JP3824206B2 - リニアインダクションモータ電気車の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リニアインダクションモータが搭載された電気車の制御装置に関し、特にリニアインダクションモータの二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気車に搭載されたリニアインダクションモータの駆動制御装置はよく知られており、たとえば特開２０００−２３３１６号公報などに参照することができる。
【０００３】
この種のリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、リニアインダクションモータは、電気車の車上側に一次巻線が配設され、地上側に二次導体としてリアクションプレートが配設されている。
【０００４】
図７は一般的なリニアインダクションモータの等価回路を示しており、図７において、Ｒ１、Ｒ２は抵抗器成分、Ｌ１、Ｌ２はインダクタンス成分、Ｍは相互インダクタンスである。
【０００５】
このように構成されたリニアインダクションモータを用いて電気車を走行駆動させる場合、リアクションプレート有りの場所からリアクションプレート無しの場所に移動したときに、一次巻線から発生した磁束がリアクションプレート２２（二次導体）側に鎖交しなくなるので、一次巻線が単なるインピーダンスとして働くことになる。
【０００６】
このとき、図７の等価回路において、相互インダクタンスＭが小さくなったように見える。
また、インダクタンス成分Ｌ２および抵抗器成分Ｒ２からなる回路において、二次導体が無くなったことにより、抵抗器成分Ｒ２が大きくなり、回路がオープンになったと見なすことができる。
【０００７】
この結果、リアクションプレートが無くなると、等価回路のインピーダンスが減少するので、印加電圧を一定とすれば、大きな電流が流れることになる。
一般に、電気車の走行軌道には、分岐器部や車庫内など、リアクションプレートを設けることができない場所があり、このようなリアクションプレートの無い部分を通過すると、過大な電流が流れるという問題点がある。
【０００８】
そこで、たとえば上記特開２０００−２３３１６号公報に記載の装置おいては、励磁電流指令値と励磁電流成分（検出値）との励磁電流偏差に基づいて電圧指令値を補正するようになっている。
【０００９】
図８は特開２０００−２３３１６号公報に記載された従来のリニアインダクションモータ電気車の制御装置を示すブロック図である。
図８において、１はパルス幅変調（ＰＷＭ）インバータからなる電力変換器であり、三相ＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｙ、Ｓｗを用いて高質な三相電力を出力する。
【００１０】
２はリニアインダクションモータであり、ＰＷＭインバータ１から出力される三相電力によって駆動される。
なお、ここでは、図示されないが、リニアインダクションモータ２には、リアクションプレートが対向配置されている。
【００１１】
３は励磁電流指令値Ｉｄ＊およびＩｑ＊を生成する電流指令発生器である。
４は電圧指令補正器であり、励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差に基づいて電圧指令補正量ｄｖを生成する。
【００１２】
５は電圧指令演算器であり、励磁電流指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ＊および電圧指令補正量ｄｖに基づいて、補正された電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を演算する。
電圧指令値Ｖｄ＊およびＶｑ＊は、電圧指令補正器４および電圧指令演算器５により、励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差に基づいて補正される。
【００１３】
６はすべり周波数補正量ｄｆを生成するすべり周波数補正器である。
７はすべり周波数演算器であり、励磁電流指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ＊およびすべり周波数補正量ｄｆに基づいて、補正されたすべり周波数ωｓ＊を演算する。
【００１４】
８は一次周波数指令値ω１＊を生成する加算器、９は電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を三相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換する座標変換器、１０は三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを回転座標系の励磁電流成分Ｉｄおよびトルク電流成分Ｉｑに変換する座標変換器である。
【００１５】
１１はＰＷＭインバータ１に供給される直流電源、１２は直流電源１１とＰＷＭインバータ１との間に接続されたフィルタコンデンサ、１３は三相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗから三相ＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｙ、Ｓｗを演算するＰＷＭ信号演算器である。
【００１６】
１４ｕ、１４ｙ、１４ｗはＰＷＭインバータ１の三相出力すなわち三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する電流検出器、１５は電気車の車輪、１６は車輪１５に取り付けられて速度ωｒを検出する速度検出器である。
【００１７】
次に、図８に示した従来のリニアインダクションモータ電気車の制御装置による動作について説明する。
まず、直流電源１１の出力直流は、フィルタコンデンサ１２により平滑され、ＰＷＭインバータ１に供給される。
【００１８】
ＰＷＭインバータ１は、供給された直流電源電圧を三相の可変電圧および可変周波数の交流電力に変換し、リニアインダクションモータ２の一次巻線に出力電圧を供給する。
【００１９】
これにより、リニアインダクションモータ２の一次巻線と、地上側に設けられたリアクションプレートとの間の相互作用によって電気車が走行する。
このとき、電流指令発生器３、すべり周波数演算器７、加算器８、座標変換器９、１０およびＰＷＭ信号演算器１３からなる制御装置は、以下のように電気車を制御する。
【００２０】
すなわち、電流指令発生器３は、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を生成し、電圧指令補正器４は、励磁電流指令値Ｉｄ＊と座標変換器１０からの励磁電流成分Ｉｄとに基づく電圧指令補正量ｄｖを電圧指令演算器５に入力する。
【００２１】
電圧指令演算器５は、励磁電流指令値Ｉｄ＊、トルク電流指令値Ｉｑ＊、電圧指令補正量ｄｖおよび一次周波数指令値ω１＊に基づいて、リニアインダクションモータ２に供給される回転磁界座標系の２成分の電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を演算する。
【００２２】
すべり周波数補正器６は、トルク電流指令値Ｉｑ＊およびトルク電流成分Ｉｑに基づいてすべり周波数補正量ｄｆを生成し、すべり周波数演算器７は、励磁電流指令値Ｉｄ＊、トルク電流指令値Ｉｑ＊およびすべり周波数補正量ｄｆに基づいてすべり周波数指令値ωｓ＊を演算する。
【００２３】
加算器８は、すべり周波数演算器７から出力されるすべり周波数指令値ωｓ＊と、速度検出器１６により検出される電気車の速度ωｒとを加算し、一次周波数指令値ω１＊を生成する。
【００２４】
一次周波数指令値ω１＊は、電圧指令演算器５および座標変換器９、１０に入力され、座標変換器９は、一次周波数指令値ω１＊に基づいて、電圧指令値Ｖｄ＊およびＶｑ＊を静止座標系の三相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換する。
【００２５】
また、座標変換器１０は、一次周波数指令値ω１＊に基づいて、三相モータ電流（一次電流）ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを回転座標系の励磁電流成分Ｉｄおよびトルク電流成分Ｉｑに変換する。
【００２６】
ＰＷＭ信号演算器１３は、座標変換器９の三相出力Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいて、オンオフパルスからなる三相ＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを生成し、これをＰＷＭインバータ１に入力する。
【００２７】
こうして、電流指令発生器３、すべり周波数演算器７、加算器８、座標変換器９、１０およびＰＷＭ信号演算器１３による制御下で、ＰＷＭインバータ１によりリニアインダクションモータ２が駆動される。
【００２８】
ここで、図９および図１０を参照しながら、図８内の電圧指令補正器４および電圧指令演算器５の構成についてさらに具体的に説明する。
図９は電圧指令補正器４の構成例を示すブロック図、図１０は電圧指令演算器５の構成例を示すブロック図である。
【００２９】
図９において、５１は励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差を求める減算器、５２は励磁電流偏差を一次遅れ処理して出力する一次遅れ要素である。
【００３０】
一次遅れ要素５２は、励磁電流偏差の急変により制御不安定状態になるのを防止する機能を有し、最終的に安定な電圧指令補正量ｄｖを出力する。
なお、一次遅れ要素５２の出力側にリミッタが設けられてもよい。
【００３１】
一方、図１０において、６１は電圧ベクトル演算部であり、以下の（１）式で表される値を出力する。
【００３２】
【数１】
【００３３】
６２は電圧ベクトル演算部６１の一方の出力側に挿入された加算器であり、電圧ベクトル演算部６１の出力値Ｖｑ１＊に電圧指令補正量ｄｖを加算して、補正された電圧指令値Ｖｑ＊を出力する。
【００３４】
図８〜図１０に示された構成において、電気車の走行により、リアクションプレート有りの領域からリアクションプレート無しの領域に移動したとすると、前述のように、リニアインダクションモータ２のインピーダンスが減少し、流れる電流が増大する。
【００３５】
このときのモータ電流は、相互インダクタンスＭ（図７参照）を流れる励磁電流のみとなるため、励磁電流成分Ｉｄが大きく増加して、励磁電流指令値Ｉｄ＊との間に負の励磁電流偏差が発生し、一次遅れ要素５２（図９参照）から電圧補正量ｄｖが発生する。
【００３６】
以下、電圧指令演算器５は、電圧補正量ｄｖの値を電圧指令値に加えて補正することにより、電圧指令値Ｖｑ＊を低減させてモータ電流の増加を抑制する。
このように、電圧指令値Ｖｑ＊を低減制御することにより、モータ電流の過大化を防止している。
【００３７】
逆に、リアクションプレート無しの領域からリアクションプレート有りの領域に移動した場合には、励磁電流偏差がなくなり、最終的に元の状態に戻る。
こうして、リアクションプレートが無い領域を走行した場合に、過大なモータ電流を防止することができる。
【００３８】
また、図１１は上記特開２０００−２３３１６号公報に記載された別の従来例を示すブロック図であり、１７は座標変換器１０に並列に配設された実効電流演算器である。
【００３９】
この場合、電流指令発生器３からは、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊のみならず、電流実効値指令Ｉｍ＊が出力される。
また、座標変換器１０から生成される２成分のうち、すべり周波数補正器６に対するトルク電流成分Ｉｑのみが用いられる。
【００４０】
実効電流演算器１７は、三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいて電流実効値Ｉｍを演算し、これを電圧指令補正器４に入力する。
電圧指令補正器４は、励磁電流成分Ｉｄを用いることなく、励磁電流指令値Ｉｄ＊と比較的検出が容易な電流実効値Ｉｍとに基づいて、電圧補正量ｄｖを生成する。この場合も、前述（図８参照）と同様の作用効果を奏する。
【００４１】
しかしながら、上記特開２０００−２３３１６号公報に参照される従来装置では、リアクションプレートの無い領域を走行している状態から、リアクションプレートの有る領域に移動した場合などの、状態変化した領域で三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが変動するという問題がある。
【００４２】
また、低速領域と高速領域とを同じように変更する場合に高速領域では変更量が大きくなり、リアクションプレートの無い領域からリアクションプレートの有る領域に移動した場合も指令変更した状態となるので、リアクションプレートの有る領域を走行していても過変更のために所定加速度が得られないという問題がある。
【００４３】
さらに、ＰＷＭインバータ１に対して複数台のリニアインダクションモータ２が電気的に並列接続された場合（図示せず）に、そのうちの１台以上が二次導体を有していない状態も起こり得るが、このような状態でのモータ起動時においても、過電流が流れることなく且つ通常の制御系を変えることなく、リニアインダクションモータ２を起動させることが要求されている。
【００４４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリニアインダクションモータ電気車の制御装置は以上のように、特開２０００−２３３１６号公報に記載された従来装置では、リアクションプレートの無い部分を通過するときの過電流を防止することができるものの、リアクションプレートの無い領域からリアクションプレートの有る領域に移動した場合などに、三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが変動するという問題点があった。
【００４５】
また、低速領域と高速領域とを同じように変更する場合に高速領域で変更量が大きくなり、リアクションプレートの無い領域からリアクションプレートの有る領域に移動した場合に指令変更した状態となり、リアクションプレートの有る領域を走行していても過変更のために所定加速度が得られないという問題点があった。
【００４６】
さらに、電気的に並列接続された複数台のリニアインダクションモータ２を用いて、そのうち１台以上が二次導体を有していない状態となった場合においても、通常制御系を変えることなく過電流を防止してリニアインダクションモータ２を起動させる必要があるが、これを達成することができないという問題点があった。
【００４７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置を得ることを目的とする。
【００４８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、地上側に配設されてリニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、可変電圧および可変周波数の交流電力をリニアインダクションモータに供給する電力変換器と、電力変換器を制御する電力変換器制御回路とを備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、電力変換器制御回路は、リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値およびトルク電流指令値を生成する電流指令発生手段と、励磁電流指令値およびトルク電流指令値からリニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、リニアインダクションモータの一次電流から励磁電流成分を検出する電流成分検出手段と、電流指令発生手段と電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、過電流抑制回路は、励磁電流指令値と励磁電流成分との励磁電流偏差を演算する励磁電流偏差演算手段と、励磁電流偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、励磁電流偏差がセット値以上の場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段とを含むものである。
【００４９】
また、この発明の請求項２に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１において、電流指令変更手段は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むものである。
【００５０】
また、この発明の請求項３に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項２において、変化一次遅れ要素は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、時定数発生器は、電気車の速度に応じて時定数を可変設定するものである。
【００５１】
また、この発明の請求項４に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項３において、時定数発生器は、電気車の速度の上昇に応じて時定数を低減設定する関数テーブルを有するものである。
【００５２】
また、この発明の請求項５に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１から請求項４までのいずれかにおいて、リニアインダクションモータは、電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、過電流抑制回路は、複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が二次導体を有していない状態にある場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動するものである。
【００５３】
また、この発明の請求項６に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、地上側に配設されてリニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、可変電圧および可変周波数の交流電力をリニアインダクションモータに供給する電力変換器と、電力変換器を制御する電力変換器制御回路とを備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、電力変換器制御回路は、リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値、トルク電流指令値および一次電流指令実効値を生成する電流指令発生手段と、励磁電流指令値およびトルク電流指令値からリニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、リニアインダクションモータの一次電流から一次電流実効値成分を検出する実効値成分検出手段と、電流指令発生手段と電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、過電流抑制回路は、一次電流指令実効値と一次電流実効値成分との実効値偏差を演算する実効値偏差演算手段と、実効値偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、実効値偏差がセット値以上の場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段とを含むものである。
【００５４】
また、この発明の請求項７に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項６において、電流指令変更手段は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むものである。
【００５５】
また、この発明の請求項８に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項７において、変化一次遅れ要素は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、時定数発生器は、電気車の速度に応じて時定数を可変設定するものである。
【００５６】
また、この発明の請求項９に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項８において、時定数発生器は、電気車の速度の上昇に応じて時定数を低減設定する関数テーブルを有するものである。
【００５７】
また、この発明の請求項１０に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項６から請求項９までのいずれかにおいて、リニアインダクションモータは、電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、過電流抑制回路は、複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が二次導体を有していない状態にある場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動するものである。
【００５８】
また、この発明の請求項１１に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、地上側に配設されてリニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、可変電圧および可変周波数の交流電力をリニアインダクションモータに供給する電力変換器と、電力変換器を制御する電力変換器制御回路とを備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、電力変換器制御回路は、リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値およびトルク電流指令値を生成する電流指令発生手段と、励磁電流指令値およびトルク電流指令値からリニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、リニアインダクションモータの一次電流から励磁電流成分を検出する電流成分検出手段と、電流指令発生手段と電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、過電流抑制回路は、励磁電流成分から一次遅れ電流成分を生成する電流一次遅れ要素と、励磁電流成分と一次遅れ電流成分との一次遅れ電流偏差を演算する一次遅れ電流偏差演算手段と、一次遅れ電流偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、一次遅れ電流偏差がセット値以上の場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段とを含むものである。
【００５９】
また、この発明の請求項１２に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１１において、電流一次遅れ要素は、励磁電流成分の一次遅れ量を決定するための遅れ時定数を生成する遅れ時定数発生器を有し、遅れ時定数発生器は、電気車の速度に応じて遅れ時定数を可変設定するものである。
【００６０】
また、この発明の請求項１３に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１１または請求項１２において、電流指令変更手段は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むものである。
【００６１】
また、この発明の請求項１４に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１３において、変化一次遅れ要素は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、時定数発生器は、電気車の速度に応じて時定数を可変設定するものである。
【００６２】
また、この発明の請求項１５に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１４において、時定数発生器は、電気車の速度の上昇に応じて時定数を低減設定する関数テーブルを有するものである。
【００６３】
また、この発明の請求項１６に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１１から請求項１５までのいずれかにおいて、リニアインダクションモータは、電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、過電流抑制回路は、複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が二次導体を有していない状態にある場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動するものである。
【００６４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を示すブロック図であり、前述（図８参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【００６５】
図１において、１８は電流指令発生器３と電圧指令発生器５との間に挿入された過電流抑制回路、２２はリニアインダクションモータ２に対向するように地上側に設けられたリアクションプレートである。
【００６６】
過電流抑制回路１８は、電流指令発生器３からの励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊と座標変換器１０からの励磁電流成分Ｉｄとに基づいて、過電流抑制用の励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を生成し、これらを電圧指令演算器５に入力する。
【００６７】
この場合、座標変換器１０から生成される２成分のうち、励磁電流成分Ｉｄのみが用いられる。
また、加算器８からの一次周波数指令値ω１＊は、電圧指令演算器５には入力されず、座標変換器９および１０のみに入力される。
【００６８】
次に、図１に示したこの発明の実施の形態１による動作について説明する。
まず、前述と同様に、直流電源１１からの直流電流がフィルタコンデンサ１２により平滑されてＰＷＭインバータ１に供給され、ＰＷＭインバータ１は、直流電圧を三相交流電力に変換してリニアインダクションモータ２の一次巻線に供給する。
【００６９】
これにより、リニアインダクションモータ２の一次巻線とリアクションプレート２２との間の相互作用により電気車が走行する。
このとき、電流指令発生器３、すべり周波数演算器７、加算器８、座標変換器９、１０、ＰＷＭ信号演算器１３および過電流抑制回路１８からなる制御装置は、以下のようにリニアインダクションモータ２を制御する。
【００７０】
まず、前述と同様に、電流指令発生器３は、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を生成し、座標変換器１０は、三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいて励磁電流成分Ｉｄを生成する。
【００７１】
続いて、過電流抑制回路１８は、励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差を演算し、励磁電流偏差と過電流抑制用のセット値との比較結果に基づいて、最終的な励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を生成する。
【００７２】
すなわち、過電流抑制回路１８は、励磁電流偏差が上記セット値以上の場合には、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を、それぞれ定常状態の値の１／１０（この値は、調整された任意値に設定され得る）に可変設定し、これらを電圧指令演算器５に入力する。
【００７３】
また、過電流抑制回路１８は、励磁電流偏差がセット値よりも小さい場合には、電流指令発生器３からの励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を、そのまま電圧指令演算器５に入力する。
【００７４】
以下、前述と同様に、電圧指令演算器５は、励磁電流指令値Ｉｄ＊、トルク電流指令値Ｉｑ＊および一次周波数指令値ω１＊に基づいて、リニアインダクションモータ２に供給される電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を演算する。
【００７５】
また、すべり周波数演算器７は、電流指令発生器３からの励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊に基づいてすべり周波数指令値ωｓ＊を演算し、加算器８は、すべり周波数指令値ωｓ＊と電気車速度ωｒとを加算して一次周波数指令値ω１＊を生成する。
【００７６】
以下、一次周波数指令値ω１＊に基づいて、座標変換器９は、電圧指令値Ｖｄ＊およびＶｑ＊を静止座標系の三相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換し、座標変換器１０は、三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを回転座標系の励磁電流成分Ｉｄおよびトルク電流成分Ｉｑに変換する。
【００７７】
また、ＰＷＭ信号演算器１３は、座標変換器９からの三相出力Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗから三相ＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを生成する。
これにより、ＰＷＭインバータ１は三相ＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗに基づいて駆動され、リニアインダクションモータ２をリアクションプレート２２に関連して駆動し、電気車を走行させる。
【００７８】
ここで、電気車の走行により、リアクションプレート２２が有る領域からリアクションプレート２２が無い領域に移動すると、前述と同様に、リニアインダクションモータ２の一次巻線で発生した磁束が二次側に鎖交しなくなるので、一次巻線が単なるインピーダンスとして働くことになり、等価回路（図７参照）において、相互インダクタンスＭが減少したように見える。
【００７９】
また、図７内のインダクタンス成分Ｌ２および抵抗器成分Ｒ２からなる直列回路においては、二次導体が無くなったことにより、抵抗器成分Ｒ２が大きくなって直列回路がオープンになった状態と見なすことができ、リニアインダクションモータ２の等価回路インピーダンスが減少して大電流が流れることになる。
【００８０】
すなわち、リニアインダクションモータ２の等価回路で考えた場合、リニアインダクションモータ２の一次側がリアクションプレート２２上からリアクションプレート２２の無い場所に移動すると、相互インダクタンスＭが小さくなって二次抵抗器成分Ｒ２の値が大きくなる。
【００８１】
そこで、図１のように、過電流抑制回路１８を挿入することにより、励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差と、過電流抑制用のセット値との比較に基づいて、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を可変設定する。
【００８２】
次に、図２を参照しながら、この発明の実施の形態１による動作について説明する。
図２は図１内の過電流抑制回路１８の具体的な構成例を示すブロック図である。
【００８３】
図２において、２３、２４は互いに時定数（Ｔ２、Ｔ３）の異なる変化一次遅れ要素であり、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊の変化速度を抑制する。
【００８４】
２５は変化一次遅れ要素２３、２４を選択するための比較器、２６は過電流抑制用のセット値Ｂを生成するセット値発生器、２７は励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差Ａを生成する減算器（励磁電流偏差演算手段）である。
【００８５】
２８は励磁電流指令値Ｉｄ＊に変化一次遅れ要素２３の出力値を乗算する乗算器であり、乗算結果を最終的な励磁電流指令値Ｉｄ＊として電圧指令演算器５に入力する。
【００８６】
２９はトルク電流指令値Ｉｑ＊に変化一次遅れ要素２４の出力値を乗算する乗算器であり、乗算結果を最終的なトルク電流指令値Ｉｑ＊として電圧指令演算器５に入力する。
【００８７】
３０は変化一次遅れ要素２３に対する時定数Ｔ２を設定する時定数発生器、３１は変化一次遅れ要素２４に対する時定数Ｔ３を設定する時定数発生器である。各時定数発生器３０、３１は、電気車の速度ωｒに応じて、時定数Ｔ１、Ｔ２をそれぞれ可変設定する。
【００８８】
時定数Ｔ２、Ｔ３は、変化一次遅れ要素２３、２４を介した励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊が定常状態値の１／１または１／１０に変化する速さを決定しており、それぞれ、電気車速度ωｒに応じて負の一次関数で変化する。
【００８９】
変化一次遅れ要素２３、２４、乗算器２８、２９、時定数発生器３０および３１は、比較器２５に応答して動作する電流指令変更手段を構成しており、励磁電流偏差Ａがセット値Ｂ以上（Ａ≧Ｂ）を示す場合に、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を変更するとともに、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊の変更量を電気車速度ωｒに応じて可変設定する。
【００９０】
図２において、過電流抑制回路１８内の比較器２５は、励磁電流偏差Ａとセット値Ｂとを比較し、励磁電流偏差Ａがセット値Ｂよりも小さい場合（Ａ＜Ｂ）には、図示されるように変化一次遅れ要素２３を選択して、電流指令発生器３からの励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を、そのまま電圧指令演算器５に入力する。
【００９１】
また、比較器２５は、励磁電流偏差Ａがセット値Ｂ以上（Ａ≧Ｂ）の場合には、変化一次遅れ要素２４を選択して、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を定常状態での値の１／１０に変更した後、電圧指令演算器５に入力する。
【００９２】
このとき、変化一次遅れ要素２４に対する時定数Ｔ３（励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を定常状態値の１／１０に変化させる速さ）は、電気車の速度ωｒが増大するほど低減設定されて応答性を向上させている。
【００９３】
一方、変化一次遅れ要素２３の時定数Ｔ２は、励磁電流偏差Ａがセット値Ｂ以上の状態（Ａ≧Ｂ）から励磁電流偏差がセット値Ｂより小さい状態（Ａ＜Ｂ）に切り替わったときに、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊の急変により制御が不安定なるのを防止している。
【００９４】
すなわち、変化一次遅れ要素２３は、リアクションプレート２２が無い領域からリアクションプレート２２の有る領域に移動した場合、急に元の状態に戻ることから発生するモータ電流などの急変を防ぐ効果がある。
【００９５】
このように、励磁電流偏差Ａがセット値Ｂ以上になった場合には、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を低減させて出力電圧指令を低減させるので、過電流を防止することができる。
【００９６】
すなわち、リアクションプレート２２の状態検出手段などの特別な装置を別途に設けることなく、通常のモータ制御を行うとともにＰＷＭインバータ１を異常状態から保護するために必要なモータ電流成分（励磁電流成分Ｉｄ）を用いて、リアクションプレート２２が無い領域を走行した場合でも、過電流を抑制することができる。
【００９７】
また、リアクションプレート２２の有る領域に急復帰した場合のモータ電流などの急変を防ぐこともできる。
【００９８】
また、低速領域と高速領域とを同じように変更するのではなく、励磁電流偏差Ａがセット値Ｂ以上の場合での励磁電流指令Ｉｄ＊およびトルク電流指令Ｉｑ＊の低減用時定数Ｔ３を電気車速度ωｒに応じたテーブル（負の一次関数）により決定し、速度ωｒに応じて出力電圧指令の変化速度および変更量を決定するので、過変更を防止するとともに所定加速度を得ることができる。
【００９９】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、単一のリニアインダクションモータ２を用いたが、ＰＷＭインバータ１に対して複数のリニアインダクションモータ２を電気的に並列接続してもよい。
【０１００】
図３は複数のリニアインダクションモータ２を並列接続したこの発明の実施の形態２を示すブロック図であり、２台のリニアインダクションモータ２のうちの１台がリアクションプレート２２を有していない場合を示している。
【０１０１】
図３において、図示されない構成は、図１に示した通りである。
この場合、電力変換器制御装置は、複数のリニアインダクションモータ２を起動するための起動手段（図示せず）を備えている。
【０１０２】
図３のように、並列接続された複数のリニアインダクションモータ２を起動する場合においても、図１および図２に示した過電流抑制回路１８を好適に適用することができる。
【０１０３】
すなわち、リニアインダクションモータ２の起動時において、過電流を検知しながら励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を通常時よりも低減方向に変更して起動することにより、１台以上のリニアインダクションモータ２がリアクションプレート２２を有していない状態となっても、小さな推力で起動することができ、過電流が流れることはない。
【０１０４】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２では、励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差に基づいて出力電圧指令を低減させたが、一次電流指令実効値と一次電流実効値成分との実効値偏差に基づいて出力電圧指令を低減させてもよい。
【０１０５】
図４は実効値偏差に基づいて出力電圧指令を低減させたこの発明の実施の形態３を示すブロック図である。
図４において、前述（図１、図７参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【０１０６】
この場合、電流指令発生器３は、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊のみならず、一次電流指令実効値Ｉｍ＊も演算する。
【０１０７】
また、実効電流演算器１７は、座標変換器１０と過電流抑制回路１８との間に挿入されており、励磁電流成分Ｉｄおよびトルク電流成分Ｉｑに基づいて、三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの一次電流実効値成分Ｉｍを検出する。
実効電流演算器１７は、前述（図１１参照）と同様に、三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいて一次電流実効値成分Ｉｍを検出してもよい。
【０１０８】
また、過電流抑制回路１８は、一次電流指令実効値Ｉｍ＊と一次電流実効値成分Ｉｍとの実効値偏差に基づいて、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を可変設定する。
【０１０９】
図５は図４内の過電流抑制回路１８の具体的な構成例を示すブロック図であり、前述（図２参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【０１１０】
図５において、減算器２７（実効値偏差演算手段）は、一次電流指令実効値Ｉｍ＊と一次電流実効値成分Ｉｍとの実効値偏差Ａを演算する。
また、比較器２５は実効値偏差Ａをセット値Ｂと比較し、実効値偏差Ａがセット値Ｂ以上（Ａ≧Ｂ）を示す場合に、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を変更する。
【０１１１】
図４および図５に示したこの発明の実施の形態３においても、前述と同等の作用効果が得ることができる。
また、並列接続された複数のリニアインダクションモータ２（図３参照）を起動する際に、１台以上のリニアインダクションモータ２がリアクションプレート２２を有していない状態であっても、過電流抑制回路１８を好適に適用することができる。
【０１１２】
すなわち、過電流を検知しながら、励磁電流指令Ｉｄ＊およびトルク電流指令Ｉｑ＊を通常時よりも低減方向に変更することにより、１台以上がリアクションプレート２２を有していない場合であっても、小さな推力で起動することができ、過電流を防止することができる。
【０１１３】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態１では、励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差に基づいて出力電圧指令を低減させたが、励磁電流成分Ｉｄとその一次遅れ電流成分との一次遅れ電流偏差に基づいて出力電圧指令を低減させてもよい。
【０１１４】
図６は一次遅れ電流偏差に基づいて出力電圧指令を低減させたこの発明の実施の形態４による過電流抑制回路１８の具体的構成を示すブロック図である。
図６において、前述（図２、図５参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【０１１５】
この場合、過電流抑制回路１８は、前述の構成要素２３〜３１に加えて、遅れ時定数発生器３２と、電流一次遅れ要素３３とを備えている。
電流一次遅れ要素３３は、励磁電流成分Ｉｄから一次遅れ電流成分を生成し、遅れ時定数発生器３２は、励磁電流成分Ｉｄの一次遅れ量を決定するための遅れ時定数Ｔ１を生成する。
【０１１６】
また、遅れ時定数発生器３２は、時定数発生器３０および３１と同様に、電気車の速度ωｒに応じた関数テーブル（負の一次関数）を参照して、遅れ時定数Ｔ１を可変設定する。
【０１１７】
減算器２７（一次遅れ電流偏差演算手段）は、励磁電流成分Ｉｄと一次遅れ電流成分との一次遅れ電流偏差Ａを演算し、比較器２５は、一次遅れ電流偏差Ａを過電流抑制用のセット値Ｂと比較する。
【０１１８】
したがって、比較器２５は、一次遅れ電流偏差Ａがセット値Ｂ以上を示す場合に、励磁電流成分Ｉｄ（現在値）が一次遅れ電流成分（前回値）よりも増加中の過電流発生状態であることを判定し、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を低減方向に変更する。
【０１１９】
このように、電流一次遅れ要素３３を設けることにより、過電流発生の検出を励磁電流成分Ｉｄのみで行うことができる。
すなわち、リアクションプレート２２が無くなったときに流れる電流は、ほとんど励磁電流なので、励磁電流成分Ｉｄの変化を観測するのみで過電流を検出することができる。
【０１２０】
また、励磁電流成分Ｉｄと電流一次遅れ要素３３を通した電流成分との一次遅れ電流偏差Ａをセット値Ｂと比較し、一次遅れ電流偏差Ａがセット値Ｂ以上の場合に、励磁電流指令Ｉｄ＊およびトルク電流指令Ｉｑ＊を変更するので、前述と同様の作用効果を奏することができる。
【０１２１】
また、前述と同様に、並列接続された複数のリニアインダクションモータ２（図３参照）を起動する場合に、１台以上のリニアインダクションモータ２がリアクションプレート２２を有していない状態となっても、図６に示す過電流抑制回路１８を好適に適用することにより、過電流を抑制しながら励磁電流指令Ｉｄ＊およびトルク電流指令Ｉｑ＊を変更することができる。
【０１２２】
すなわち、並列リニアインダクションモータ２のうちの１台以上がリアクションプレートを有していない場合でも小さな推力で起動でき、過電流状態となることはない。
【０１２３】
このとき、電流一次遅れ要素３３の演算で用いられる遅れ時定数Ｔ１は、かなり小さい値に設定する必要がある。
【０１２４】
なお、図６の過電流抑制回路１８は、前述（図２、図５参照）の場合と比べて電流一次遅れ要素３３（調整要素）が追加されているが、特に調整動作が多くなることはない。
【０１２５】
なぜなら、リニアインダクションモータ２の実モータ定数と制御モータ定数との違いなどに起因して定常状態で励磁電流偏差が発生した場合に、前述（図２、図５参照）の過電流抑制回路１８では、励磁電流偏差に応答して励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を変更する可能性があるが、図６の過電流抑制回路１８は、励磁電流偏差とは無関係であり、リアクションプレート２２が無い場合のみに調整動作を実行するからである。
【０１２６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、地上側に配設されてリニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、可変電圧および可変周波数の交流電力をリニアインダクションモータに供給する電力変換器と、電力変換器を制御する電力変換器制御回路とを備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、電力変換器制御回路は、リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値およびトルク電流指令値を生成する電流指令発生手段と、励磁電流指令値およびトルク電流指令値からリニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、リニアインダクションモータの一次電流から励磁電流成分を検出する電流成分検出手段と、電流指令発生手段と電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、過電流抑制回路は、励磁電流指令値と励磁電流成分との励磁電流偏差を演算する励磁電流偏差演算手段と、励磁電流偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、励磁電流偏差がセット値以上の場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段とを含むので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１２７】
また、この発明の請求項２によれば、請求項１において、電流指令変更手段は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１２８】
また、この発明の請求項３によれば、請求項２において、変化一次遅れ要素は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、時定数発生器は、電気車の速度に応じて時定数を可変設定するようにしたので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１２９】
また、この発明の請求項４によれば、請求項３において、時定数発生器は、電気車の速度の上昇に応じて時定数を低減設定する関数テーブルを有するので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３０】
また、この発明の請求項５によれば、請求項１から請求項４までのいずれかにおいて、リニアインダクションモータは、電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、過電流抑制回路は、複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が二次導体を有していない状態にある場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動するので、起動時にも過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３１】
また、この発明の請求項６によれば、電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、地上側に配設されてリニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、可変電圧および可変周波数の交流電力をリニアインダクションモータに供給する電力変換器と、電力変換器を制御する電力変換器制御回路とを備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、電力変換器制御回路は、リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値、トルク電流指令値および一次電流指令実効値を生成する電流指令発生手段と、励磁電流指令値およびトルク電流指令値からリニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、リニアインダクションモータの一次電流から一次電流実効値成分を検出する実効値成分検出手段と、電流指令発生手段と電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、過電流抑制回路は、一次電流指令実効値と一次電流実効値成分との実効値偏差を演算する実効値偏差演算手段と、実効値偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、実効値偏差がセット値以上の場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段とを含むので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３２】
また、この発明の請求項７によれば、請求項６において、電流指令変更手段は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３３】
また、この発明の請求項８によれば、請求項７において、変化一次遅れ要素は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、時定数発生器は、電気車の速度に応じて時定数を可変設定するようにしたので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３４】
また、この発明の請求項９によれば、請求項８において、時定数発生器は、電気車の速度の上昇に応じて時定数を低減設定する関数テーブルを有するので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３５】
また、この発明の請求項１０によれば、請求項６から請求項９までのいずれかにおいて、リニアインダクションモータは、電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、過電流抑制回路は、複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が二次導体を有していない状態にある場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動するので、起動時にも過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３６】
また、この発明の請求項１１によれば、電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、地上側に配設されてリニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、可変電圧および可変周波数の交流電力をリニアインダクションモータに供給する電力変換器と、電力変換器を制御する電力変換器制御回路とを備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、電力変換器制御回路は、リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値およびトルク電流指令値を生成する電流指令発生手段と、励磁電流指令値およびトルク電流指令値からリニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、リニアインダクションモータの一次電流から励磁電流成分を検出する電流成分検出手段と、電流指令発生手段と電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、過電流抑制回路は、励磁電流成分から一次遅れ電流成分を生成する電流一次遅れ要素と、励磁電流成分と一次遅れ電流成分との一次遅れ電流偏差を演算する一次遅れ電流偏差演算手段と、一次遅れ電流偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、一次遅れ電流偏差がセット値以上の場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段とを含むので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３７】
また、この発明の請求項１２によれば、請求項１１において、電流一次遅れ要素は、励磁電流成分の一次遅れ量を決定するための遅れ時定数を生成する遅れ時定数発生器を有し、遅れ時定数発生器は、電気車の速度に応じて遅れ時定数を可変設定するようにしたので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３８】
また、この発明の請求項１３によれば、請求項１１または請求項１２において、電流指令変更手段は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３９】
また、この発明の請求項１４によれば、請求項１３において、変化一次遅れ要素は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、時定数発生器は、電気車の速度に応じて時定数を可変設定するようにしたので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１４０】
また、この発明の請求項１５によれば、請求項１４において、時定数発生器は、電気車の速度の上昇に応じて時定数を低減設定する関数テーブルを有するので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１４１】
また、この発明の請求項１６によれば、請求項１１から請求項１５までのいずれかにおいて、リニアインダクションモータは、電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、過電流抑制回路は、複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が二次導体を有していない状態にある場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動するので、起動時にも過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による過電流抑制回路の具体的構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による並列リニアインダクションモータを示す特性図である。
【図４】 この発明の実施の形態３を示すブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による過電流抑制回路の具体的構成を示すブロック図である。
【図６】 この発明の実施の形態４による過電流抑制回路の具体的構成を示すブロック図である。
【図７】 一般的なリニアインダクションモータの等価回路を示すブロック図である。
【図８】 従来のリニアインダクションモータ電気車の制御装置を示すブロック図である。
【図９】 図８内の電圧指令補正器の具体的構成を示すブロック図である。
【図１０】 図８内の電圧指令演算器の具体的構成を示すブロック図である。
【図１１】 従来のリニアインダクションモータ電気車の制御装置の他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ＰＷＭインバータ（電力変換器）、２ リニアインダクションモータ、２２ リアクションプレート（二次導体）、３ 電流指令発生器、５ 電圧指令演算器、７ すべり周波数演算器、１０ 座標変換器（電流成分検出手段、）、１１ 直流電源、１３ ＰＷＭ信号演算器、１４ｕ、１４ｖ、１４ｗ 電流検出器、１６ 速度検出器、１７ 実効電流演算器（実効値成分検出手段）、１８ 過電流抑制回路、２３、２４ 変化一次遅れ要素、２５ 比較器、２７ 減算器（励磁電流偏差演算手段、実効値偏差演算手段、一次遅れ電流偏差演算手段）、３０、３１ 時定数発生器、３２ 遅れ時定数発生器、３３ 電流一次遅れ要素、Ａ 励磁電流偏差（実効値偏差、一次遅れ電流偏差）、Ｂ セット値、ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ 三相モータ電流（一次電流）、Ｉｄ＊ 励磁電流指令値、Ｉｑ＊ トルク電流指令値、Ｉｍ＊ 一次電流指令実効値、Ｉｄ 励磁電流成分、Ｉｍ 一次電流実効値成分、Ｔ１ 遅れ時定数、Ｔ２、Ｔ３ 時定数、Ｖｄ＊、Ｖｑ＊電圧指令値、ωｒ 電気車速度。
【発明の属する技術分野】
この発明は、リニアインダクションモータが搭載された電気車の制御装置に関し、特にリニアインダクションモータの二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気車に搭載されたリニアインダクションモータの駆動制御装置はよく知られており、たとえば特開２０００−２３３１６号公報などに参照することができる。
【０００３】
この種のリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、リニアインダクションモータは、電気車の車上側に一次巻線が配設され、地上側に二次導体としてリアクションプレートが配設されている。
【０００４】
図７は一般的なリニアインダクションモータの等価回路を示しており、図７において、Ｒ１、Ｒ２は抵抗器成分、Ｌ１、Ｌ２はインダクタンス成分、Ｍは相互インダクタンスである。
【０００５】
このように構成されたリニアインダクションモータを用いて電気車を走行駆動させる場合、リアクションプレート有りの場所からリアクションプレート無しの場所に移動したときに、一次巻線から発生した磁束がリアクションプレート２２（二次導体）側に鎖交しなくなるので、一次巻線が単なるインピーダンスとして働くことになる。
【０００６】
このとき、図７の等価回路において、相互インダクタンスＭが小さくなったように見える。
また、インダクタンス成分Ｌ２および抵抗器成分Ｒ２からなる回路において、二次導体が無くなったことにより、抵抗器成分Ｒ２が大きくなり、回路がオープンになったと見なすことができる。
【０００７】
この結果、リアクションプレートが無くなると、等価回路のインピーダンスが減少するので、印加電圧を一定とすれば、大きな電流が流れることになる。
一般に、電気車の走行軌道には、分岐器部や車庫内など、リアクションプレートを設けることができない場所があり、このようなリアクションプレートの無い部分を通過すると、過大な電流が流れるという問題点がある。
【０００８】
そこで、たとえば上記特開２０００−２３３１６号公報に記載の装置おいては、励磁電流指令値と励磁電流成分（検出値）との励磁電流偏差に基づいて電圧指令値を補正するようになっている。
【０００９】
図８は特開２０００−２３３１６号公報に記載された従来のリニアインダクションモータ電気車の制御装置を示すブロック図である。
図８において、１はパルス幅変調（ＰＷＭ）インバータからなる電力変換器であり、三相ＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｙ、Ｓｗを用いて高質な三相電力を出力する。
【００１０】
２はリニアインダクションモータであり、ＰＷＭインバータ１から出力される三相電力によって駆動される。
なお、ここでは、図示されないが、リニアインダクションモータ２には、リアクションプレートが対向配置されている。
【００１１】
３は励磁電流指令値Ｉｄ＊およびＩｑ＊を生成する電流指令発生器である。
４は電圧指令補正器であり、励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差に基づいて電圧指令補正量ｄｖを生成する。
【００１２】
５は電圧指令演算器であり、励磁電流指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ＊および電圧指令補正量ｄｖに基づいて、補正された電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を演算する。
電圧指令値Ｖｄ＊およびＶｑ＊は、電圧指令補正器４および電圧指令演算器５により、励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差に基づいて補正される。
【００１３】
６はすべり周波数補正量ｄｆを生成するすべり周波数補正器である。
７はすべり周波数演算器であり、励磁電流指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ＊およびすべり周波数補正量ｄｆに基づいて、補正されたすべり周波数ωｓ＊を演算する。
【００１４】
８は一次周波数指令値ω１＊を生成する加算器、９は電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を三相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換する座標変換器、１０は三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを回転座標系の励磁電流成分Ｉｄおよびトルク電流成分Ｉｑに変換する座標変換器である。
【００１５】
１１はＰＷＭインバータ１に供給される直流電源、１２は直流電源１１とＰＷＭインバータ１との間に接続されたフィルタコンデンサ、１３は三相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗから三相ＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｙ、Ｓｗを演算するＰＷＭ信号演算器である。
【００１６】
１４ｕ、１４ｙ、１４ｗはＰＷＭインバータ１の三相出力すなわち三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する電流検出器、１５は電気車の車輪、１６は車輪１５に取り付けられて速度ωｒを検出する速度検出器である。
【００１７】
次に、図８に示した従来のリニアインダクションモータ電気車の制御装置による動作について説明する。
まず、直流電源１１の出力直流は、フィルタコンデンサ１２により平滑され、ＰＷＭインバータ１に供給される。
【００１８】
ＰＷＭインバータ１は、供給された直流電源電圧を三相の可変電圧および可変周波数の交流電力に変換し、リニアインダクションモータ２の一次巻線に出力電圧を供給する。
【００１９】
これにより、リニアインダクションモータ２の一次巻線と、地上側に設けられたリアクションプレートとの間の相互作用によって電気車が走行する。
このとき、電流指令発生器３、すべり周波数演算器７、加算器８、座標変換器９、１０およびＰＷＭ信号演算器１３からなる制御装置は、以下のように電気車を制御する。
【００２０】
すなわち、電流指令発生器３は、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を生成し、電圧指令補正器４は、励磁電流指令値Ｉｄ＊と座標変換器１０からの励磁電流成分Ｉｄとに基づく電圧指令補正量ｄｖを電圧指令演算器５に入力する。
【００２１】
電圧指令演算器５は、励磁電流指令値Ｉｄ＊、トルク電流指令値Ｉｑ＊、電圧指令補正量ｄｖおよび一次周波数指令値ω１＊に基づいて、リニアインダクションモータ２に供給される回転磁界座標系の２成分の電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を演算する。
【００２２】
すべり周波数補正器６は、トルク電流指令値Ｉｑ＊およびトルク電流成分Ｉｑに基づいてすべり周波数補正量ｄｆを生成し、すべり周波数演算器７は、励磁電流指令値Ｉｄ＊、トルク電流指令値Ｉｑ＊およびすべり周波数補正量ｄｆに基づいてすべり周波数指令値ωｓ＊を演算する。
【００２３】
加算器８は、すべり周波数演算器７から出力されるすべり周波数指令値ωｓ＊と、速度検出器１６により検出される電気車の速度ωｒとを加算し、一次周波数指令値ω１＊を生成する。
【００２４】
一次周波数指令値ω１＊は、電圧指令演算器５および座標変換器９、１０に入力され、座標変換器９は、一次周波数指令値ω１＊に基づいて、電圧指令値Ｖｄ＊およびＶｑ＊を静止座標系の三相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換する。
【００２５】
また、座標変換器１０は、一次周波数指令値ω１＊に基づいて、三相モータ電流（一次電流）ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを回転座標系の励磁電流成分Ｉｄおよびトルク電流成分Ｉｑに変換する。
【００２６】
ＰＷＭ信号演算器１３は、座標変換器９の三相出力Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいて、オンオフパルスからなる三相ＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを生成し、これをＰＷＭインバータ１に入力する。
【００２７】
こうして、電流指令発生器３、すべり周波数演算器７、加算器８、座標変換器９、１０およびＰＷＭ信号演算器１３による制御下で、ＰＷＭインバータ１によりリニアインダクションモータ２が駆動される。
【００２８】
ここで、図９および図１０を参照しながら、図８内の電圧指令補正器４および電圧指令演算器５の構成についてさらに具体的に説明する。
図９は電圧指令補正器４の構成例を示すブロック図、図１０は電圧指令演算器５の構成例を示すブロック図である。
【００２９】
図９において、５１は励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差を求める減算器、５２は励磁電流偏差を一次遅れ処理して出力する一次遅れ要素である。
【００３０】
一次遅れ要素５２は、励磁電流偏差の急変により制御不安定状態になるのを防止する機能を有し、最終的に安定な電圧指令補正量ｄｖを出力する。
なお、一次遅れ要素５２の出力側にリミッタが設けられてもよい。
【００３１】
一方、図１０において、６１は電圧ベクトル演算部であり、以下の（１）式で表される値を出力する。
【００３２】
【数１】
６２は電圧ベクトル演算部６１の一方の出力側に挿入された加算器であり、電圧ベクトル演算部６１の出力値Ｖｑ１＊に電圧指令補正量ｄｖを加算して、補正された電圧指令値Ｖｑ＊を出力する。
【００３４】
図８〜図１０に示された構成において、電気車の走行により、リアクションプレート有りの領域からリアクションプレート無しの領域に移動したとすると、前述のように、リニアインダクションモータ２のインピーダンスが減少し、流れる電流が増大する。
【００３５】
このときのモータ電流は、相互インダクタンスＭ（図７参照）を流れる励磁電流のみとなるため、励磁電流成分Ｉｄが大きく増加して、励磁電流指令値Ｉｄ＊との間に負の励磁電流偏差が発生し、一次遅れ要素５２（図９参照）から電圧補正量ｄｖが発生する。
【００３６】
以下、電圧指令演算器５は、電圧補正量ｄｖの値を電圧指令値に加えて補正することにより、電圧指令値Ｖｑ＊を低減させてモータ電流の増加を抑制する。
このように、電圧指令値Ｖｑ＊を低減制御することにより、モータ電流の過大化を防止している。
【００３７】
逆に、リアクションプレート無しの領域からリアクションプレート有りの領域に移動した場合には、励磁電流偏差がなくなり、最終的に元の状態に戻る。
こうして、リアクションプレートが無い領域を走行した場合に、過大なモータ電流を防止することができる。
【００３８】
また、図１１は上記特開２０００−２３３１６号公報に記載された別の従来例を示すブロック図であり、１７は座標変換器１０に並列に配設された実効電流演算器である。
【００３９】
この場合、電流指令発生器３からは、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊のみならず、電流実効値指令Ｉｍ＊が出力される。
また、座標変換器１０から生成される２成分のうち、すべり周波数補正器６に対するトルク電流成分Ｉｑのみが用いられる。
【００４０】
実効電流演算器１７は、三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいて電流実効値Ｉｍを演算し、これを電圧指令補正器４に入力する。
電圧指令補正器４は、励磁電流成分Ｉｄを用いることなく、励磁電流指令値Ｉｄ＊と比較的検出が容易な電流実効値Ｉｍとに基づいて、電圧補正量ｄｖを生成する。この場合も、前述（図８参照）と同様の作用効果を奏する。
【００４１】
しかしながら、上記特開２０００−２３３１６号公報に参照される従来装置では、リアクションプレートの無い領域を走行している状態から、リアクションプレートの有る領域に移動した場合などの、状態変化した領域で三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが変動するという問題がある。
【００４２】
また、低速領域と高速領域とを同じように変更する場合に高速領域では変更量が大きくなり、リアクションプレートの無い領域からリアクションプレートの有る領域に移動した場合も指令変更した状態となるので、リアクションプレートの有る領域を走行していても過変更のために所定加速度が得られないという問題がある。
【００４３】
さらに、ＰＷＭインバータ１に対して複数台のリニアインダクションモータ２が電気的に並列接続された場合（図示せず）に、そのうちの１台以上が二次導体を有していない状態も起こり得るが、このような状態でのモータ起動時においても、過電流が流れることなく且つ通常の制御系を変えることなく、リニアインダクションモータ２を起動させることが要求されている。
【００４４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリニアインダクションモータ電気車の制御装置は以上のように、特開２０００−２３３１６号公報に記載された従来装置では、リアクションプレートの無い部分を通過するときの過電流を防止することができるものの、リアクションプレートの無い領域からリアクションプレートの有る領域に移動した場合などに、三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが変動するという問題点があった。
【００４５】
また、低速領域と高速領域とを同じように変更する場合に高速領域で変更量が大きくなり、リアクションプレートの無い領域からリアクションプレートの有る領域に移動した場合に指令変更した状態となり、リアクションプレートの有る領域を走行していても過変更のために所定加速度が得られないという問題点があった。
【００４６】
さらに、電気的に並列接続された複数台のリニアインダクションモータ２を用いて、そのうち１台以上が二次導体を有していない状態となった場合においても、通常制御系を変えることなく過電流を防止してリニアインダクションモータ２を起動させる必要があるが、これを達成することができないという問題点があった。
【００４７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置を得ることを目的とする。
【００４８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、地上側に配設されてリニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、可変電圧および可変周波数の交流電力をリニアインダクションモータに供給する電力変換器と、電力変換器を制御する電力変換器制御回路とを備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、電力変換器制御回路は、リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値およびトルク電流指令値を生成する電流指令発生手段と、励磁電流指令値およびトルク電流指令値からリニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、リニアインダクションモータの一次電流から励磁電流成分を検出する電流成分検出手段と、電流指令発生手段と電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、過電流抑制回路は、励磁電流指令値と励磁電流成分との励磁電流偏差を演算する励磁電流偏差演算手段と、励磁電流偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、励磁電流偏差がセット値以上の場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段とを含むものである。
【００４９】
また、この発明の請求項２に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１において、電流指令変更手段は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むものである。
【００５０】
また、この発明の請求項３に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項２において、変化一次遅れ要素は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、時定数発生器は、電気車の速度に応じて時定数を可変設定するものである。
【００５１】
また、この発明の請求項４に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項３において、時定数発生器は、電気車の速度の上昇に応じて時定数を低減設定する関数テーブルを有するものである。
【００５２】
また、この発明の請求項５に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１から請求項４までのいずれかにおいて、リニアインダクションモータは、電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、過電流抑制回路は、複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が二次導体を有していない状態にある場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動するものである。
【００５３】
また、この発明の請求項６に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、地上側に配設されてリニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、可変電圧および可変周波数の交流電力をリニアインダクションモータに供給する電力変換器と、電力変換器を制御する電力変換器制御回路とを備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、電力変換器制御回路は、リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値、トルク電流指令値および一次電流指令実効値を生成する電流指令発生手段と、励磁電流指令値およびトルク電流指令値からリニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、リニアインダクションモータの一次電流から一次電流実効値成分を検出する実効値成分検出手段と、電流指令発生手段と電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、過電流抑制回路は、一次電流指令実効値と一次電流実効値成分との実効値偏差を演算する実効値偏差演算手段と、実効値偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、実効値偏差がセット値以上の場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段とを含むものである。
【００５４】
また、この発明の請求項７に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項６において、電流指令変更手段は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むものである。
【００５５】
また、この発明の請求項８に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項７において、変化一次遅れ要素は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、時定数発生器は、電気車の速度に応じて時定数を可変設定するものである。
【００５６】
また、この発明の請求項９に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項８において、時定数発生器は、電気車の速度の上昇に応じて時定数を低減設定する関数テーブルを有するものである。
【００５７】
また、この発明の請求項１０に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項６から請求項９までのいずれかにおいて、リニアインダクションモータは、電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、過電流抑制回路は、複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が二次導体を有していない状態にある場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動するものである。
【００５８】
また、この発明の請求項１１に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、地上側に配設されてリニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、可変電圧および可変周波数の交流電力をリニアインダクションモータに供給する電力変換器と、電力変換器を制御する電力変換器制御回路とを備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、電力変換器制御回路は、リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値およびトルク電流指令値を生成する電流指令発生手段と、励磁電流指令値およびトルク電流指令値からリニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、リニアインダクションモータの一次電流から励磁電流成分を検出する電流成分検出手段と、電流指令発生手段と電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、過電流抑制回路は、励磁電流成分から一次遅れ電流成分を生成する電流一次遅れ要素と、励磁電流成分と一次遅れ電流成分との一次遅れ電流偏差を演算する一次遅れ電流偏差演算手段と、一次遅れ電流偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、一次遅れ電流偏差がセット値以上の場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段とを含むものである。
【００５９】
また、この発明の請求項１２に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１１において、電流一次遅れ要素は、励磁電流成分の一次遅れ量を決定するための遅れ時定数を生成する遅れ時定数発生器を有し、遅れ時定数発生器は、電気車の速度に応じて遅れ時定数を可変設定するものである。
【００６０】
また、この発明の請求項１３に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１１または請求項１２において、電流指令変更手段は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むものである。
【００６１】
また、この発明の請求項１４に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１３において、変化一次遅れ要素は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、時定数発生器は、電気車の速度に応じて時定数を可変設定するものである。
【００６２】
また、この発明の請求項１５に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１４において、時定数発生器は、電気車の速度の上昇に応じて時定数を低減設定する関数テーブルを有するものである。
【００６３】
また、この発明の請求項１６に係るリニアインダクションモータ電気車の制御装置は、請求項１１から請求項１５までのいずれかにおいて、リニアインダクションモータは、電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、過電流抑制回路は、複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が二次導体を有していない状態にある場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動するものである。
【００６４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を示すブロック図であり、前述（図８参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【００６５】
図１において、１８は電流指令発生器３と電圧指令発生器５との間に挿入された過電流抑制回路、２２はリニアインダクションモータ２に対向するように地上側に設けられたリアクションプレートである。
【００６６】
過電流抑制回路１８は、電流指令発生器３からの励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊と座標変換器１０からの励磁電流成分Ｉｄとに基づいて、過電流抑制用の励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を生成し、これらを電圧指令演算器５に入力する。
【００６７】
この場合、座標変換器１０から生成される２成分のうち、励磁電流成分Ｉｄのみが用いられる。
また、加算器８からの一次周波数指令値ω１＊は、電圧指令演算器５には入力されず、座標変換器９および１０のみに入力される。
【００６８】
次に、図１に示したこの発明の実施の形態１による動作について説明する。
まず、前述と同様に、直流電源１１からの直流電流がフィルタコンデンサ１２により平滑されてＰＷＭインバータ１に供給され、ＰＷＭインバータ１は、直流電圧を三相交流電力に変換してリニアインダクションモータ２の一次巻線に供給する。
【００６９】
これにより、リニアインダクションモータ２の一次巻線とリアクションプレート２２との間の相互作用により電気車が走行する。
このとき、電流指令発生器３、すべり周波数演算器７、加算器８、座標変換器９、１０、ＰＷＭ信号演算器１３および過電流抑制回路１８からなる制御装置は、以下のようにリニアインダクションモータ２を制御する。
【００７０】
まず、前述と同様に、電流指令発生器３は、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を生成し、座標変換器１０は、三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいて励磁電流成分Ｉｄを生成する。
【００７１】
続いて、過電流抑制回路１８は、励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差を演算し、励磁電流偏差と過電流抑制用のセット値との比較結果に基づいて、最終的な励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を生成する。
【００７２】
すなわち、過電流抑制回路１８は、励磁電流偏差が上記セット値以上の場合には、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を、それぞれ定常状態の値の１／１０（この値は、調整された任意値に設定され得る）に可変設定し、これらを電圧指令演算器５に入力する。
【００７３】
また、過電流抑制回路１８は、励磁電流偏差がセット値よりも小さい場合には、電流指令発生器３からの励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を、そのまま電圧指令演算器５に入力する。
【００７４】
以下、前述と同様に、電圧指令演算器５は、励磁電流指令値Ｉｄ＊、トルク電流指令値Ｉｑ＊および一次周波数指令値ω１＊に基づいて、リニアインダクションモータ２に供給される電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を演算する。
【００７５】
また、すべり周波数演算器７は、電流指令発生器３からの励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊に基づいてすべり周波数指令値ωｓ＊を演算し、加算器８は、すべり周波数指令値ωｓ＊と電気車速度ωｒとを加算して一次周波数指令値ω１＊を生成する。
【００７６】
以下、一次周波数指令値ω１＊に基づいて、座標変換器９は、電圧指令値Ｖｄ＊およびＶｑ＊を静止座標系の三相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換し、座標変換器１０は、三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを回転座標系の励磁電流成分Ｉｄおよびトルク電流成分Ｉｑに変換する。
【００７７】
また、ＰＷＭ信号演算器１３は、座標変換器９からの三相出力Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗから三相ＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを生成する。
これにより、ＰＷＭインバータ１は三相ＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗに基づいて駆動され、リニアインダクションモータ２をリアクションプレート２２に関連して駆動し、電気車を走行させる。
【００７８】
ここで、電気車の走行により、リアクションプレート２２が有る領域からリアクションプレート２２が無い領域に移動すると、前述と同様に、リニアインダクションモータ２の一次巻線で発生した磁束が二次側に鎖交しなくなるので、一次巻線が単なるインピーダンスとして働くことになり、等価回路（図７参照）において、相互インダクタンスＭが減少したように見える。
【００７９】
また、図７内のインダクタンス成分Ｌ２および抵抗器成分Ｒ２からなる直列回路においては、二次導体が無くなったことにより、抵抗器成分Ｒ２が大きくなって直列回路がオープンになった状態と見なすことができ、リニアインダクションモータ２の等価回路インピーダンスが減少して大電流が流れることになる。
【００８０】
すなわち、リニアインダクションモータ２の等価回路で考えた場合、リニアインダクションモータ２の一次側がリアクションプレート２２上からリアクションプレート２２の無い場所に移動すると、相互インダクタンスＭが小さくなって二次抵抗器成分Ｒ２の値が大きくなる。
【００８１】
そこで、図１のように、過電流抑制回路１８を挿入することにより、励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差と、過電流抑制用のセット値との比較に基づいて、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を可変設定する。
【００８２】
次に、図２を参照しながら、この発明の実施の形態１による動作について説明する。
図２は図１内の過電流抑制回路１８の具体的な構成例を示すブロック図である。
【００８３】
図２において、２３、２４は互いに時定数（Ｔ２、Ｔ３）の異なる変化一次遅れ要素であり、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊の変化速度を抑制する。
【００８４】
２５は変化一次遅れ要素２３、２４を選択するための比較器、２６は過電流抑制用のセット値Ｂを生成するセット値発生器、２７は励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差Ａを生成する減算器（励磁電流偏差演算手段）である。
【００８５】
２８は励磁電流指令値Ｉｄ＊に変化一次遅れ要素２３の出力値を乗算する乗算器であり、乗算結果を最終的な励磁電流指令値Ｉｄ＊として電圧指令演算器５に入力する。
【００８６】
２９はトルク電流指令値Ｉｑ＊に変化一次遅れ要素２４の出力値を乗算する乗算器であり、乗算結果を最終的なトルク電流指令値Ｉｑ＊として電圧指令演算器５に入力する。
【００８７】
３０は変化一次遅れ要素２３に対する時定数Ｔ２を設定する時定数発生器、３１は変化一次遅れ要素２４に対する時定数Ｔ３を設定する時定数発生器である。各時定数発生器３０、３１は、電気車の速度ωｒに応じて、時定数Ｔ１、Ｔ２をそれぞれ可変設定する。
【００８８】
時定数Ｔ２、Ｔ３は、変化一次遅れ要素２３、２４を介した励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊が定常状態値の１／１または１／１０に変化する速さを決定しており、それぞれ、電気車速度ωｒに応じて負の一次関数で変化する。
【００８９】
変化一次遅れ要素２３、２４、乗算器２８、２９、時定数発生器３０および３１は、比較器２５に応答して動作する電流指令変更手段を構成しており、励磁電流偏差Ａがセット値Ｂ以上（Ａ≧Ｂ）を示す場合に、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を変更するとともに、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊の変更量を電気車速度ωｒに応じて可変設定する。
【００９０】
図２において、過電流抑制回路１８内の比較器２５は、励磁電流偏差Ａとセット値Ｂとを比較し、励磁電流偏差Ａがセット値Ｂよりも小さい場合（Ａ＜Ｂ）には、図示されるように変化一次遅れ要素２３を選択して、電流指令発生器３からの励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を、そのまま電圧指令演算器５に入力する。
【００９１】
また、比較器２５は、励磁電流偏差Ａがセット値Ｂ以上（Ａ≧Ｂ）の場合には、変化一次遅れ要素２４を選択して、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を定常状態での値の１／１０に変更した後、電圧指令演算器５に入力する。
【００９２】
このとき、変化一次遅れ要素２４に対する時定数Ｔ３（励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を定常状態値の１／１０に変化させる速さ）は、電気車の速度ωｒが増大するほど低減設定されて応答性を向上させている。
【００９３】
一方、変化一次遅れ要素２３の時定数Ｔ２は、励磁電流偏差Ａがセット値Ｂ以上の状態（Ａ≧Ｂ）から励磁電流偏差がセット値Ｂより小さい状態（Ａ＜Ｂ）に切り替わったときに、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊の急変により制御が不安定なるのを防止している。
【００９４】
すなわち、変化一次遅れ要素２３は、リアクションプレート２２が無い領域からリアクションプレート２２の有る領域に移動した場合、急に元の状態に戻ることから発生するモータ電流などの急変を防ぐ効果がある。
【００９５】
このように、励磁電流偏差Ａがセット値Ｂ以上になった場合には、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を低減させて出力電圧指令を低減させるので、過電流を防止することができる。
【００９６】
すなわち、リアクションプレート２２の状態検出手段などの特別な装置を別途に設けることなく、通常のモータ制御を行うとともにＰＷＭインバータ１を異常状態から保護するために必要なモータ電流成分（励磁電流成分Ｉｄ）を用いて、リアクションプレート２２が無い領域を走行した場合でも、過電流を抑制することができる。
【００９７】
また、リアクションプレート２２の有る領域に急復帰した場合のモータ電流などの急変を防ぐこともできる。
【００９８】
また、低速領域と高速領域とを同じように変更するのではなく、励磁電流偏差Ａがセット値Ｂ以上の場合での励磁電流指令Ｉｄ＊およびトルク電流指令Ｉｑ＊の低減用時定数Ｔ３を電気車速度ωｒに応じたテーブル（負の一次関数）により決定し、速度ωｒに応じて出力電圧指令の変化速度および変更量を決定するので、過変更を防止するとともに所定加速度を得ることができる。
【００９９】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、単一のリニアインダクションモータ２を用いたが、ＰＷＭインバータ１に対して複数のリニアインダクションモータ２を電気的に並列接続してもよい。
【０１００】
図３は複数のリニアインダクションモータ２を並列接続したこの発明の実施の形態２を示すブロック図であり、２台のリニアインダクションモータ２のうちの１台がリアクションプレート２２を有していない場合を示している。
【０１０１】
図３において、図示されない構成は、図１に示した通りである。
この場合、電力変換器制御装置は、複数のリニアインダクションモータ２を起動するための起動手段（図示せず）を備えている。
【０１０２】
図３のように、並列接続された複数のリニアインダクションモータ２を起動する場合においても、図１および図２に示した過電流抑制回路１８を好適に適用することができる。
【０１０３】
すなわち、リニアインダクションモータ２の起動時において、過電流を検知しながら励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を通常時よりも低減方向に変更して起動することにより、１台以上のリニアインダクションモータ２がリアクションプレート２２を有していない状態となっても、小さな推力で起動することができ、過電流が流れることはない。
【０１０４】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２では、励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差に基づいて出力電圧指令を低減させたが、一次電流指令実効値と一次電流実効値成分との実効値偏差に基づいて出力電圧指令を低減させてもよい。
【０１０５】
図４は実効値偏差に基づいて出力電圧指令を低減させたこの発明の実施の形態３を示すブロック図である。
図４において、前述（図１、図７参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【０１０６】
この場合、電流指令発生器３は、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊のみならず、一次電流指令実効値Ｉｍ＊も演算する。
【０１０７】
また、実効電流演算器１７は、座標変換器１０と過電流抑制回路１８との間に挿入されており、励磁電流成分Ｉｄおよびトルク電流成分Ｉｑに基づいて、三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの一次電流実効値成分Ｉｍを検出する。
実効電流演算器１７は、前述（図１１参照）と同様に、三相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいて一次電流実効値成分Ｉｍを検出してもよい。
【０１０８】
また、過電流抑制回路１８は、一次電流指令実効値Ｉｍ＊と一次電流実効値成分Ｉｍとの実効値偏差に基づいて、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を可変設定する。
【０１０９】
図５は図４内の過電流抑制回路１８の具体的な構成例を示すブロック図であり、前述（図２参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【０１１０】
図５において、減算器２７（実効値偏差演算手段）は、一次電流指令実効値Ｉｍ＊と一次電流実効値成分Ｉｍとの実効値偏差Ａを演算する。
また、比較器２５は実効値偏差Ａをセット値Ｂと比較し、実効値偏差Ａがセット値Ｂ以上（Ａ≧Ｂ）を示す場合に、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を変更する。
【０１１１】
図４および図５に示したこの発明の実施の形態３においても、前述と同等の作用効果が得ることができる。
また、並列接続された複数のリニアインダクションモータ２（図３参照）を起動する際に、１台以上のリニアインダクションモータ２がリアクションプレート２２を有していない状態であっても、過電流抑制回路１８を好適に適用することができる。
【０１１２】
すなわち、過電流を検知しながら、励磁電流指令Ｉｄ＊およびトルク電流指令Ｉｑ＊を通常時よりも低減方向に変更することにより、１台以上がリアクションプレート２２を有していない場合であっても、小さな推力で起動することができ、過電流を防止することができる。
【０１１３】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態１では、励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流成分Ｉｄとの励磁電流偏差に基づいて出力電圧指令を低減させたが、励磁電流成分Ｉｄとその一次遅れ電流成分との一次遅れ電流偏差に基づいて出力電圧指令を低減させてもよい。
【０１１４】
図６は一次遅れ電流偏差に基づいて出力電圧指令を低減させたこの発明の実施の形態４による過電流抑制回路１８の具体的構成を示すブロック図である。
図６において、前述（図２、図５参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【０１１５】
この場合、過電流抑制回路１８は、前述の構成要素２３〜３１に加えて、遅れ時定数発生器３２と、電流一次遅れ要素３３とを備えている。
電流一次遅れ要素３３は、励磁電流成分Ｉｄから一次遅れ電流成分を生成し、遅れ時定数発生器３２は、励磁電流成分Ｉｄの一次遅れ量を決定するための遅れ時定数Ｔ１を生成する。
【０１１６】
また、遅れ時定数発生器３２は、時定数発生器３０および３１と同様に、電気車の速度ωｒに応じた関数テーブル（負の一次関数）を参照して、遅れ時定数Ｔ１を可変設定する。
【０１１７】
減算器２７（一次遅れ電流偏差演算手段）は、励磁電流成分Ｉｄと一次遅れ電流成分との一次遅れ電流偏差Ａを演算し、比較器２５は、一次遅れ電流偏差Ａを過電流抑制用のセット値Ｂと比較する。
【０１１８】
したがって、比較器２５は、一次遅れ電流偏差Ａがセット値Ｂ以上を示す場合に、励磁電流成分Ｉｄ（現在値）が一次遅れ電流成分（前回値）よりも増加中の過電流発生状態であることを判定し、励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を低減方向に変更する。
【０１１９】
このように、電流一次遅れ要素３３を設けることにより、過電流発生の検出を励磁電流成分Ｉｄのみで行うことができる。
すなわち、リアクションプレート２２が無くなったときに流れる電流は、ほとんど励磁電流なので、励磁電流成分Ｉｄの変化を観測するのみで過電流を検出することができる。
【０１２０】
また、励磁電流成分Ｉｄと電流一次遅れ要素３３を通した電流成分との一次遅れ電流偏差Ａをセット値Ｂと比較し、一次遅れ電流偏差Ａがセット値Ｂ以上の場合に、励磁電流指令Ｉｄ＊およびトルク電流指令Ｉｑ＊を変更するので、前述と同様の作用効果を奏することができる。
【０１２１】
また、前述と同様に、並列接続された複数のリニアインダクションモータ２（図３参照）を起動する場合に、１台以上のリニアインダクションモータ２がリアクションプレート２２を有していない状態となっても、図６に示す過電流抑制回路１８を好適に適用することにより、過電流を抑制しながら励磁電流指令Ｉｄ＊およびトルク電流指令Ｉｑ＊を変更することができる。
【０１２２】
すなわち、並列リニアインダクションモータ２のうちの１台以上がリアクションプレートを有していない場合でも小さな推力で起動でき、過電流状態となることはない。
【０１２３】
このとき、電流一次遅れ要素３３の演算で用いられる遅れ時定数Ｔ１は、かなり小さい値に設定する必要がある。
【０１２４】
なお、図６の過電流抑制回路１８は、前述（図２、図５参照）の場合と比べて電流一次遅れ要素３３（調整要素）が追加されているが、特に調整動作が多くなることはない。
【０１２５】
なぜなら、リニアインダクションモータ２の実モータ定数と制御モータ定数との違いなどに起因して定常状態で励磁電流偏差が発生した場合に、前述（図２、図５参照）の過電流抑制回路１８では、励磁電流偏差に応答して励磁電流指令値Ｉｄ＊およびトルク電流指令値Ｉｑ＊を変更する可能性があるが、図６の過電流抑制回路１８は、励磁電流偏差とは無関係であり、リアクションプレート２２が無い場合のみに調整動作を実行するからである。
【０１２６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、地上側に配設されてリニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、可変電圧および可変周波数の交流電力をリニアインダクションモータに供給する電力変換器と、電力変換器を制御する電力変換器制御回路とを備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、電力変換器制御回路は、リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値およびトルク電流指令値を生成する電流指令発生手段と、励磁電流指令値およびトルク電流指令値からリニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、リニアインダクションモータの一次電流から励磁電流成分を検出する電流成分検出手段と、電流指令発生手段と電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、過電流抑制回路は、励磁電流指令値と励磁電流成分との励磁電流偏差を演算する励磁電流偏差演算手段と、励磁電流偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、励磁電流偏差がセット値以上の場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段とを含むので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１２７】
また、この発明の請求項２によれば、請求項１において、電流指令変更手段は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１２８】
また、この発明の請求項３によれば、請求項２において、変化一次遅れ要素は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、時定数発生器は、電気車の速度に応じて時定数を可変設定するようにしたので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１２９】
また、この発明の請求項４によれば、請求項３において、時定数発生器は、電気車の速度の上昇に応じて時定数を低減設定する関数テーブルを有するので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３０】
また、この発明の請求項５によれば、請求項１から請求項４までのいずれかにおいて、リニアインダクションモータは、電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、過電流抑制回路は、複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が二次導体を有していない状態にある場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動するので、起動時にも過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３１】
また、この発明の請求項６によれば、電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、地上側に配設されてリニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、可変電圧および可変周波数の交流電力をリニアインダクションモータに供給する電力変換器と、電力変換器を制御する電力変換器制御回路とを備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、電力変換器制御回路は、リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値、トルク電流指令値および一次電流指令実効値を生成する電流指令発生手段と、励磁電流指令値およびトルク電流指令値からリニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、リニアインダクションモータの一次電流から一次電流実効値成分を検出する実効値成分検出手段と、電流指令発生手段と電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、過電流抑制回路は、一次電流指令実効値と一次電流実効値成分との実効値偏差を演算する実効値偏差演算手段と、実効値偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、実効値偏差がセット値以上の場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段とを含むので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３２】
また、この発明の請求項７によれば、請求項６において、電流指令変更手段は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３３】
また、この発明の請求項８によれば、請求項７において、変化一次遅れ要素は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、時定数発生器は、電気車の速度に応じて時定数を可変設定するようにしたので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３４】
また、この発明の請求項９によれば、請求項８において、時定数発生器は、電気車の速度の上昇に応じて時定数を低減設定する関数テーブルを有するので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３５】
また、この発明の請求項１０によれば、請求項６から請求項９までのいずれかにおいて、リニアインダクションモータは、電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、過電流抑制回路は、複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が二次導体を有していない状態にある場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動するので、起動時にも過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３６】
また、この発明の請求項１１によれば、電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、地上側に配設されてリニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、可変電圧および可変周波数の交流電力をリニアインダクションモータに供給する電力変換器と、電力変換器を制御する電力変換器制御回路とを備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、電力変換器制御回路は、リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値およびトルク電流指令値を生成する電流指令発生手段と、励磁電流指令値およびトルク電流指令値からリニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、リニアインダクションモータの一次電流から励磁電流成分を検出する電流成分検出手段と、電流指令発生手段と電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、過電流抑制回路は、励磁電流成分から一次遅れ電流成分を生成する電流一次遅れ要素と、励磁電流成分と一次遅れ電流成分との一次遅れ電流偏差を演算する一次遅れ電流偏差演算手段と、一次遅れ電流偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、一次遅れ電流偏差がセット値以上の場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段とを含むので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３７】
また、この発明の請求項１２によれば、請求項１１において、電流一次遅れ要素は、励磁電流成分の一次遅れ量を決定するための遅れ時定数を生成する遅れ時定数発生器を有し、遅れ時定数発生器は、電気車の速度に応じて遅れ時定数を可変設定するようにしたので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３８】
また、この発明の請求項１３によれば、請求項１１または請求項１２において、電流指令変更手段は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１３９】
また、この発明の請求項１４によれば、請求項１３において、変化一次遅れ要素は、励磁電流指令値およびトルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、時定数発生器は、電気車の速度に応じて時定数を可変設定するようにしたので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１４０】
また、この発明の請求項１５によれば、請求項１４において、時定数発生器は、電気車の速度の上昇に応じて時定数を低減設定する関数テーブルを有するので、二次導体として機能するリアクションプレートの有無によらず過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【０１４１】
また、この発明の請求項１６によれば、請求項１１から請求項１５までのいずれかにおいて、リニアインダクションモータは、電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、過電流抑制回路は、複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が二次導体を有していない状態にある場合に、励磁電流指令値およびトルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動するので、起動時にも過電流の発生を抑制したリニアインダクションモータ電気車の制御装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による過電流抑制回路の具体的構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による並列リニアインダクションモータを示す特性図である。
【図４】 この発明の実施の形態３を示すブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による過電流抑制回路の具体的構成を示すブロック図である。
【図６】 この発明の実施の形態４による過電流抑制回路の具体的構成を示すブロック図である。
【図７】 一般的なリニアインダクションモータの等価回路を示すブロック図である。
【図８】 従来のリニアインダクションモータ電気車の制御装置を示すブロック図である。
【図９】 図８内の電圧指令補正器の具体的構成を示すブロック図である。
【図１０】 図８内の電圧指令演算器の具体的構成を示すブロック図である。
【図１１】 従来のリニアインダクションモータ電気車の制御装置の他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ＰＷＭインバータ（電力変換器）、２ リニアインダクションモータ、２２ リアクションプレート（二次導体）、３ 電流指令発生器、５ 電圧指令演算器、７ すべり周波数演算器、１０ 座標変換器（電流成分検出手段、）、１１ 直流電源、１３ ＰＷＭ信号演算器、１４ｕ、１４ｖ、１４ｗ 電流検出器、１６ 速度検出器、１７ 実効電流演算器（実効値成分検出手段）、１８ 過電流抑制回路、２３、２４ 変化一次遅れ要素、２５ 比較器、２７ 減算器（励磁電流偏差演算手段、実効値偏差演算手段、一次遅れ電流偏差演算手段）、３０、３１ 時定数発生器、３２ 遅れ時定数発生器、３３ 電流一次遅れ要素、Ａ 励磁電流偏差（実効値偏差、一次遅れ電流偏差）、Ｂ セット値、ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ 三相モータ電流（一次電流）、Ｉｄ＊ 励磁電流指令値、Ｉｑ＊ トルク電流指令値、Ｉｍ＊ 一次電流指令実効値、Ｉｄ 励磁電流成分、Ｉｍ 一次電流実効値成分、Ｔ１ 遅れ時定数、Ｔ２、Ｔ３ 時定数、Ｖｄ＊、Ｖｑ＊電圧指令値、ωｒ 電気車速度。
Claims (16)
- 電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、
地上側に配設されて前記リニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、
可変電圧および可変周波数の交流電力を前記リニアインダクションモータに供給する電力変換器と、
前記電力変換器を制御する電力変換器制御回路と
を備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、
前記電力変換器制御回路は、
前記リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値およびトルク電流指令値を生成する電流指令発生手段と、
前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値から前記リニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、
前記リニアインダクションモータの一次電流から励磁電流成分を検出する電流成分検出手段と、
前記電流指令発生手段と前記電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、
前記過電流抑制回路は、
前記励磁電流指令値と前記励磁電流成分との励磁電流偏差を演算する励磁電流偏差演算手段と、
前記励磁電流偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、
前記励磁電流偏差が前記セット値以上の場合に、前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段と
を含むことを特徴とするリニアインダクションモータ電気車の制御装置。 - 前記電流指令変更手段は、前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のリニアインダクションモータ電気車の制御装置。
- 前記変化一次遅れ要素は、前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、
前記時定数発生器は、前記電気車の速度に応じて前記時定数を可変設定することを特徴とする請求項２に記載のリニアインダクションモータ電気車の制御装置。 - 前記時定数発生器は、前記電気車の速度の上昇に応じて前記時定数を低減設定する関数テーブルを有することを特徴とする請求項３に記載のリニアインダクションモータ電気車の制御装置。
- 前記リニアインダクションモータは、前記電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、
前記過電流抑制回路は、前記複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が前記二次導体を有していない状態にある場合に、前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のリニアインダクションモータ電気車の制御装置。 - 電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、
地上側に配設されて前記リニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、
可変電圧および可変周波数の交流電力を前記リニアインダクションモータに供給する電力変換器と、
前記電力変換器を制御する電力変換器制御回路と
を備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、
前記電力変換器制御回路は、
前記リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値、トルク電流指令値および一次電流指令実効値を生成する電流指令発生手段と、
前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値から前記リニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、
前記リニアインダクションモータの一次電流から一次電流実効値成分を検出する実効値成分検出手段と、
前記電流指令発生手段と前記電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、
前記過電流抑制回路は、
前記一次電流指令実効値と前記一次電流実効値成分との実効値偏差を演算する実効値偏差演算手段と、
前記実効値偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、
前記実効値偏差が前記セット値以上の場合に、前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段と
を含むことを特徴とするリニアインダクションモータ電気車の制御装置。 - 前記電流指令変更手段は、前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のリニアインダクションモータ電気車の制御装置。
- 前記変化一次遅れ要素は、前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、
前記時定数発生器は、前記電気車の速度に応じて前記時定数を可変設定することを特徴とする請求項７に記載のリニアインダクションモータ電気車の制御装置。 - 前記時定数発生器は、前記電気車の速度の上昇に応じて前記時定数を低減設定する関数テーブルを有することを特徴とする請求項８に記載のリニアインダクションモータ電気車の制御装置。
- 前記リニアインダクションモータは、前記電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、
前記過電流抑制回路は、前記複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が前記二次導体を有していない状態にある場合に、前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動することを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載のリニアインダクションモータ電気車の制御装置。 - 電気車に搭載された一次巻線を有するリニアインダクションモータと、
地上側に配設されて前記リニアインダクションモータの二次導体を構成するリアクションプレートと、
可変電圧および可変周波数の交流電力を前記リニアインダクションモータに供給する電力変換器と、
前記電力変換器を制御する電力変換器制御回路と
を備えたリニアインダクションモータ電気車の制御装置において、
前記電力変換器制御回路は、
前記リニアインダクションモータに与える励磁電流指令値およびトルク電流指令値を生成する電流指令発生手段と、
前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値から前記リニアインダクションモータに与える電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、
前記リニアインダクションモータの一次電流から励磁電流成分を検出する電流成分検出手段と、
前記電流指令発生手段と前記電圧指令演算手段との間に挿入された過電流抑制回路とを含み、
前記過電流抑制回路は、
前記励磁電流成分から一次遅れ電流成分を生成する電流一次遅れ要素と、
前記励磁電流成分と前記一次遅れ電流成分との一次遅れ電流偏差を演算する一次遅れ電流偏差演算手段と、
前記一次遅れ電流偏差を過電流抑制用のセット値と比較する比較手段と、
前記一次遅れ電流偏差が前記セット値以上の場合に、前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値を低減方向に変更する電流指令変更手段と
を含むことを特徴とするリニアインダクションモータ電気車の制御装置。 - 前記電流一次遅れ要素は、前記励磁電流成分の一次遅れ量を決定するための遅れ時定数を生成する遅れ時定数発生器を有し、
前記遅れ時定数発生器は、前記電気車の速度に応じて前記遅れ時定数を可変設定することを特徴とする請求項１１に記載のリニアインダクションモータ電気車の制御装置。 - 前記電流指令変更手段は、前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値の変化速度を抑制するための変化一次遅れ要素をさらに含むことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のリニアインダクションモータ電気車の制御装置。
- 前記変化一次遅れ要素は、前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値の変化速度を抑制するための時定数を生成する時定数発生器を有し、
前記時定数発生器は、前記電気車の速度に応じて前記時定数を可変設定することを特徴とする請求項１３に記載のリニアインダクションモータ電気車の制御装置。 - 前記時定数発生器は、前記電気車の速度の上昇に応じて前記時定数を低減設定する関数テーブルを有することを特徴とする請求項１４に記載のリニアインダクションモータ電気車の制御装置。
- 前記リニアインダクションモータは、前記電力変換器に電気的に並列接続された複数のリニアインダクションモータからなり、
前記過電流抑制回路は、前記複数のリニアインダクションモータのうちの少なくとも１台が前記二次導体を有していない状態にある場合に、前記励磁電流指令値および前記トルク電流指令値を通常値よりも低減させて起動することを特徴とする請求項１１から請求項１５までのいずれか１項に記載のリニアインダクションモータ電気車の制御装置。
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