空転を起こしにくい位置の同期電動機30の回転子32を直流励磁とすることが好適である。励磁インバータ36Aを直流給電とすると、同期電動機30Aは主VVVFインバータ20の周波数に同期した速度で運転することになり、他の同期電動機30B~30Dは車輪の径差により若干の回転数差を生じて運転している状態になる。励磁インバータ36Bに接続されている車輪が励磁インバータ36Aに接続されている車輪より、若干径が大きいとすると、2相回転子32Bの回転速度は2相回転子32Aの回転速度より若干遅くなっている。この状態は誘導電動機と同じ状態で、この回転数差を同期速度で除したものをすべりと称し、回転数が同期速度より低い状態を正のすべり、高い場合を負のすべりと規定することにする。すなわち、同期電動機30B~30Dは、車輪径が同期電動機30Aの車輪径より大きい場合には正のすべり、小さい場合には負のすべりで運転することになる。各励磁インバータ36の出力周波数は、同期電動機30のすべりから算定できるが、同期電動機30のトルクは負荷角に依存するので、必要なトルクから負荷角に変換し、負荷角の調整を2相回転子32のα巻線α相とβ巻線β相に流す励磁電流で行う。同期電動機30の毎分の同期速度は次式1で表される。Ns=120×f/P1ここで、Nsは同期速度、fは主VVVFインバータ20が出力する交流電圧の周波数、Pは極数である。また、すべりは次式2で表される。s=Ns-Nr/Ns2ここで、sはすべり、Nrは2相回転子32の回転速度である。すべりsは、2相回転子32の回転速度Nrが同期速度Nsより遅い場合には正となり、高い場合には負となる。すなわち、すべりsが正の場合には、三相固定子31の回転磁界の回転方向と2相回転子32の回転方向が同一であり、すべりsが負の場合には、三相固定子31の回転磁界の回転方向と2相回転子32の回転方向が逆になる。すべりsが0の場合は、2相回転子32の回転速度は同期速度と等しい。次に、1両の車両に2台の台車があり、各台車に2台の上述の同期電動機30を対向して配置した電気車制御装置の構成図を図2に示す。それぞれの同期電動機30のトルクは、ピニオンギア51、大歯車52を介して、車輪53に伝達される。三相固定子31は3相であり、1台内で同期電動機30の回転方向が逆になるので、三相固定子31ではU相とW相を入れ替え、2相回転子32ではα相とβ相を入れ替えて配線することで、回転方向の同一化を図っている。次に、電気車制御装置の動作について説明する。図3は、本発明による一実施例の電気車制御装置の動作を示すフローチャートである。まず、電気車制御装置は、同期電動機30のうち、基準となる基準電動機を1台決定するステップS101。例えば、電気車制御装置は、経験的にすべりにくい箇所に配置される同期電動機30をあらかじめ決めておき、この同期電動機30を基準電動機と決定する。あるいは、電気車制御装置は、位置検出器35により各2相回転子32の回転数を求め、回転数の平均値を算出し、2相回転子32の回転数がこの平均値に最も近い同期電動機30を基準電動機と決定する。ここでは説明の便宜上、同期電動機30Aを基準電動機とする。基準電動機30Aを決定すると、電気車制御装置は、励磁インバータ36により、基準電動機30Aの2相回転子32Aを直流励磁し、他の同期電動機30B~30Dの2相回転子32B~32Dを交流励磁するステップS102。基準電動機30Aの2相回転子32Aは直流励磁されているので、3相固定子30Aに供給される周波数に同期した回転数で回転する。その他の同期電動機30B~30Dは、車輪径により2相回転子32B~32Dの回転数が異なる。位置検出器35は、2相回転子32B~32Dの回転数と、2相回転子32Aの回転数との差異を、パルス数おおよそ2相回転子32の1回転で数百パルスを発生として検出する。例えば、電気車制御装置は、2相回転子32Aより回転数が低い2相回転子に供給する電源の周波数を正とし、2相回転子32Aより回転数が高い2相回転子に供給する電源の周波数を負-とする。2相回転子32が回転し始めると、位置検出器35は直ちにパルスを検出し、回転子位置信号を励磁インバータ36に出力する。次に、電気車制御装置は、励磁インバータ36により、3相固定子31及び2相回転子32の各相の電流検出器図示せずから出力される電流信号と、主VVVFインバータの電流検出器図示せずから出力される電流信号とにより、同期電動機30の直軸電流、横軸電流、直軸電圧及び横軸電圧を算出するステップS103。同期電動機30のトルクは次式3で表される。ここで、TnはトルクNm、Pnは極対数、Ψaは鎖交磁束、Idは直軸電流、Iqは横軸電流、Ldは直軸インダクタンス、Lqは横軸インダクタンスである。交流励磁を行う同期電動機30は一般には円筒形になるので、直軸インダクタンスLd=横軸インダクタンスLqとして差し支えない。この場合、式3の右辺第2項は0になるので、トルク指令値指定トルクを決めると直ちに横軸電流Iqが算出される。すなわち、横軸電流Iqは次式4で表される。なお、直軸インダクタンスLdと横軸インダクタンスLqとが等しくなくても、初期値としては直軸電流Id=0として、式4により横軸電流Iqを算出するのが一般的である。同期電動機30の入力電力は次式5、皮相電力は次式6から算出され、力率を1.0とすれば、次式7が成立する。ここで、Vdは直軸電圧、Vqは横軸電圧である。これより、直軸電流Idは次式8により算出できる。ただし、式8の右辺第2項の√の中は負になる可能性があり、直軸電流Idの初期値算定としては第2項を無視して次式9により算出する。なお、式8の右辺第2項の√の中が負である場合、直軸電流Idを調整しても力率を1.0にはできないことを意味する。同期電動機30の電圧方程式は、次式10、11で表される。ここで、Raは電機子巻線の抵抗、ωは主VVVFインバータ20が出力する交流電圧の周波数fの角速度である。励磁インバータ36は、式4及び式9で算出された直軸電流Id及び横軸電流Iqを式10及び式11に代入し、直軸電圧Vd及び横軸電圧Vqを算出する。励磁インバータ36は、この電圧を式6の右辺第1項に代入し、電圧式12を算出する。この電圧は同期電動機30の端子電圧になるので、電圧Vtはあらかじめ指令回転数から決めておく。式12から次式13が導かれる。励磁インバータ36は、式11を変形し、直軸電流Idを算出する。励磁インバータ36は、これを式10及び式11に代入し、式12以下を繰り返し、直軸電流Idが収束するまで繰り返す。これにより、直軸電圧Vd,横軸電圧Vq、直軸電流Id及び横軸電流Iqがすべて算出される。すなわち、励磁インバータ36は、トルク指令値Tnを決め、それに必要な直軸電流Id及び横軸電流Iqを流すことができる直軸電圧Vd及び横軸電圧Vqを算出し、算出した直軸電圧Vd及び横軸電圧Vqを2相-3相変換して3相の電圧を出力する。励磁インバータ36は、これにより流れる電流を3相-2相変換した後フィードバックし、目標の直軸電流Id及び横軸電流Iqとなるように制御を行う。続いて、電気車制御装置は、励磁インバータ36により、負荷角δを算出するステップS104。負荷角δは、次式14により算出される。ベクトル制御の場合、直軸電流Idと横軸電流Iqの電流値を指令値とするのは直流励磁される基準電動機30Aであり、その他の交流励磁される同期電動機30B~30Dは、基準電動機30Aの負荷角δから算定された励磁電流位相により該当の励磁軸が決定される。なお、固定子32Aの直流励磁はα相とβ相を使用して行うが、界磁巻線の温度分布を均一にするためには、2相とも同電流とすることが望ましい。この場合、いわゆるd軸直軸の方向はα軸とβ軸のベクトル和の方向を取ることになる。最後に、電気車制御装置は、励磁インバータ36により、位置検出器35から出力される回転子位置信号からすべりsを算出し、算出したすべりs及び負荷角δに基づいて、2相回転子32のα相の励磁電流Iα及びβ相の励磁電流Iβの周波数及び位相を決定するステップS105。負荷角δは端子電圧と励磁軸との角度を示している。励磁インバータ36は、交流励磁される回転子32B~32Dのα相の励磁電流Iα及びβ相の励磁電流Iβについて、位置検出器35から回転子32Aと回転子32B~32Dとの回転数差=周波数及びd軸直軸情報を得て、α相及びβ相の電流検出器からフィードバック制御を行う。この制御は、同期電動機30ごとに個別に行なわれる。回転子32Aと回転子32B~32Dとの回転数差がすべり周波数になるので、α相の励磁電流Iα及びβ相の励磁電流Iβは、式2から算出されるすべりsを用いて、次式15により求まる。ここで、説明の便宜のため、直流励磁する基準電動機30Aをマスターモータmとし、その他の交流励磁される同期電動機30B~30Dをスレーブモータsii=1,2,3とする。負荷角δは式14から求まるが、例えばマスターモータmの負荷角の場合にはδmと表す。スレーブモータsiの負荷角δsiは、各励磁インバータ36への位置検出器信号又は3相電流信号などから各直軸電圧Vd及び横軸電圧Vqを算出し、それらからそれぞれ算定される。ここで、Iαsiはスレーブモータsiの回転子32B~32Dのα相の励磁電流、Iβsiはスレーブモータsiの回転子32B~32Dのβ相の励磁電流、Ifは励磁電流、δmはマスターモータmの負荷角、δsiはスレーブモータsiの負荷角である。マスターモータmの回転子32Aのα相の励磁電流Iαmとβ相の励磁電流Iβmは、式15において、s=0、δsi=δmとすることで、次式16により求まる。すべりsを0とすれば、式16のように回転子32Aのα相の励磁電流Iαmとβ相の励磁電流Iβmは等しくなる。励磁インバータ36Aは、回転子32Aに対し、一例としてα相、β相同一の直流電流を流し、一定の起磁力を発生させる。VVVFインバータ20は、基準電動機30Aの指定トルクを発生する直軸電流Idと横軸電流Iqを出力するように、電圧を発生させる。一方、励磁インバータ36B~Dは、回転子32B~32Dに対し、α相とβ相の電流検出器からのフィードバックでベクトル和としての励磁起磁力が一定となるように調整し、なおかつ指定のすべり周波数を発生する。また、励磁インバータ36B~Dは、同期電動機30B~30Dの発生トルクを、各同期電動機30B~30Dの3相の電流検出器からのフィードバック電流を3相―2相変換した直軸電流Idと横軸電流Iqにより算定し、誤差を励磁インバータ36B~Dの負荷角δで補正する働きを行う。このように、本発明の電機車制御装置によれば、車輪の径差を、各同期電動機30に接続された励磁インバータ36でその回転数差を吸収して、1台の主VVVFインバータ20で運転できるので、車輪の直径の管理を大幅に軽減でき、運行費用を低減することができる。また、励磁インバータ36は、主VVVFインバータ20のように高圧受電する必要がなく、2相回転子32の巻線設計によっては低圧インバータで駆動可能なので、高キャリア周波数高応答のIGBTInsulatedGateBipolarTransistorを使用でき、再粘着制御などの高応答制御が可能となる。上述の実施例は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、1台の主VVVFインバータ20で8台や16台など、VVVFの容量が許容できる範囲で多くの同期電動機30を駆動することが可能である。"