特開 2023-166882 制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023166882

(43)【公開日】2023-11-22

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 5/46 20060101AFI20231115BHJP

【ＦＩ】

H02P5/46 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022077723

(22)【出願日】2022-05-10

(71)【出願人】

【識別番号】000003115

【氏名又は名称】東洋電機製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100161148

【弁理士】

【氏名又は名称】福尾 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100163511

【弁理士】

【氏名又は名称】辻 啓太

(72)【発明者】

【氏名】高木 正志

【テーマコード（参考）】

5H572

【Ｆターム（参考）】

5H572AA01

5H572BB07

5H572DD03

5H572EE03

5H572GG02

5H572GG04

5H572HB07

5H572HC08

5H572JJ04

5H572JJ23

5H572JJ26

5H572LL22

5H572MM02

5H572MM03

(57)【要約】

【課題】誘導機の車輪軸の空転あるいは滑走の発生を検知する。
【解決手段】制御装置１は、電圧指令ｖを増幅して、複数の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４それぞれに電力を供給する電力変換器２と、総和電流ｉと、電圧指令ｖとに基づき、誘導機磁束φを演算する磁束演算器４と、誘導機磁束φと、総和電流ｉとに基づき、誘導機速度ωｍを演算する速度演算器５と、総和電流ｉと、誘導機速度ωｍと、磁束指令φＣと、トルク指令τＣとに基づき、電圧指令ｖを生成するトルク制御部６と、誘導機磁束φを２乗した誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２を演算する磁束２乗演算器７と、誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２と、所定の検知閾値ｄφＸを入力し、複数の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の内のうちの少なくとも一部における車輪軸の空転または滑走の有無を示す検知信号Ｋを出力する磁束低下検出部８と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の誘導機のトルクを制御する制御装置であって、
電圧指令を増幅して、前記複数の誘導機それぞれに電力を供給する電力変換器と、
前記複数の誘導機それぞれに流れる電流の総和である総和電流と、前記電圧指令とに基づき、誘導機磁束を演算する磁束演算器と、
前記誘導機磁束と、前記総和電流とに基づき、誘導機速度を演算する速度演算器と、
前記総和電流と、前記誘導機速度と、前記複数の誘導機の磁束を指示する磁束指令と、前記複数の誘導機のトータルトルクを指示するトルク指令とに基づき、前記複数の誘導機のトルクを一括制御するための前記電圧指令を生成するトルク制御部と、
前記誘導機磁束を２乗した誘導機磁束２乗値を演算する磁束２乗演算器と、
前記誘導機磁束２乗値と、所定の検知閾値を入力し、前記複数の誘導機のうち、少なくとも一部の誘導機の車輪軸の空転または滑走の有無を示す検知信号を出力する磁束低下検出部と、を備える制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の制御装置において、
前記磁束低下検出部は、
前記誘導機磁束２乗値の変化量を示す磁束変化量を演算する変化量演算器と、
前記磁束変化量を前記誘導機磁束２乗値で割り算した磁束変化率を演算する割り算器と、
前記磁束変化率が前記検知閾値以下であれば、前記車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号を出力し、前記磁束変化率が前記検知閾値以上であれば、前記車輪軸の空転または滑走が発生していないことを示す検知信号を出力する比較器と、を備える制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載の制御装置において、
前記車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号が出力されると、前記トルク指令を低下させ、前記トルク指令の低下後、前記車輪軸の空転または滑走が発生していないことを示す検知信号が出力されると、前記トルク指令を所定値に戻す、制御装置。

【請求項4】

請求項１に記載の制御装置において、
前記車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号が出力されると、前記トルク指令を低下させ、前記トルク指令の低下後、前記誘導機磁束２乗値が所定の磁束２乗限界値より大きくなると、前記トルク指令を所定値に戻す、制御装置。

【請求項5】

請求項２に記載の制御装置において、
前記変化量演算器は、前記誘導機磁束２乗値を微分した値に演算周期ｄｔを乗じて値を、前記磁束変化量として出力する、制御装置。

【請求項6】

請求項５に記載の制御装置において、
前記誘導機磁束の大きさである誘導機磁束大きさをφＶとし、前記磁束指令をφＣとし、前記車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号が出力される場合の前記誘導機磁束大きさφＶの前記演算周期ｄｔ間の減少量をΔφＸとした場合、前記検知閾値は、－２＊ΔφＸ／φＣである、制御装置。

【請求項7】

請求項２に記載の制御装置において、
前記変化量演算器は、前記誘導機磁束２乗値と、前記誘導機磁束２乗値の一次遅れとの差を、前記磁束変化量として出力する、制御装置。

【請求項8】

請求項７に記載の制御装置において、
前記誘導機磁束の大きさである誘導機磁束大きさをφＶとし、前記一次遅れの時定数をＴとし、前記磁束指令をφＣとし、前記車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号が出力される場合の前記誘導機磁束大きさφＶの前記時定数Ｔ間の減少量をΔφＹとすると、前記検知閾値は、－２＊ΔφＹ／φＣである、制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の誘導機のトルク制御を行う制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電気車（車両）を駆動する誘導機を制御する制御装置の一例として、演算により誘導機の回転速度を求めて、誘導機のトルク制御を行う制御装置が特許文献１に開示されている。このような制御装置によれば、速度センサを用いずに、トルク指令に従って誘導機の制御を行うことができる。

【0003】

図５は、上述したような従来の制御装置１Ａの構成例を示す図である。図５に示す制御装置１Ａは、複数の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４のトルクを一括して制御するものである。なお、以下では、４つの誘導機１０１，１０２，１０３，１０４のトルクを制御する例を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではなく、一括制御される誘導機の台数は、２台であってもよいし、３台であってもよいし、５台以上であってもよい。

【0004】

図５に示すように、制御装置１Ａは、電力変換器２と、電流検出器３と、磁束演算器４と、速度演算器５と、トルク制御部６とを備える。

【0005】

電力変換器２は、後述するトルク制御部６から出力された電圧指令ｖを増幅して、負荷である複数の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４それぞれに電力を供給する。

【0006】

電流検出器３は、電力変換器２につながる誘導機１０１，１０２，１０３，１０４それぞれに流れる電流の相ごとの総和である総和電流ｉを検出する。電流検出器３は、総和電流の検出結果を、磁束演算器４、速度演算器５およびトルク制御部６に出力する。

【0007】

磁束演算器４は、電流検出器３により検出された総和電流ｉと、電圧指令ｖとに基づき、以下の式（２）により、誘導機磁束φを演算する。

【0008】

【数1】

【0009】

式（１）において、Ｒ１は誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の一次抵抗合成値であり、Ｌ２は誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の二次自己インダクタンス合成値であり、Ｍは誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の相互インダクタンス合成値であり、Ｌｅｋは誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の漏れインダクタンス合成値である。漏れインダクタンス合成値Ｌｅｋは、以下の式（２）で与えられる。

【0010】

【数2】

【0011】

式（２）において、Ｌ１は誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の一次自己インダクタンス合成値である。

【0012】

磁束演算器４は、誘導機磁束φの演算結果を速度演算器５に出力する。

【0013】

速度演算器５は、磁束演算器４により演算された誘導機磁束φと、電流検出器３により検出された総和電流ｉとに基づき、以下の式（３）～式（５）により誘導機速度ωｍを演算する。

【0014】

【数3】

【0015】

式（３）～式（５）において、Ｒ２は誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の二次抵抗合成値であり、ＦＡおよびＦＢは誘導機磁束φの成分である。

【0016】

式（５）により演算される誘導機速度ωｍは、誘導機１０１，１０２，１０３，１０４それぞれの速度の平均値であり、以下の式（６）で示される値である。
ωｍ＝（ωｍ１＋ωｍ２＋ωｍ３＋ωｍ４）／４ 式（６）

【0017】

式（６）において、ωｍ１は誘導機１０１の速度であり、ωｍ２は誘導機１０２の速度であり、ωｍ３は誘導機１０３の速度であり、ωｍ４は誘導機１０４の速度である。

【0018】

速度演算器５は、誘導機速度ωｍの演算結果をトルク制御部６に出力する。

【0019】

トルク制御部６は、電流検出器２により検出された総和電流ｉと、速度演算器５により演算された誘導機速度ωｍと、誘導機１０１，１０２，１０３，１０４のトータルトルクを指示するトルク指令τＣと、誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の磁束を指示する磁束指令φＣとに基づき、誘導機１０１，１０２，１０３，１０４のトルクを一括制御するための電圧指令ｖを生成する。具体的には、トルク制御部６は、誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の磁束およびトータルトルクがそれぞれ、磁束指令φＣおよびトルク指令τＣと一致するような電圧指令ｖを生成する。トルク制御部６は、生成した電圧指令ｖを、電力変換器２および磁束演算器４に出力する。

【0020】

従来の制御装置１Ａによれば、上述した構成により、複数の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４のトータルトルクをトルク指令τＣに追従させることができる。

【0021】

車両においては、台車制御、１車両制御が一般的であるため、図５に示すような制御装置１Ａによる複数の誘導機のトルクの一括制御が多用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0022】

【特許文献1】特開平成１１－０６９８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0023】

車両において、一括制御されている誘導機の一部の車輪軸が空転し、例えば、誘導機１０３の速度ωｍ３が、誘導機１０１の速度ωｍ１、誘導機１０２の速度ωｍ２および誘導機１０４の速度ωｍ４に比べて大きくなることがある。この場合、式（６）によれば、誘導機１０１の速度ωｍ１、誘導機１０２の速度ωｍ２、誘導機１０３の速度ωｍ３および誘導機１０４の速度ωｍ４に対する誘導機速度ωｍの演算誤差が発生する。誘導機１０３の空転が大きく、誘導機速度ωｍの演算誤差が大きくなると、誘導機１０３が脱調状態となる。誘導機１０３の空転がさらに大きくなれば、誘導機１０３だけでなく、誘導機１０１，１０２，１０４も脱調状態となってしまう。また、一部の誘導機の車輪軸の滑走が大きくなった場合にも、空転時と同じく、誘導機が脱調状態になる可能性がある。

【0024】

誘導機が脱調状態になると、トルク制御が不能となり、最悪の場合、過電流あるいは過電圧により、誘導機の破壊あるいは電力変換器２を構成する素子の破壊につながる。

【0025】

そのため、複数の誘導機のトルクを一括制御する場合に、誘導機の車輪軸の空転あるいは滑走の発生を検知する技術が求められている。

【0026】

上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、複数の誘導機のトルクを一括制御する場合に、誘導機の車輪軸の空転あるいは滑走の発生を検知することができる制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0027】

上記課題を解決するため、本発明に係る制御装置は、複数の誘導機のトルクを制御する制御装置であって、電圧指令を増幅して、前記複数の誘導機それぞれに電力を供給する電力変換器と、前記複数の誘導機それぞれに流れる電流の総和である総和電流と、前記電圧指令とに基づき、誘導機磁束を演算する磁束演算器と、前記誘導機磁束と、前記総和電流とに基づき、誘導機速度を演算する速度演算器と、前記総和電流と、前記誘導機速度と、前記複数の誘導機の磁束を指示する磁束指令と、前記複数の誘導機のトータルトルクを指示するトルク指令とに基づき、前記複数の誘導機のトルクを一括制御するための前記電圧指令を生成するトルク制御部と、前記誘導機磁束を２乗した誘導機磁束２乗値を演算する磁束２乗演算器と、前記誘導機磁束２乗値と、所定の検知閾値を入力し、前記複数の誘導機のうち、少なくとも一部の誘導機の車輪軸の空転または滑走の有無を示す検知信号を出力する磁束低下検出部と、を備える。

【0028】

また、本発明に係る制御装置において、前記磁束低下検出部は、前記誘導機磁束２乗値の変化量を示す磁束変化量を演算する変化量演算器と、前記磁束変化量を前記誘導機磁束２乗値で割り算した磁束変化率を演算する割り算器と、前記磁束変化率が前記検知閾値以下であれば、前記車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号を出力し、前記磁束変化率が前記検知閾値以上であれば、前記車輪軸の空転または滑走が発生していないことを示す検知信号を出力する比較器と、を備える。

【0029】

また、本発明に係る制御装置において、前記車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号が出力されると、前記トルク指令を低下させ、前記トルク指令の低下後、前記車輪軸の空転または滑走が発生していないことを示す検知信号が出力されると、前記トルク指令を所定値に戻す。

【0030】

また、本発明に係る制御装置において、前記車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号が出力されると、前記トルク指令を低下させ、前記トルク指令の低下後、前記誘導機磁束２乗値が所定の磁束２乗限界値より大きくなると、前記トルク指令を所定値に戻す。

【0031】

また、本発明に係る制御装置において、前記車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号が出力されると、前記トルク指令を低下させ、前記トルク指令の低下後、前記誘導機磁束２乗値が所定の磁束２乗限界値より大きくなると、前記トルク指令を所定値に戻す。

【0032】

また、本発明に係る制御装置において、前記変化量演算器は、前記誘導機磁束２乗値を微分した値に演算周期ｄｔを乗じて値を、前記磁束変化量として出力する。

【0033】

また、本発明に係る制御装置において、前記誘導機磁束の大きさである誘導機磁束大きさをφＶとし、前記磁束指令をφＣとし、前記車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号が出力される場合の前記誘導機磁束大きさφＶの前記演算周期ｄｔ間の減少量をΔφＸとした場合、前記検知閾値は、－２＊ΔφＸ／φＣである。

【0034】

また、本発明に係る制御装置において、前記変化量演算器は、前記誘導機磁束２乗値と、前記誘導機磁束２乗値の一次遅れとの差を、前記磁束変化量として出力する。

【0035】

また、本発明に係る制御装置において、前記誘導機磁束の大きさである誘導機磁束大きさをφＶとし、前記一次遅れの時定数をＴとし、前記磁束指令をφＣとし、前記車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号が出力される場合の前記誘導機磁束大きさφＶの前記時定数Ｔ間の減少量をΔφＹとすると、前記検知閾値は、－２＊ΔφＹ／φＣである。

【発明の効果】

【0036】

本発明に係る制御装置によれば、複数の誘導機のトルクを一括制御する場合に、誘導機の車輪軸の空転あるいは滑走の発生を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明の一実施形態に係る制御装置の構成例を示す図である。

【図2】図１に示す磁束低下検出部の構成例を示す図である。

【図3】図２に示す変化量演算器の構成例を示す図である。

【図4】図２に示す変化量演算器の別の構成例を示す図である。

【図5】従来の制御装置の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

【0039】

図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置１の構成例を示す図である。本実施形態に係る制御装置１は、複数の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４のトルクを一括して制御するものである。なお、以下では、４台の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４のトルクを制御する例を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではなく、制御装置１は、２台、３台あるいは５台以上の誘導機のトルクを一括制御してもよい。図１において、図５と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

【0040】

図１に示すように、本実施形態に係る制御装置１は、電力変換器２と、電流検出器３と、磁束演算器４と、速度演算器５と、トルク制御部６と、磁束２乗演算器７と、磁束低下検出部８とを備える。図１に示す制御装置１は、図５に示す制御装置１Ａと比較して、磁束２乗演算器７および磁束低下検出部８を追加した点が異なる。

【0041】

磁束２乗演算器７は、磁束演算器４による誘導機磁束φの演算結果が入力される。磁束２乗演算器７は、以下の式（７）により、誘導機磁束φを２乗した誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２を演算する。

【0042】

【数4】

【0043】

磁束２乗演算器７は、誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２の演算結果を磁束低下検出部８に出力する。

【0044】

磁束低下検出部８は、磁束２乗演算器７により演算された誘導機磁束φｖｏｌ２と、所定の検知閾値ｄφＸとを入力し、検知信号Ｋを出力する。検知信号Ｋは、制御装置１がトルクを制御する複数の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の内の少なくとも一部における車輪軸の空転または滑走の有無を示す信号である。

【0045】

例えば、複数の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の内、誘導機１０３の車輪軸が空転し、誘導機１０１，１０２，１０４の速度ωｍ１，ωｍ２，ωｍ４に対して、誘導機１０３の速度ωｍ３が大きくなったとする。この場合、速度演算誤差は、ωｍ＞ωｍ１、ωｍ＞ωｍ２、ωｍ＞ωｍ４、ωｍ＜ωｍ３となる。その結果、トルク指令τＣおよび磁束指令φＣから予定されるすべり指令ωｓに対して、誘導機１０１，１０２，１０４の実すべりは大きくなり、誘導機１０３の実すべりは小さくなる。

【0046】

この状態で、総和電圧ｉが一定となるようにトルク制御部６がトルク制御を行うと、トータルトルクはトルク指令τＣに一致するが、誘導機１０１，１０２，１０３，１０４それぞれの磁束大きさは磁束指令φＣと異なる。具体的には、誘導機１０１，１０２，１０４の磁束大きさは、磁束指令φＣより小さくなる。また、誘導機１０３の磁束大きさは、空転の度合いによるが、空転が大きければ、磁束指令φＣより小さくなる。その結果、誘導機磁束φの大きさである誘導機磁束大きさφＶが磁束指令φＣより小さくなる。磁束低下検出部８は、上述した誘導機磁束大きさφＶが磁束指令φＣよりも小さくなることを利用し、検知信号Ｋを生成する。ここでは空転を例としたが、滑走の場合も同様である。

【0047】

なお、磁束低下検出部８は、以下の式（８）により、誘導機磁束大きさφＶを演算する。

【0048】

【数5】

【0049】

図２は、磁束低下検出部８の構成例を示す図である。

【0050】

図２に示すように、磁束低下検出部８は、変化量演算器８１と、割り算器８２と、比較器８３とを備える。

【0051】

変化量演算器８１は、磁束２乗演算器７により演算された誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２が入力される。変化量演算器８１は、入力された誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２に基づき、以下の式（９）により、誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２の変化量を示す磁束変化量ｄφ２を演算する。

【0052】

【数6】

【0053】

式（９）において、ｄ（φｖｏｌ２）は誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２の変化量を示し、ｄ（φｖｏｌ２）を磁束変化量ｄφ２とする。また、ｄ（φＶ）をΔφとすると、式（９）は以下の式（１０）で表される。なお、式（１０）において、Δφは誘導機磁束大きさφＶの変化量である。

【0054】

【数7】

【0055】

変化量演算器８１は、磁束変化量ｄφ２の演算結果を割り算器８２に出力する。

【0056】

割り算器８２は、磁束２乗演算器７により演算された誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２と、変化量演算器８１により演算された磁束変化量ｄφ２とが入力される。割り算器８２は、以下の式（１１）により、磁束変化率ｄφを演算する。

【0057】

【数8】

【0058】

すなわち、割り算器８２は、磁束変化量ｄφ２を誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２で割り算した磁束変化率ｄφを演算する。

【0059】

式（１１）を変形すると、以下の式（１２）で表される。

【0060】

【数9】

【0061】

式（１２）は、磁束変化率ｄφを、誘導機磁束大きさφＶと、誘導機磁束大きさφＶの変化量Δφとで表したものである。

【0062】

割り算器８２は、磁束変化率ｄφの演算結果を比較器８３に出力する。

【0063】

比較器８３は、割り算器８２により演算された磁束変化率ｄφと、検知閾値ｄφＸとが入力される。比較器８３は、磁束変化率ｄφが検知閾値ｄφＸ以下であれば、車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号Ｋを出力する（検知信号ＫをＯＮとする）。また、比較器８３は、磁束変化率ｄφが検知閾値ｄφＸ以上であれば、車輪軸の空転または滑走が発生していないことを示す検知信号Ｋを出力する（検知信号ＫをＯＦＦとする）。なお、検知閾値ｄφＸとしてはマイナス値が設定される。

【0064】

電圧飽和領域の弱励磁運転において、誘導機磁束大きさφＶは変化するが、誘導機磁束大きさφＶの変化量Δφは、０または微小値（加速時は微小マイナス値、減速時は微小プラス値）である。検知閾値ｄφＸを弱励磁運転時の誘導機磁束大きさφＶの変化量Δφを鑑みて設定すれば、検知信号ＫはＯＦＦのままである。検知閾値ｄφＸは、検知したい空転あるいは滑走の度合いと、弱励磁運転時の誘導機磁束大きさφＶの変化量Δφとの兼ね合いで決定すればよい。

【0065】

複数の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の内の一部において車輪軸の空転あるいは滑走が発生している場合、誘導機磁束大きさφＶが減少する。そのため、誘導機磁束大きさφＶの変化量Δφはマイナス値となる。空転あるいは滑走の度合いによって、誘導機磁束大きさφＶの変化量Δφの大きさは異なる。空転あるいは滑走の度合いが大きいほど、誘導機磁束大きさφＶの変化量Δφの大きさは大きくなる。検知閾値ｄφＸを検知したい空転あるいは滑走の度合いに合わせて設定することで、所望の空転あるいは滑走の度合いとなった時点で検知信号ＫがＯＮとなる。

【0066】

誘導機の運転ＯＦＦのために磁束指令φＣを絞る運転を実施し、誘導機磁束φが二次時定数Ｌ２／Ｒ２の一次遅れで減少した場合、誘導機磁束φの絞りはじめは、誘導機磁束大きさφＶの変化量Δφは一旦マイナスとなるが、すぐに誘導機磁束大きさφＶの変化量Δφは０に向かう。誘導機磁束φの絞りはじめの誘導機磁束大きさφＶの変化量Δφの大きさを考慮して検知閾値ｄφＸを設定することで、検知信号ＫはＯＦＦのままとなる。さらに、図２に示す磁束低下検出部８の最終段（比較器８３の後段）に時素を挿入すれば、検知閾値ｄφＸの大きさを小さくすることができる。検知閾値ｄφＸは、検知したい空転あるいは滑走の度合いと、誘導機の運転ＯＦＦのために磁束指令φＣを絞る運転を実施する際の誘導機磁束大きさφＶの変化量Δφとの兼ね合いで設定すればよい。

【0067】

図１，２を参照して説明したように、本実施形態に係る制御装置１においては、複数の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の内の一部において車輪軸の空転あるいは滑走が発生した場合、検知信号ＫがＯＮとなり、誘導機１０１，１０２，１０３，１０４いずれにおいても車輪軸の空転あるいは滑走が発生してない場合、検知信号ＫがＯＦＦとなる。また、検知閾値ｄφＸを適切に設定することにより、電圧飽和時の弱励磁運転、あるいは、運転ＯＦＦのために磁束指令φＣを絞る運転を実施する際に、複数の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の内の一部における車輪軸の空転あるいは滑走の誤検知を防ぐことができる。

【0068】

誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の全てあるいはいずれかにかかわらず、車輪軸の空転あるいは滑走は、車輪トルクが路面摩擦力に対して大きすぎることにより発生する。そのため、空転あるいは滑走を治めるためには車輪トルクを下げる必要がある。

【0069】

そこで、本実施形態に係る制御装置１においては、検知信号ＫがＯＮになると、トルク指令τＣを低下させる。トルク指令τＣを減らす方法は、ステップ、ジャーク、一次遅れなど種々の方法が考えられる。路面摩擦力が上がると、空転あるいは滑走の度合いが小さくなり、検知信号ＫはＯＦＦになる。本実施形態に係る制御装置１においては、検知信号がＯＦＦになると、トルク指令τＣを所定値（例えば、誘導機の加減速特性を元に設計されたトルク指令値）まで復帰させる。トルク指令τＣの復帰方法は、ステップ、ジャーク、一次遅れなど種々の方法が考えられる。

【0070】

このように本実施形態に係る制御装置１においては、車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号Ｋが出力されると（検知信号ＫがＯＮになると）、トルク指令τＣを低下させる。また、本実施形態に係る制御装置１においては、トルク指令τＣの低下後、車輪軸の空転または滑走が発生していないことを示す検知信号Ｋが出力されると（検知信号ＫがＯＦＦになると）、トルク指令τＣを所定値に戻す。検知信号ＫがＯＮになると、トルク指令τＣを低下させることで、空転あるいは滑走を治めることができる。また、トルク指令τＣの低下後、検知信号ＫがＯＦＦになると、トルク指令τＣを所定値に戻すことで、誘導機１０１，１０２，１０３，１０４が脱調状態となることを防ぎ、過電流あるいは過電圧の発生を防ぐことができる。

【0071】

また、本実施形態に係る制御装置１においては、トルク指令τＣを低下させることで、路面摩擦力が上がり、誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２が所定の磁束２乗限界値より大きくなると、トルク指令τＣを所定値まで復帰させてもよい。ここで、磁束２乗限界値は、例えば、速度演算器５の演算精度に応じて設定される値である。こうすることによっても、誘導機１０１，１０２，１０３，１０４が脱調状態となることを防ぎ、過電流あるいは過電圧の発生を防ぐことができる。磁束２乗限界値は、例えば、速度演算器５の演算精度によって決めればよい。

【0072】

図３は、変化量演算器８１の構成例を示す図である。

【0073】

図３に示す変化量演算器８１は、微分演算器８１１と、乗算器８１２とを備える。

【0074】

微分演算器８１１は、磁束２乗演算器７により演算された誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２が入力される。微分演算器８１１は、上述した式（９）に示される演算を行い、演算結果を乗算器８１２に出力する。すなわち、微分演算器８１１は、誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２を微分して、乗算器８１２に出力する。

【0075】

乗算器８１２は、微分演算器８１１の出力に対して演算周期ｄｔを乗算し、磁束変化量ｄφ２として出力する。

【0076】

このように、図３に示す変化量演算器８１は、誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２を微分した値に演算周期ｄｔを乗じた値を、磁束変化量ｄφ２として出力する。

【0077】

図３に示す変化量演算器８１により得られる磁束変化量ｄφ２は、演算周期ｄｔ間の誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２の変化量を表す。検知信号ＫをＯＮとする空転あるいは滑走の度合いを決定し、その場合における誘導機磁束大きさφＶの演算周期ｄｔ間の減少量をΔφＸとすると、検知閾値ｄφＸは、磁束指令φＣを用いて、以下の式（１３）により演算することができる。

【0078】

【数10】

【0079】

すなわち、変化量演算器８１が図３に示す構成である場合、誘導機磁束大きさをφＶとし、磁束指令をφＣとし、車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号Ｋが出力される場合の誘導機磁束大きさφＶの演算周期ｄｔ間の減少量をΔφＸ（正値）とすると、検知閾値ｄφＸは、－２＊ΔφＸ／φＣと決定する。

【0080】

検知閾値ｄφＸを式（１３）に基づき決定することで、検知したい空転あるいは滑走の度合いで検知信号ＫをＯＮとすることができる。なお、式（１３）において、磁束指令φＣの代わりに、検知信号ＫがＯＦＦ時の誘導機磁束大きさφＶを用いてもよい。この場合、検知信号ＫがＯＮとなった時の検知閾値ｄφＸが保持され、その後、検知信号がＯＦＦ時に式（１３）の値は誘導機磁束大きさφＶに依存する。

【0081】

図４は、変化量演算器８１の別の構成例を示す図である。

【0082】

図４に示す変化量演算器８１は、一次遅れ演算器８１３と、減算器８１４とを備える。

【0083】

一次遅れ演算器８１３は、磁束２乗演算器７により演算された誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２が入力される。一次遅れ演算器８１３は、誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２に時定数Ｔの一次遅れを与えて、減算器８１４に出力する。

【0084】

減算器８１４は、磁束２乗演算器７により演算された誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２から、一次遅れ演算器８１３の出力値を減じて、磁束変化量ｄφ２として出力する。

【0085】

このように、図４に示す変化量演算器８１は、誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２と、誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２の一次遅れとの差を、磁束変化量ｄφ２として出力する。

【0086】

図４に示す変化量演算器８１により得られる磁束変化量ｄφ２は、時間Ｔ間の誘導機磁束２乗値φｖｏｌ２の変化量を表す。検知信号ＫをＯＮとする空転あるいは滑走の度合いを決定し、その場合における誘導機磁束大きさφＶの時間Ｔ間の減少量をΔφＹ（正値）とすると、検知閾値ｄφＸは、磁束指令φＣを用いて、以下の式（１４）により演算することができる。

【0087】

【数10】

【0088】

すなわち、変化量演算器８１が図４に示す構成である場合、誘導機磁束大きさをφＶとし、一次遅れの時定数をＴとし、磁束指令をφＣとし、車輪軸の空転または滑走が発生したことを示す検知信号Ｋが出力される場合の誘導機磁束大きさφＶの時定数Ｔ間の減少量をΔφＹとすると、検知閾値ｄφＸは、－２＊ΔφＹ／φＣと決定する。

【0089】

検知閾値ｄφＸを式（１４）に基づき決定することで、検知したい空転あるいは滑走の度合いで検知信号ＫをＯＮとすることができる。なお、式（１４）において、磁束指令φＣの代わりに、検知信号ＫがＯＦＦ時の誘導機磁束大きさφＶを用いてもよい。この場合、検知信号ＫがＯＮとなった時の検知閾値ｄφＸが保持され、その後、検知信号がＯＦＦ時に式（１４）の値は誘導機磁束大きさφＶに依存する。また、演算周期ｄｔ＜時定数Ｔである場合、図４と図３とで演算周期ｄｔが同じであれば、図４に示す変化量演算器８１の方が、図３に示す変化量演算器８１よりも誤検知を少なくすることができる。

【0090】

本発明は、トルクの一括制御の対象である複数の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４の内の一部における車輪軸の空転あるいは滑走により速度演算誤差が生じた場合だけでなく、トルクの一括制御の対象である複数の誘導機１０１，１０２，１０３，１０４における軸速度に差が生じた場合にも、適用可能である。

【0091】

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換が可能であることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態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、種々の変形および変更が可能である。

【符号の説明】

【0092】

１，１Ａ 制御装置
２ 電力変換器
３ 電流検出器
４ 磁束演算器
５ 速度演算器
６ トルク制御部
７ 磁束２乗演算器
８ 磁束低下検出部
８１ 変化量演算器
８２ 割り算器
８３ 比較器
８１１ 微分演算器
８１２ 乗算器
８１３ 一次遅れ演算器
８１４ 減算器
１０１，１０２，１０３，１０４ 誘導機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】