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【発明の名称】 電気車の制御方法および制御装置
【発明者】 【氏名】渡邉 朝紀
【要約】 【課題】従来と同等の諸元の主電動機を用いて、電気制動時には従来より大きい制動トルクの得られる電気車の制御方法および制御装置を提供する。

【解決手段】主電動機１３のＵ、Ｖ、Ｗの各相巻線を、力行時にはスター結線とし、電気制動時にはデルタ結線に切り換えることにより、また、スター結線とデルタ結線とを切り換えるスター・デルタ切換器１４を備えることにより、上記課題を解決する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】外部より供給される直流電源をスイッチングするインバータにより制御される三相交流電動機を備えた電気車の制御方法であって、前記三相交流電動機をスター結線として前記インバータに接続し、このインバータにより生成される正のすべり周波数の交流電圧を印加して電気車を駆動する段階と、前記三相交流電動機をデルタ結線として前記インバータに接続し、このインバータにより生成される負のすべり周波数の交流電圧を印加して前記電気車を電気制動する段階とを備えたことを特徴とする電気車の制御方法。
【請求項２】請求項１に記載の電気車の制御方法であって、前記電気制動する段階において、前記インバータは、デルタ結線される前記三相交流電動機の各端子をそれぞれＵ、Ｖ、Ｗ相とするとき、Ｕ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｖ相、Ｗ相を前記直流電源の負側に接続する段階と、Ｕ相、Ｖ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｗ相を前記直流電源の負側に接続する段階と、Ｖ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｕ相、Ｗ相を前記直流電源の負側に接続する段階と、Ｕ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｖ相、Ｗ相を前記直流電源の正側に接続する段階と、Ｕ相、Ｖ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｗ相を前記直流電源の正側に接続する段階と、Ｕ相、Ｗ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｖ相を前記直流電源の負側に接続する段階とを順次、もしくはＵ、Ｖ、Ｗ相の全てを前記直流電源の正側または負側の何れかに接続する段階を交えて順次、繰り返す３アームオンスイッチングにより制御されることを特徴とする電気車の制御方法。
【請求項３】請求項１に記載の電気車の制御方法であって、前記電気制動する段階において、前記インバータは、デルタ結線される前記三相交流電動機の各端子をそれぞれＵ、Ｖ、Ｗ相とするとき、Ｕ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｖ相を中立とし、Ｗ相を前記直流電源の負側に接続する段階と、Ｕ相を中立とし、Ｖ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｗ相を前記直流電源の負側に接続する段階と、Ｕ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｖ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｗ相を中立とする段階と、Ｕ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｖ相を中立とし、Ｗ相を前記直流電源の正側に接続する段階と、Ｕ相を中立とし、Ｖ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｗ相を前記直流電源の正側に接続する段階と、Ｕ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｖ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｗ相を中立とする段階とを順次、もしくはＵ、Ｖ、Ｗ相の全てを中立に制御する段階を交えて順次、繰り返す２アームオンスイッチングにより制御されることを特徴とする電気車の制御方法。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気車の制御方法であって、さらに、前記電気制動する段階における途中の速度域で、前記三相交流電動機を前記デルタ結線から前記スター結線に切り換える段階を備えたことを特徴とする電気車の制御方法。
【請求項５】請求項２に記載の電気車の制御方法であって、さらに、前記電気制動する段階における途中の速度域で、前記インバータを前記３アームオンスイッチングによる制御から２アームオンスイッチングによる制御に切り換える段階を備え、前記２アームオンスイッチングによる制御においては、前記インバータは、Ｕ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｖ相を中立とし、Ｗ相を前記直流電源の負側に接続する段階と、Ｕ相を中立とし、Ｖ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｗ相を前記直流電源の負側に接続する段階と、Ｕ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｖ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｗ相を中立とする段階と、Ｕ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｖ相を中立とし、Ｗ相を前記直流電源の正側に接続する段階と、Ｕ相を中立とし、Ｖ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｗ相を前記直流電源の正側に接続する段階と、Ｕ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｖ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｗ相を中立とする段階とを順次、もしくはＵ、Ｖ、Ｗ相の全てを中立に制御する段階を交えて順次、繰り返すことを特徴とする電気車の制御方法。
【請求項６】請求項５に記載の電気車の制御方法であって、さらに、前記電気制動する段階において、前記インバータを前記２アームオンスイッチングにより制御する段階の途中の速度域で、前記インバータを前記２アームオンスイッチングによる制御から前記３アームオンスイッチングによる制御に切り換えるとともに、前記三相交流電動機を前記デルタ結線から前記スター結線に切り換える段階を備えたことを特徴とする電気車の制御方法。
【請求項７】請求項６に記載の電気車の制御方法であって、さらに、前記電気制動する段階において、前記三相交流電動機を前記スター結線として前記インバータに接続し、前記インバータを前記３アームオンスイッチングにより制御する段階の途中の速度域で、前記インバータを前記３アームオンスイッチングによる制御から前記２アームオンスイッチングによる制御に切り換える段階を備えたことを特徴とする電気車の制御方法。
【請求項８】請求項５に記載の電気車の制御方法であって、さらに、前記電気制動する段階において、前記２アームオンスイッチングにより制御する段階の途中の速度域で、前記三相交流電動機を前記デルタ結線から前記スター結線に切り換える段階を備えたことを特徴とする電気車の制御方法。
【請求項９】外部より供給される直流電源をスイッチングするインバータにより制御される三相交流電動機を備えた電気車の制御装置であって、このインバータにより生成される正のすべり周波数の交流電圧を印加して電気車を駆動する場合には、前記三相交流電動機をスター結線として前記インバータに接続し、このインバータにより生成される負のすべり周波数の交流電圧を印加して前記電気車を電気制動する場合には、前記三相交流電動機をデルタ結線として前記インバータに接続するスター・デルタ切換器を備えたことを特徴とする電気車の制御装置。
【請求項１０】請求項９に記載の電気車の制御装置であって、前記電気制動する場合に、前記インバータは、デルタ結線される前記三相交流電動機の各端子をそれぞれＵ、Ｖ、Ｗ相とするとき、Ｕ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｖ相、Ｗ相を前記直流電源の負側に接続する段階と、Ｕ相、Ｖ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｗ相を前記直流電源の負側に接続する段階と、Ｖ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｕ相、Ｗ相を前記直流電源の負側に接続する段階と、Ｕ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｖ相、Ｗ相を前記直流電源の正側に接続する段階と、Ｕ相、Ｖ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｗ相を前記直流電源の正側に接続する段階と、Ｕ相、Ｗ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｖ相を前記直流電源の負側に接続する段階とを順次、もしくはＵ、Ｖ、Ｗ相の全てを前記直流電源の正側または負側の何れかに接続する段階を交えて順次、繰り返す３アームオンスイッチングにより制御されることを特徴とする電気車の制御装置。
【請求項１１】請求項９に記載の電気車の制御装置であって、前記電気制動する場合に、前記インバータは、デルタ結線される前記三相交流電動機の各端子をそれぞれＵ、Ｖ、Ｗ相とするとき、Ｕ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｖ相を中立とし、Ｗ相を前記直流電源の負側に接続する段階と、Ｕ相を中立とし、Ｖ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｗ相を前記直流電源の負側に接続する段階と、Ｕ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｖ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｗ相を中立とする段階と、Ｕ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｖ相を中立とし、Ｗ相を前記直流電源の正側に接続する段階と、Ｕ相を中立とし、Ｖ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｗ相を前記直流電源の正側に接続する段階と、Ｕ相を前記直流電源の正側に接続し、Ｖ相を前記直流電源の負側に接続し、Ｗ相を中立とする段階とを順次、もしくはＵ、Ｖ、Ｗ相の全てを中立に制御する段階を交えて順次、繰り返す２アームオンスイッチングにより制御されることを特徴とする電気車の制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ制御される三相交流電動機によって駆動される電気車の制御方法および制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の発達に伴い、保守や制御の容易性等の利点を持つ三相電圧形インバータを利用した交流モータが普及し、電気車の主電動機にも広く用いられるようになっている。
【０００３】図８は従来のこのような電気車の構成を示す概念図で、符号１１はパンタグラフ、符号１２は三相インバータまた符号１３は主電動機を示す。架線からパンタグラフ１１を経由して供給される直流電源は三相インバータ１２により三相交流電源に変換され主電動機１３に供給される。この時、制御装置（図示せず）により、三相インバータを介して、供給電源の周波数、実効電圧を制御することにより主電動機の出力トルクを制御している。なお、一般には一組の三相インバータ１２から複数の主電動機に給電されるが、図８の主電動機１３はこの複数の主電動機を代表しているものとする。図９は、このような電気車の力行時の、例えば誘導電動機からなる、主電動機１３のトルク制御を説明する特性図で、一般に起動時には、供給電源の周波数と主電動機の回転周波数の差であるすべり周波数ｆｓを出力効率の良い比較的低い値に固定し、誘導電動機に印加される実効電圧Ｅを速度に比例して増加するようＰＷＭ（パルス幅変調）制御することにより駆動トルクＴがほぼ一定となるような制御が行われる（図９、定トルク領域９１）。
【０００４】実効電圧Ｅが架線電圧により定まる最高値Ｅｍに達するとすべり周波数ｆｓを速度に比例して上昇させ、出力∝トルク×速度がほぼ一定となるよう制御される（定電力領域９２）。この速度領域では駆動トルクＴは速度に略反比例する。
【０００５】定電力領域９２では、速度の上昇に伴いすべり周波数ｆｓを増加していくが、すべり周波数ｆｓが最大トルク（停動トルク）を与える値以上になるとトルクがかえって低下し制御が不安定となるため、すべり周波数ｆｓは、例えば停動トルクとなるすべり周波数の９０％程度の値を上限として、それ以上の速度領域ではこの上限値に保たれる（特性領域９３）。この速度領域では駆動トルクＴは速度の２乗にほぼ反比例する。
【０００６】図１０は、印加電圧を一定とした場合のすべり周波数ｆｓと、トルクＴ、電動機電流Ｉおよび出力効率ｅｆとの関係を示す特性図で、図９の定トルク領域９１ではすべり周波数ｆｓは例えば出力効率の良いｆｓ＝Ａ点に保持され、定電力領域９２ではＡ点＜ｆｓ＜Ｂ点に制御され、特性領域９３ではｆｓ＝Ｂ点に保持される。
【０００７】以上、電気車の力行時の交流電動機のトルク制御について略述したが、電気制動時の制動トルクもほぼ同様の特性となる。電気制動時は図１０の特性図に見られるように、すべり周波数ｆｓを負に制御する、すなわち電源周波数を回転子の回転数より低く制御することによって負のトルクを発生させるが、この場合もすべり周波数ｆｓの絶対値の最大値は停動トルクとなる値の９０％程度（図１０、Ｃ点）に保持される。従って電源電圧、走行速度が同一であれば得られる制動トルクの最大値は、（電動機損失相当分大きくなるものの）得られる駆動トルクの最大値とほぼ同等の値となる。
【０００８】以上述べたように、電源電圧の最大値が架線電圧で定まる電気車では、得られる駆動トルク、制動トルクの最大値はほぼ同等の値となり、走行速度が高くなるほど小さくなる。高速領域での高加速度をあまり必要としない電気車では、駆動トルクのこのような制御特性は特に問題なく、従来より、定格最高速度において駆動トルクが走行抵抗に拮抗するよう主電動機その他の諸元が定められてきた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気車の運転速度の向上のためには、高速領域において十分な制動力が得られることが必要であるが、従来の電気車においては、上記制動トルクの特性から、定格最高速度において駆動トルクが走行抵抗に拮抗するよう諸元を定めた場合、電気制動時には高速領域において十分な制動トルクを得ることが出来ないという問題点があった。また、電気制動時に要求される制動トルクにあわせて主電動機その他の諸元を定めた場合には、力行時に高速領域の駆動トルクが過剰になってしまう問題点があった。
【００１０】本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、従来と同等の諸元の主電動機を用いて、電気制動時には従来より大きい制動トルクの得られる電気車の制御方法および制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明に係る、外部より供給される直流電源をスイッチングするインバータにより制御される三相交流電動機を備えた電気車の制御方法は、前記三相交流電動機をスター結線として前記インバータに接続し、このインバータにより生成される正のすべり周波数の交流電圧を印加して電気車を駆動する段階と、前記三相交流電動機をデルタ結線として前記インバータに接続し、このインバータにより生成される負のすべり周波数の交流電圧を印加して前記電気車を電気制動する段階とを備えたことを特徴とする。また、本発明に係る電気車の制御装置は、上記電気車の制御方法を実施するために、前記電気車を駆動する場合には、前記三相交流電動機を前記スター結線として前記インバータに接続し、前記電気車を回生制御駆動する場合には、前記三相交流電動機を前記デルタ結線として前記インバータに接続するスター・デルタ切換器を備えたことを特徴とする。
【００１２】ここで、前記電気制動段階では、前記インバータを３アームオンスイッチングまたは２アームオンスイッチングにより制御するのが好ましい。また、前記電気制動段階では、途中の速度域で、前記三相交流電動機の前記インバータへの接続を前記デルタ結線から前記スター結線に切り換えるのが好ましい。また、前記電気制動段階において、前記三相交流電動機を前記デルタ結線として前記インバータに接続している時、途中の速度域で、前記インバータを前記３アームオンスイッチングによる制御から前記２アームオンスイッチングによる制御に切り換えるのが好ましい。
【００１３】さらに、これに続いて、途中の速度域で、前記三相交流電動機の前記インバータへの接続を前記デルタ結線から前記スター結線に切り換えるとともに前記インバータを前記２アームオンスイッチングによる制御から前記３アームオンスイッチングによる制御に切り換えるのが好ましく、さらに、これに続いて、途中の速度域で、前記インバータを前記３アームオンスイッチングによる制御から前記２アームオンスイッチングによる制御に切り換えるのが好ましい。なお、前記電気制動段階において、前記三相交流電動機が前記デルタ結線として前記インバータに接続されており、前記インバータが前記２アームオンスイッチングにより制御されている時、さらにこれに続いて、途中の速度域で、前記三相交流電動機の前記インバータへの接続を前記デルタ結線から前記スター結線に切り換えるのが好ましい。
【００１４】従って、例えばスター結線時、デルタ結線時共に３アームオンスイッチングによりインバータを制御する場合には、電気制動時には力行時に比べて√３倍の実効電圧を、また、デルタ結線時２アームオンスイッチングによりインバータを制御する場合には、電気制動時には力行時に比べて１．５倍の実効電圧を、三相交流電動機に印加することができ、従来と同様の諸元の三相交流電動機を用いて高速域での電気制動時にも十分な制動トルクを得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明に係る電気車の制御方法および制御装置を添付の図面に示す好適な実施の形態を参照して以下に詳細に説明する。図１は、本発明に係る電気車の制御方法の原理を示し、本発明の電気車の制御装置の概略構成を示す概念図であり、図８の従来の電気車の構成に加え、従来の制御装置（図示せず）により制御され、主電動機（三相交流電動機）１３のＵ、Ｖ、Ｗの各相巻線をスター結線もしくはデルタ結線に切り換えるスター・デルタ切換器１４を備えている。
【００１６】本発明の電気車の制御方法においては、力行時にはスター・デルタ切換器１４はスター結線側に制御され、インバータ１２は従来と同様、例えば図９の特性図に従って制御される。一般にスター結線負荷の場合には、三相インバータ１２は、負荷３相の内１相を入力直流電源の一方に接続し、負荷３相の他の２相を入力直流電源の他方に接続するスイッチング状態を、負荷３相のそれぞれ、および入力直流電源の正負の組合わせの６通りについて、負荷３相を何れも入力直流電源のいずれか一方に接続する零電圧状態を交えて順次切換える、３アームオンスイッチングにより回転する空間電圧ベクトルを発生するよう制御される。
【００１７】図２は、このようなスター結線負荷の３アームオンスイッチングを説明する図であり、負荷３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のスイッチング状態について、直流電源の正側に接続されている状態を＋１で、負側に接続されている状態を−１で表し、例えば負荷のＵ相が正側に、残りのＶ、Ｗ相が負側に接続されているとき、（＋１，−１，−１）の様に表している。直流電源電圧をＥｄとするとき、スイッチング状態が（＋１、−１、−１）の場合、図３に示すように、中性点を基準電位にとると、スター結線された主電動機１３のＵ、Ｖ、Ｗ相の各巻線には、それぞれ２Ｅｄ／３、−Ｅｄ／３、−Ｅｄ／３の電圧が印加される。各相は互いに空間的に１２０°相違しているので、合成ベクトルは、Ｕ相方向に向かう大きさＥｄの空間電圧ベクトルとなる。従って、例えば図２のＶ1 欄からＶ6 欄に示すように、順次スイッチング状態を変化させることにより、反時計回りに回転する電圧ベクトルが生成される。また、Ｖ7 およびＶ0 欄に示すように出力３相を全て直流電源の正側もしくは負側に接続することにより零電圧ベクトルが生成される。
【００１８】図４は、 このような３アームオンスイッチングによるＰＷＭ制御の一例を示す波形図である。本例では三角波搬送波と、図４のａ相〜ｃ相に示す、三角波搬送波の３倍の周期を持ちそれぞれ位相を１２０°異にする３つの正弦波を用いてスイッチング信号を生成している。すなわち本例では、ａ相正弦波信号波≧三角搬送波なら、ａs ＝１ａ相正弦波信号波＜三角搬送波なら、ａs ＝−１となるように、各相について制御信号ａs 、ｂs 、ｃs を生成し、この制御信号ａs 、ｂs 、ｃs を用いて、それぞれが１の場合、出力Ｕ、Ｖ、Ｗ各相を直流電源の正側に接続し、それぞれが−１の場合にＵ、Ｖ、Ｗ各相のそれぞれを直流電源の負側に接続するようインバータ１２を制御し、図２に示すＶ0 〜Ｖ7 の各電圧ベクトルを生成している。
【００１９】主電動機１３の回転周波数をｆｖとするとき、例えば図９の定トルク領域９１では、正弦波信号波の周波数ｆは、すべり周波数ｆｓ＝ｆ−ｆｖ＝一定（const）（図１０、Ａ点）を保つよう制御される。また、正弦波信号波の振幅は、 回転周波数ｆｖの上昇に従って三角搬送波の振幅まで増加するよう制御され、零電圧ベクトルＶ7 、Ｖ0 のパルス幅が減少し、主電動機１３に印加される実効電圧Ｅが上昇する。正弦波信号波の振幅が三角搬送波の振幅に達した時点で零電圧ベクトルＶ7 、Ｖ0 のパルス幅は０となる。この時、主電動機１３の各相に印加される電圧の合成ベクトルの大きさは直流電源電圧Ｅｄと等しいので、２相換算した実効電圧Ｅの最大値Ｅｍは、（２／３）1/2 Ｅｄとなる。
【００２０】定電力領域９２では、正弦波信号波の周波数ｆをさらに増加することにより、すべり周波数ｆｓ＝ｆ−ｆｖが、停動トルクに向けて増加され、特性領域９３では、すべり周波数ｆｓは図１０、Ｂ点に達した時点で保持される。
【００２１】一方、正弦波信号波の周波数ｆを回転周波数ｆｖより低く、例えばすべり周波数ｆｓ＝ｆ−ｆｖ＝ const（図１０、Ｃ点）＜０なるよう制御することにより、主電動機１３より制動トルクを発生し電気制動が行われる。さらに、 本発明に係る電気車の制御方法では、電気制動時、スター・デルタ切換器１４はデルタ結線側に制御される。従って、インバータ１２を力行時と同様に３アームオンスイッチングにより制御する場合には、直流電源電圧をＥｄとするとき、スイッチング状態が（＋１、−１、−１）の場合、図５に示すように、デルタ結線された主電動機１３のＵ、Ｖ、Ｗ相の各巻線にはそれぞれＥｄ、０、−Ｅｄの電圧が印加される。各相は互いに空間的に１２０°相違しているので、合成ベクトルとして、Ｖ相に直角な方向に向かう大きさ√３Ｅｄの空間電圧ベクトルが得られる。従って、２相換算した実効電圧Ｅの最大値Ｅｍは、√２Ｅｄとなり、力行時の√３倍の実効電圧を印加することができ、従来の制御方式に比べて、３倍の制動トルクを得ることができる。
【００２２】以上、電気制動時インバータ１２を力行時と同様に３アームオンスイッチングにより制御する実施例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば負荷３相のうち、１相を直流電源の正側に接続し、他の１相を直流電源の負側に接続し、残りの１相を中立に制御する２アームオンスイッチングにより、インバータ１２を制御することとしてもよい。
【００２３】２アームオンスイッチングでは、直流電源負荷３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のスイッチング状態を、直流電源の正側に接続されている状態を＋１、負側に接続されている状態を−１、中立状態を０で表すとき、例えば（＋１、０、−１）、（０、＋１、−１）、（−１、＋１、０）、（−１、０、＋１）、（０、−１、＋１）および（１、−１、０）の各スイッチング状態を順次切換えて回転する電圧ベクトルを発生する。また（０、０、０）のスイッチング状態により零電圧ベクトルを生成する。
【００２４】直流電源電圧をＥｄとするとき、例えばスイッチング状態が（＋１、０、−１）の場合、図６に示すように、デルタ結線された主電動機１３のＵ、Ｖ、Ｗ相の各巻線にはそれぞれＥｄ、−Ｅｄ／２、−Ｅｄ／２の電圧が印加される。各相は互いに空間的に１２０°相違しているので、合成ベクトルとして、Ｕ相方向に向かう大きさ３Ｅｄ／２の空間電圧ベクトルが得られる。従って、２相換算した実効電圧Ｅの最大値Ｅｍは、（３／２）1/2 Ｅｄとなり、力行時の１．５倍の実効電圧を印加することができ、従来の制御方式に比べて、２．２５倍の制動トルクを得ることができる。
【００２５】なお、上述した例では、電気制動時には、スター・デルタ切換器１４をデルタ結線側に制御し、インバータ１２を力行時と同様に３アームオンスイッチングまたは２アームオンスイッチングにより制御することにより、力行時に比べて大きな実効電圧レベルを得、大きな制動トルクを得て電気車の制動を行っているが、本発明はこれに限定されず、この制動により、電気車の速度が低下していく過程で必要な制動トルクや実効電圧レベルも低下していくので、途中の速度域で、スター・デルタ切換器１４をデルタ結線側からスター結線側に切換制御し、適正な制動トルクや適正な実効電圧レベルを得るようにしても良い。
【００２６】また、上述した例のように、電気制動時に、スター・デルタ切換器１４をデルタ結線側に制御し、インバータ１２を力行時と同様に３アームオンスイッチングにより制御している場合には、同様に電気車の速度が低下していく過程での途中の速度域で、インバータ１２の３アームオンスイッチングによる制御を２アームオンスイッチングによる制御に切り換えて、適正な制動トルクや適正な実効電圧レベルを得るようにしても良い。さらに、この状態から、さらに、電気車の速度が低下していく過程での途中の速度域で、上述したように、スター・デルタ切換器１４をデルタ結線側からスター結線側に切換制御するとともに、インバータ１２の２アームオンスイッチングによる制御を３アームオンスイッチングによる制御に切り換えても良いし、さらに、これに続けて、インバータ１２の３アームオンスイッチングによる制御を２アームオンスイッチングによる制御に切り換えても良い。または、上述したスター・デルタ切換器１４をデルタ結線側に、インバータ１２を２アームオンスイッチングに切り換えて制御している電気制動状態から、電気車の速度が低下していく過程での途中の速度域で、直接、スター・デルタ切換器１４をデルタ結線側からスター結線側に切換制御しても良い。このように、スター・デルタ切換器１４によるデルタ結線側からスター結線側への切り換え、およびインバータ１２の３アームオンスイッチングによる制御と２アームオンスイッチングによる制御との間の切り換えを組み合わせることにより、電気車の速度の低下に合わせて、適正な制動トルクや適正な実効電圧レベルを得るようにしても良い。
【００２７】以上、一つのインバータ１２に一つまたは複数接続される主電動機１３の接続を一つのスター・デルタ切換器１４で切り換えるとして説明したが、図７に示すように直／並列される主電動機１３を適宜グループ分けしてグループ毎にスター・デルタ切換器１４を設けてもよい。図７（ａ）は並列接続された４個の主電動機１３のそれぞれにスター・デルタ切換器１４を設けた例を、図７（ｂ）は２個づつ並列接続された２組の主電動機１３の各組毎にスター・デルタ切換器１４を設けた例を、また図７（ｃ）は２個づつ直並列接続された２組の主電動機１３を一つのスター・デルタ切換器１４で切り換える例を示す。
【００２８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に係る電気車の制御方法および制御装置によれば、力行時には主電動機をスター結線としてインバータ制御し、電気制動時には主電動機をデルタ結線としてインバータ制御することにより、電気制動時には、力行時に比べて１．５〜√３倍高い実効電圧を主電動機に印加することができ、従来と同等の諸元の主電動機を用いて高速域での電気制動時にも十分な制動トルクを得ることができる。
【出願人】 【識別番号】０００１７３７８４
【氏名又は名称】財団法人鉄道総合技術研究所
【出願日】 平成１２年８月１０日（２０００．８．１０）
【代理人】 【識別番号】１０００８０１５９
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 望稔 （外１名）
【公開番号】 特開２００２−５８１０８（Ｐ２００２−５８１０８Ａ）
【公開日】 平成１４年２月２２日（２００２．２．２２）
【出願番号】 特願２０００−２４２４３７（Ｐ２０００−２４２４３７）