JP2005328619A - 鉄道車両駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 鉄道車両の永久磁石電動機を駆動する電力変換装置が故障し、かつ、この電力変換装置と永久磁石電動機との間の交流回路接触器が固渋した場合でも、当該鉄道車両を必要な場所まで回送することのできる鉄道車両駆動制御装置を提供する。
【解決手段】 直流電源（１）の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換して車両を駆動する永久磁石電動機（１１）に供給する電力変換装置（１２）と、電力変換装置と永久磁石電動機との間の３相交流回路に設けられ、相毎にそれぞれの接点が直列となるように接続された第１及び第２の３極開閉器（１４、１５）と、第１及び第２の３極開閉器の投入、開放の動作を制御する制御部（１１１）と、を備え、制御部は、第１の３極開閉器が固渋して開放動作できないことを検知する固渋検知手段（１２１）を有し、通常運転時は第２の３極開閉器（１５）を投入状態に保持しておき、第１の３極開閉器（１４）の開放動作時に、その固渋を検知した場合に第２の３極開閉器（１５）を開放動作させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄道車両駆動制御装置に関する。

図３２は従来の第１の鉄道車両駆動制御装置の構成を示す回路図である（下記の特許文献１参照）。同図において、直流電源としての架線１に対して集電器２が接離可能に鉄道車両に装着されている。この集電器２に直流回路遮断器３の電源側が接続され、その負荷側には、直流回路開閉器４を介して、フィルタリアクトル１６の一端が接続されている。このフィルタリアクトル１６の他端と、接地点としてのレール８に接触する車輪７との間に、フィルタコンデンサ１７が接続されている。このフィルタコンデンサ１７の両端を直流電圧の入力端として、電力変換装置１２が接続されると共に、直流電圧検出器１８が接続されている。電力変換装置１２は、それぞれダイオードが逆並列接続された６個のスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｚが３相ブリッジ接続されたものでなっている。この電力変換装置１２は一般にインバータと呼ばれ、３相の交流電圧出力端子を有し、これらの交流電圧出力端子には、３極開閉器１４を介して、鉄道車両を駆動する永久磁石電動機１１が接続されている。この場合、電力変換装置１２の出力電流を検出するための出力電流検出器１９が設けられている。

上述した直流回路遮断器３、直流回路開閉器４及び３極開閉器１４はそれぞれ駆動操作コイル５３ａ、駆動操作コイル５３ｂ及び駆動操作コイル５３ｄによって開閉が制御される。このうち、駆動操作コイル５３ａは、継電器５４ａの接点を介して、制御回路電源５１と制御回路電源グラウンド５２との間に接続されている。同様に、駆動操作コイル５３ｂは、継電器５４ｂの接点を介して、制御回路電源５１と制御回路電源グラウンド５２との間に接続され、さらに、駆動操作コイル５３ｄは、継電器５４ｄの接点を介して、制御回路電源５１と制御回路電源グラウンド５２との間に接続されている。以下、説明を簡単にするために、継電器５４ａの接点、継電器５４ｂの接点及び継電器５４ｄの接点をそれぞれ継電器５４ａ、継電器５４ｂ及び継電器５４ｄと略記することとする。そして、これらの継電器５４ａ、継電器５４ｂ及び継電器５４ｄのオン、オフを制御するための制御部１０１を備えている。

次に、上記従来の第１の鉄道車両駆動制御装置の動作について説明する。制御部１０１が継電器５４ａ、継電器５４ｂ及び継電器５４ｄをオン状態にする。これによって、駆動操作コイル５３ａ、駆動操作コイル５３ｂ及び駆動操作コイル５３ｄに励磁電流が供給され、直流回路遮断器３、直流回路開閉器４及び３極開閉器１４がそれぞれ投入される。そこで、架線１から集電器２で集電された直流電力が、フィルタリアクトル１６及びフィルタコンデンサ１７の直列回路に供給されると共に、フィルタコンデンサ１７の両端に発生した直流電圧が電力変換装置１２に供給される。電力変換装置１２は、制御部１０１によって６個のスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｚが所定の順序でオン、オフ動作させられ、これによって直流電圧が任意の電圧と任意の周波数（ＶＶＶＦ）の３相交流電圧に変換される。

図３３は上記の特許文献記載の技術を応用した従来の第２の鉄道車両駆動制御装置の主回路の構成を示す回路図である。図３２に示した従来の第１の鉄道車両駆動制御装置は、永久磁石電動機１１を駆動するために、フィルタリアクトル１６、フィルタコンデンサ１７、直流電圧検出器１８、電力変換装置１２、３極開閉器１４及び出力電流検出器１９を備えていたが、図３３に示した装置はもう一つの永久磁石電動機２１を駆動するために、図３２と全く同一に構成されたフィルタリアクトル２６、フィルタコンデンサ２７、直流電圧検出器２８、電力変換装置２２、３極開閉器２４及び出力電流検出器２９を備えている。ここで、理解を容易にするために、フィルタリアクトル１６〜出力電流検出器１９を第１群の構成要素とし、フィルタリアクトル２６〜出力電流検出器２９を第２群の構成要素として説明することとする。

同図において、直流電源としての架線１に対して集電器２が接離可能に鉄道車両に装着されている。この集電器２に直流回路遮断器３の電源側が接続され、その負荷側には、直流回路開閉器４と、直流回路開閉器５及び抵抗器６の並列回路とを介して、第１群永久磁石電動機１１を駆動するための第１群の構成要素と、第２群永久磁石電動機２１を駆動するための第２群の構成要素とが接続されている。

このうち、第１群の構成要素は、直流回路開閉器５及び抵抗器６の並列接続回路の負荷側に、第１群開放開閉器１０を介して、第１群フィルタリアクトル１６の一端が接続されている。この第１群フィルタリアクトル１６の他端と、レール８に接触する車輪７との間に、第１群フィルタコンデンサ１７が接続されている。この第１群フィルタコンデンサ１７の両端を直流電圧の入力端として、第１群電力変換装置１２が接続されると共に、第１群直流電圧検出器１８が接続されている。第１群電力変換装置１２は、それぞれダイオードが逆並列接続された６個のスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｚが３相ブリッジ接続されたものでなっている。この第１群電力変換装置１２は３相の交流電圧出力端子を有し、これらの交流電圧出力端子には、第１群３極開閉器１４を介して、第１群永久磁石電動機１１が接続されている。この場合、第１群電力変換装置１２の出力電流を検出するための第１群出力電流検出器１９が設けられている。

同様に、第２群の構成要素は、直流回路開閉器５及び抵抗器６の並列接続回路の負荷側に、第２群開放開閉器２０を介して、第２群フィルタリアクトル２６の一端が接続されている。この第２群フィルタリアクトル２６の他端と、レール８に接触する車輪７との間に、第２群フィルタコンデンサ２７が接続されている。この第２群フィルタコンデンサ２７の両端を直流電圧の入力端として、第２群電力変換装置２２が接続されると共に、第２群直流電圧検出器２８が接続されている。第２群電力変換装置２２は、それぞれダイオードが逆並列接続された６個のスイッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚが３相ブリッジ接続されたものでなっている。この第２群電力変換装置２２は３相の交流電圧出力端子を有し、これらの交流電圧出力端子には、第２群３極開閉器２４を介して、第２群永久磁石電動機２１が接続されている。この場合、第２群電力変換装置２２の出力電流を検出するための第２群出力電流検出器２９が設けられている。

図３４は、図３３に示した従来の第２の鉄道車両駆動制御装置の開閉器や遮断器を投入、開放するための制御回路の構成を示した回路図である。同図において、制御回路電源５１と制御回路電源グラウンド５２との間に、直流回路遮断器３の駆動操作コイル５３ａと継電器５４ａの接点との直列接続回路、直流回路開閉器４の駆動操作コイル５３ｂと継電器の接点５４ｂとの直列接続回路、直流回路開閉器５の駆動操作コイル５３ｃと継電器５４ｃの接点との直列接続回路、第１群３極開閉器１４の駆動操作コイル５３ｄと継電器５４ｄの接点との直列接続回路、第２群３極開閉器２４の駆動操作コイル５３ｆと継電器５４ｆの接点との直列接続回路、第１群開放開閉器１０の駆動操作コイル５３ｈと継電器５４ｈの接点との直列接続回路、第２群開放開閉器２０の駆動操作コイル５３ｉと継電器５４ｉの接点との直列接続回路が並列に接続されている。そして、継電器５４ａ〜５４ｉのオン、オフを制御するための制御部１０２を備えている。

以下、説明を簡単にするために、継電器５４ａの接点、継電器５４ｂの接点、継電器５４ｃの接点、継電器５４ｄ、継電器５４ｆの接点、継電器５４ｈの接点、継電器５４ｉの接点を、それぞれ継電器５４ａ、継電器５４ｂ、継電器５４ｃ、継電器５４ｄ、継電器５４ｆ、継電器５４ｈ、継電器５４ｉと略記することとする。また、第１群の構成要素と第２群の構成要素に直流電力を供給する共通の経路に設けられた直流回路開閉器４を第１の直流回路開閉器４と称し、直流回路開閉器５を第２の直流回路開閉器５と称することとする。

次に、上記従来の第２の鉄道車両駆動制御装置の動作について説明する。制御部１０２が直流回路遮断器３に対する投入指令信号を出力すると継電器５４ａがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ａが励磁されて直流回路遮断器３が投入され、第１の直流回路開閉器４に対する投入指令信号を出力すると継電器５４ｂがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｂが励磁されて第１の直流回路開閉器４が投入され、第２の直流回路開閉器５に対する投入指令を出力すると継電器５４ｃがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｃが励磁されて第２の直流回路開閉器５が投入される。

また、制御部１０２が、第１群３極開閉器１４に対する投入指令を出力すると継電器５４ｄがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｄが励磁されて第１群３極開閉器１４が投入され、第２群３極開閉器２４に対する投入指令を出力すると継電器５４ｆがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｆが励磁されて第２群３極開閉器２４が投入される。

さらに、制御部１０２が、第１群開放開閉器１０の投入指令を出力すると継電器５４ｈがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｈが励磁されて第１群開放開閉器１０が投入され、第２群開放開閉器２０の投入指令を出力すると継電器５４ｉがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｉが励磁されて第２群開放開閉器２０が投入される。

第１群電力変換装置１２及び第２群電力変換装置２２を起動する場合、第１の直流回路開閉器４、第１群開放開閉器１０及び第２群開放開閉器２０は略同時に投入され、第２の直流回路開閉器５は遅れて投入される。第２の直流回路開閉器５が投入されるまでの間、抵抗器６を経由して第１群フィルタコンデンサ１７と第２群フィルタコンデンサ２７が充電される。第２の直流回路開閉器５は、第１群フィルタコンデンサ１７と第２群フィルタコンデンサ２７の充電が完了したのちに抵抗器６を短絡するために投入される。また、第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５は、長時間の停車などで電力変換装置１２、２２を停止する場合に開放される。

第１群フィルタコンデンサ１７の充電によりその両端に直流電圧が発生すると、第１群電力変換装置１２は、制御部１０２により６個のスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｚが所定の順序でオン、オフ動作させられて、直流電圧を任意の電圧と任意の周波数の３相交流電圧に変換されて出力される。この３相交流電圧が第１群永久磁石電動機１１に供給される。このとき、第１群永久磁石電動機１１の各端子には線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕが印加され、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相巻線には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。

これと同様に、第２群フィルタコンデンサ２７の充電によりその両端に直流電圧が発生すると、第２群電力変換装置２２は、制御部１０２により６個のスイッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚを所定の順序でオン、オフ動作させられて、直流電圧を任意の電圧と任意の周波数の３相交流電圧に変換して出力する。この３相交流電圧が第２群永久磁石電動機２１に供給される。このとき、第１群永久磁石電動機１１の各端子には線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕが印加され、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相巻線には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。

ここで、直流回路遮断器３は、機能的には開閉器の一種であるが、鉄道車両駆動制御装置の制御回路電源が投入されたときに投入され、架線１と第１群電力変換装置１２及び第２群電力変換装置２２とを接続すると共に、制御部１０２が第１群電力変換装置１２又は第２群電力変換装置２２の故障を検出した場合に開放して、架線１から故障した電力変換装置に流れ込む電流を遮断する。

第１群開放開閉器１０は、第１群電力変換装置１２が故障していない場合は、鉄道車両駆動制御装置の制御回路電源が投入されたときに投入され、架線１と第１群電力変換装置１２とを接続する。また、制御部１０２が第１群電力変換装置１２の故障を検出した場合には開放して、第１群電力変換装置１２を架線１から切り離す。第２群開放開閉器２０は、第２群電力変換装置２２が故障していない場合は、鉄道車両駆動制御装置の制御回路電源が投入されたときに投入され、架線１と第２群電力変換装置２２とを接続する。また、制御部１０２が第２群電力変換装置２２の故障を検出した場合には開放して、第２群電力変換装置を架線２から切り離す。

フィルタリアクトル１６、２６とフィルタコンデンサ１７、２７は、それぞれの制御群の電力変換装置１２、２２に入力される直流電圧を安定させるように作用する。第１群３極開閉器１４は、第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１との間の３相交流回路に設けられており、第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１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。同様に、第２群３極開閉器２４は、第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１との間の３相交流回路に設けられており、第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機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。

ところで、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、修理を行う車庫まで故障した列車を回送できるようにしなければならないという、鉄道車両としての特殊な技術的要請がある。

本システムの鉄道車両駆動制御装置では、鉄道車両を駆動する電動機として永久磁石電動機を採用している。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電力変換装置を構成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その誘起電圧によって永久磁石電動機から故障した電力変換装置に電流が流れ込み、電力変換装置の損傷をさらに拡大してしまう。またこのとき、永久磁石電動機と電力変換装置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、列車を回送することができなくなる。

このため、例えば、出力電流検出器によって電力変換装置の出力電流の異常を検出するか、又は、直流電圧検出器によってフィルタコンデンサに発生する直流電圧の異常を検出するなどによって、電力変換装置が故障したことを保護機能が検出した場合には、永久磁石電動機と電力変換装置との間の回路を開放するために、３極開閉器１４、２４が設けられている。

電力変換装置と永久磁石電動機との間の３相交流回路の３極開閉器１４、２４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。

つまり、鉄道車両の駆動電動機に永久磁石電動機を適用したシステムにおいては、電力変換装置が故障した場合には、故障した電力変換装置を電源である架線から切り離すために架線と電力変換装置との間の回路（直流側回路）を開放し、かつ、故障した電力変換装置と永久磁石電動機の間の回路（３相交流側回路）を開放する必要がある。
特開２０００−３０８３８８号公報、図５

しかしながら、従来の第１及び第２の鉄道車両駆動制御装置では、故障した電力変換装置と永久磁石電動機との間の回路を開放するために設けた３極開閉器が３相交流回路に対して１個であった。このため、電力変換装置が故障し、かつ、３極開閉器が固渋して開放動作ができない場合には、回転する永久磁石電動機の誘起電圧によって、永久磁石電動機から故障した電力変換装置に電流が流れ込んで電力変換装置の損傷をさらに拡大し、加えて、永久磁石電動機と電力変換装置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して、列車の運転を継続したり回送運転することができなくなるという問題があった。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、鉄道車両の永久磁石電動機を駆動する電力変換装置が故障し、かつ、この電力変換装置と永久磁石電動機との間の交流回路接触器が固渋した場合でも、電力変換装置と永久磁石電動機との間の交流回路を切り離すことを可能にし、これによって、回送時に永久磁石電動機の誘起電圧により停止している電力変換装置が損傷を受けないように保護しながら当該鉄道車両を必要な場所まで回送することのできる鉄道車両駆動制御装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は、鉄道車両の複数台の永久磁石電動機をそれぞれ駆動する電力変換装置の１台が故障した状態では、該当する電力変換装置だけを電源及び永久磁石電動機から切り離すことによって、回送時に永久磁石電動機の誘起電圧により停止している電力変換装置が損傷を受けないように保護しながら、健全な残りの永久磁石電動機を駆動して当該鉄道車両の運転を継続したり、必要な場所まで回送運転することのできる鉄道車両駆動制御装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換して車両を駆動する永久磁石電動機に供給する電力変換装置と、電力変換装置と永久磁石電動機との間の３相交流回路に設けられ、相毎にそれぞれの接点が直列となるように接続された第１及び第２の３極開閉器と、第１及び第２の３極開閉器の投入、開放の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、第１の３極開閉器が固渋して開放動作できないことを検知する固渋検知手段を有し、通常運転時は第２の３極開閉器を投入状態に保持しておき、第１の３極開閉器の開放動作時に、その固渋を検知した場合に第２の３極開閉器を開放動作させる、鉄道車両駆動制御装置である。

請求項２に係る発明は、直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換して車両を駆動する１台の永久磁石電動機に供給する１台の電力変換装置に、電力変換装置と永久磁石電動機との間の各３相交流回路に設けられ、相毎にそれぞれ接点が直列となるように接続された第１及び第２の３極開閉器を組み合わせて１単位の制御群とする複数の制御群と、複数の制御群の第１及び第２の３極開閉器の投入、開放の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、複数の制御群の第１の３極開閉器が固渋して開放動作できないことを検知する固渋検知手段を有し、通常運転時は複数の制御群の第２の３極開閉器を投入状態に保持しておき、複数の制御群のいずれか１つの制御群の第１の３極開閉器の固渋を検知した場合に複数の制御群の全ての第２の３極開閉器を開放動作させる、鉄道車両駆動制御装置である。

請求項３に係る発明は、直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換して車両を駆動する永久磁石電動機に供給する電力変換装置と、直流電源と電力変換装置との間に設けられた直流回路遮断器と、電力変換装置と永久磁石電動機との間の３相交流回路に設けられ、相毎にそれぞれの接点が直列となるように接続された第１及び第２の３極開閉器と、直流回路遮断器、第１及び第２の３極開閉器の投入、開放の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、第１の３極開閉器が固渋して開放動作できないことを検知する固渋検知手段を有し、通常運転時は第２の３極開閉器を投入状態に保持しておき、第１の３極開閉器の固渋を検知した場合に直流回路遮断器を開放動作させると共に、直流回路遮断器の連動接点によって第２の３極開閉器の駆動操作コイルの励磁回路をオフ状態にして第２の３極開閉器を開放動作させる、鉄道車両駆動制御装置である。

請求項４に係る発明は、直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換して、車両を駆動する永久磁石電動機に供給する電力変換装置と、電力変換装置と永久磁石電動機との間の３相交流回路に設けられた３極開閉器と、電力変換装置と永久磁石電動機との間の３相交流回路に設けられ、３極開閉器と相毎に接点が直列となるように接続された手動の３相交流回路開閉器と、を備え、３極開閉器が固渋した場合に、手動の３相交流回路開閉器を操作して電力変換装置と永久磁石電動機との間の３相交流回路の開放を可能にした、鉄道車両駆動制御装置である。

請求項５に係る発明は、直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換する１台の電力変換装置、この電力変換装置で変換された交流電力が供給され、車両を駆動する１台の永久磁石電動機とを組み合わせて１単位の制御群とする複数の制御群と、直流電源と複数の制御群の電力変換装置との共通の直流電源経路に設けられた直流回路遮断器と、直流回路遮断器と各制御群の電力変換装置との間にそれぞれ設けられた直流回路開閉器と、複数の制御群の電力変換装置と永久磁石電動機との間の３相交流回路にそれぞれ設けられた３極開閉器と、３極開閉器と相毎に接点が直列となるように接続された手動の３相交流回路開閉器と、備え、複数の制御群のいずれか１つの電力変換装置の故障時に、この電力変換装置の直流回路開閉器及び３極開閉器を開放し、この３極開閉器が固渋した場合にこれと直列に接続された手動の３相交流回路開閉器の開放操作を可能とし、電力変換装置が健全な制御群によって車両の運転の継続を可能にした、鉄道車両駆動制御装置である。

請求項６に係る発明は、直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換する１台の電力変換装置、この電力変換装置で変換された交流電力が供給され、車両を駆動する１台の永久磁石電動機とを組み合わせて１単位の制御群とする複数の制御群と、直流電源と複数の制御群の電力変換装置との共通の直流電源経路に設けられた直流回路遮断器と、直流回路遮断器と各制御群の電力変換装置との間にそれぞれ設けられた直流回路開閉器と、各制御群の電力変換装置と永久磁石電動機との間の３相交流回路にそれぞれ設けられ、相毎に接点が直列となるように接続された第１及び第２の３極開閉器と、直流回路遮断器、直流回路開閉器、第１及び第２の３極開閉器の投入、開閉動作を制御する制御部と、備え、制御部は、複数の制御群それぞれの第１及び第２の３極開閉器のいずれか一方が固渋して開放動作できないことを検知する固渋検知手段を有し、複数の制御群のいずれか１つの電力変換装置の故障時に、この電力変換装置の直流回路開閉器及びいずれか一方の３極開閉器を開放し、この３極開閉器の固渋を検知した場合にこの３極開閉器と直列のいずれか他方の３開閉器を開放して、他の健全な制御群によって車両の運転の継続を可能にした、鉄道車両駆動制御装置である。

請求項７に係る発明は、ｎを３以上の整数として、直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流に変換して車両を駆動する１台の永久磁石電動機に供給する１台の電力変換装置、ｎ個の接触子を有し、これらの接触子がそれぞれｎ相の交流回路の全ての相に接続された第１のｎ極開閉器、ｎ個の接触子を有し、このうちのｎ−１個の接触子がｎ相交流回路のうちのいずれかｎ−１相に、第１のｎ極開閉器の接触子と直列に接続され、残りの１個の接触子が直流電源と電力変換装置との間の直流回路に接続された第２のｎ極開閉器を１単位の制御群とする複数の制御群と、複数の制御群の第１のｎ極開閉器と第２のｎ極開閉器の投入、開放の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は複数の制御群それぞれの第１のｎ極開閉器が固渋したことを検知する固渋検出手段を有し、通常運転時は複数の制御群の第１及び第２のｎ極開閉器を投入状態に保持しておき、複数の制御群のいずれかの電力変換装置が故障した場合にこの電力変換装置と同一の群の第１のｎ極開閉器を開放すると共に、第１のｎ極開閉器が固渋した場合に、同一制御群の第２のｎ極開閉器を開放し、他の健全な制御群で車両の運転の継続を可能にした、鉄道車両駆動制御装置である。

請求項８に係る発明は、ｎを３以上の整数として、直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流に変換して車両を駆動する１台の永久磁石電動機に供給する１台の電力変換装置、ｎ個の接触子を有し、これらの接触子がそれぞれｎ相の交流回路の全ての相に接続された第１のｎ極開閉器、ｎ個の接触子を有し、このうちのｎ−１個の接触子がｎ相交流回路のうちのいずれかｎ−１相に、第１のｎ極開閉器の接触子と直列に接続され、残りの１個の接触子が直流電源と電力変換装置との間の直流回路に接続された第２のｎ極開閉器を１単位の制御群とする複数の制御群と、複数の制御群の電力変換装置の共通の電源である直流電源と各制御群の電力変換装置との間の直流回路を投入、開放するための直流回路開閉器と、複数の制御群の第１のｎ極開閉器と第２のｎ極開閉器の投入、開放の動作を制御する制御部と、備え、制御部は複数の制御群それぞれの第１のｎ極開閉器が固渋したことを検知する固渋検出手段を有し、通常運転時は直流回路開閉器、複数の制御群の第１及び第２のｎ極開閉器を投入状態に保持しておき、複数の制御群のいずれかの電力変換装置が故障した場合に、直流回路開閉器を開放すると共に、故障した電力変換装置と同一の制御群の第１のｎ極開閉器を開放し、第１のｎ極開閉器が固渋した場合に、同一の制御群の第２のｎ極開閉器を開放する、鉄道車両駆動制御装置である。

請求項１１に係る発明は、直流を任意の電圧と任意の周波数の交流に交換して車両を駆動する電動機に供給する電力変換装置と、前記電力変換装置と前記電力変換装置との間に直列接続された複数の開閉器と、前記複数の開閉器の投入、開放の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記複数の開閉器のうちいずれか一つの開閉器が固渋して開放動作できないことを検知する固渋検知手段を有し、前記固渋検知手段により固渋が検知された場合には、固渋していない前記開閉器を開放動作させることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置である。

本発明は、上記のように構成したことにより、鉄道車両の永久磁石電動機を駆動する電力変換装置が故障し、かつ、この電力変換装置と永久磁石電動機との間の交流回路接触器が固渋した場合でも、電力変換装置と永久磁石電動機との間の交流回路を切り離すことが可能になり、これによって、回送時に永久磁石電動機の誘起電圧により停止している電力変換装置が損傷を受けないように保護しながら当該鉄道車両を必要な場所まで回送することのできる鉄道車両駆動制御装置が提供される。

以下、本発明を図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。

第１の実施の形態

図１は本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１の実施の形態の構成を示す回路図であり、図中、従来装置を示す図３２と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示している。この鉄道車両駆動制御装置は、鉄道車両を駆動する電動機として回転子に永久磁石を用いた永久磁石電動機を適用したシステムである。

同図において、直流電源としての架線１に対して集電器２が接離可能に鉄道車両に装着されている。この集電器２に直流回路遮断器３の電源側が接続され、その負荷側には、直流回路開閉器４を介して、フィルタリアクトル１６の一端が接続されている。このフィルタリアクトル１６の他端と、接地点としてのレール８に接触する車輪７との間に、フィルタコンデンサ１７が接続されている。このフィルタコンデンサ１７の両端を直流電圧の入力端として、電力変換装置１２が接続されると共に、直流電圧検出器１８が接続されている。電力変換装置１２は、それぞれダイオードが逆並列接続された６個のスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｚが３相ブリッジ接続されたものでなっている。この電力変換装置１２は一般にインバータと呼ばれ、３相の交流電圧出力端子を有し、これらの交流電圧出力端子には、３極開閉器１４と、従来装置に対して新たに追加した３極開閉器１５とを介して、鉄道車両を駆動する永久磁石電動機１１が接続されている。以下の説明では、３極開閉器１４を第１の３極開閉器と称し、３極開閉器１５を第２の３極開閉器１５と称することとする。この場合、第１の３極開閉器１４は連動補助接点３１を備え、第２の３極開閉器１５は連動補助接点３２を備えており、これらの連動補助接点３１、３２の各一端が制御回路電源５１に接続され、各他端が制御部１１１に接続されている。また、電力変換装置１２の出力電流を検出するための出力電流検出器１９が設けられている。

上述した直流回路遮断器３、直流回路開閉器４、第１の３極開閉器１４及び第２の３極開閉器１５はそれぞれ駆動操作コイル５３ａ、駆動操作コイル５３ｂ、駆動操作コイル５３ｄ及び駆動操作コイル５３ｅによって開閉が制御される。このうち、駆動操作コイル５３ａは、継電器５４ａの接点を介して、制御回路電源５１と制御回路電源グラウンド５２との間に接続され、駆動操作コイル５３ｂは、継電器５４ｂの接点を介して、制御回路電源５１と制御回路電源グラウンド５２との間に接続されている。同様に、駆動操作コイル５３ｄは、継電器５４ｄの接点を介して、制御回路電源５１と制御回路電源グラウンド５２との間に接続され、駆動操作コイル５３ｅは、継電器５４ｅの接点を介して、制御回路電源５１と制御回路電源グラウンド５２との間に接続されている。以下、説明を簡単にするために、継電器５４ａの接点、継電器５４ｂの接点、継電器５４ｄ及び継電器５４ｅの接点をそれぞれ継電器５４ａ、継電器５４ｂ、継電器５４ｄ及び継電器５４ｅと略記することとする。そして、これらの継電器５４ａ、継電器５４ｂ、継電器５４ｄ及び継電器５４ｅのオン、オフを制御するための制御部１１１を備えている。

図２は制御部１１１に内蔵された固渋検知手段１２１の構成を示す回路図であり、この固渋検知手段１２１は、第１の３極開閉器１４の投入指令信号を入力するＮＯＴ回路と、このＮＯＴ回路の出力を第１の入力、第１の３極開閉器１４の連動補助接点信号を第２の入力とするＡＮＤ回路とを備え、このＡＮＤ回路から第１の３極開閉器１４の固渋検知信号を出力する構成になっている。

上記のように構成された鉄道車両駆動制御装置の第１の実施の形態の動作について、以下に説明する。制御部１１１が継電器５４ａ、継電器５４ｂ、継電器５４ｄ及び継電器５４ｅをオン状態にする。これによって、駆動操作コイル５３ａ、駆動操作コイル５３ｂ、駆動操作コイル５３ｄ及び駆動操作コイル５３ｅに励磁電流が供給され、直流回路遮断器３、直流回路開閉器４、第１の３極開閉器１４及び第２の３極開閉器１５がそれぞれ投入される。これによって、架線１から集電器２で集電された直流電力が、フィルタリアクトル１６及びフィルタコンデンサ１７の直列回路に供給され、集電器２とレール８との間に直流電圧が印加されると共に、フィルタコンデンサ１７の両端に発生した直流電圧が電力変換装置１２に供給される。電力変換装置１２は、６個のスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｚを所定の順序でオン、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相交流電圧に変換して出力する。この３相交流電圧が永久磁石電動機１１に供給される。このとき、永久磁石電動機１１の各端子には線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕが印加され、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相巻線には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。

ここで、直流回路遮断器３は、電力変換装置１２を起動する場合に投入され、架線１と電力変換装置１２とを接続すると共に、電力変換装置１２の故障を検出した場合に開放されて、架線１から故障した電力変換装置１２に流れ込む電流を遮断する。フィルタリアクトル１６とフィルタコンデンサ１７は、電力変換装置１２に入力される直流電圧を安定させる機能を有している。直流回路開閉器４は、電力変換装置１２を起動する場合に投入され、また長時間の停車などで電力変換装置１２を停止する場合に開放されるように、電源である架線１と電力変換装置１２との間の回路の投入、開放を行う。第１の３極開閉器１４は、電力変換装置１２が故障した場合に永久磁石電動機１１と電力変換装置１２との間の３相交流回路を開放するためのものである。制御部１１１は、直流回路遮断器３の投入と開放を行う直流回路遮断器投入指令信号と、直流回路開閉器４の投入と開放を行う直流回路開閉器投入指令信号と、第１の３極開閉器１４の投入と開放、並びに、第２の３極開閉器１５の投入と開放を行う３相交流回路開閉器投入指令信号とを出力する。

なお、図１ではその動作を理解しやすくするために、制御部１１１から出力される信号として、本発明に関係する信号のみ（継電器５４ａ、５４ｂ、５４ｄ、５４ｅを投入する信号のみ）を示している。

電力変換装置１２が健全な場合には、制御装置の制御電源が投入された時点で第２の３極開閉器１５が投入され、電力変換装置１２を起動するとき直流回路遮断器３と直流回路開閉器４と第１の３極開閉器１４が投入され、架線１と電力変換装置１２及び永久磁石電動機１１を接続し、制御装置の主回路を構成する。ここで、直流回路遮断器３は、電力変換装置１２が故障した場合に架線１から流れ込む電流を遮断するためのものであるから、制御装置の制御回路電源が投入された時点で投入する動作としても良い。

長時間停車する場合などで電力変換装置１２を長時間停止する場合には、直流回路開閉器４を開放して、架線１と電力変換装置１２とを切り離す。

また、制御部１１１が出力電流検出器１９によって電力変換装置１２の出力電流の過電流を検出した場合や、直流電圧検出器１８によって電力変換装置１２の直流回路の過電圧を検出した場合には、直流回路開閉器４と第１の３極開閉器１４とを開放して、電力変換装置１２を停止する。

電力変換装置１２の故障を検出した場合には、直流回路遮断器３と直流回路開閉器４を開放して電力変換装置１２の電源である架線１と電力変換装置１２との間の回路を開放すると共に、第１の３極開閉器１４を開放して電力変換装置１２と永久磁石電動機１１との間の回路を開放する。

上述した電力変換装置１２の故障とは、電力変換装置１２を構成しているスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｚが破損するか、又はスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｚをオン、オフ動作させるための回路が破損して、電力変換装置１２が起動できない状態（動作できない状態）の意味である。電力変換装置の故障検出については、例えば、電力変換装置１２の直流電圧に対する直流電圧検出器１８の検出信号と交流出力電流に対する出力電流検出器１９の検出信号を制御部１１１で監視し、異常値を示した場合に故障と判断する。

第１の３極開閉器１４を開放するとき、第１の３極開閉器１４が固渋して開放動作できない場合は、制御部１１１は図２に示すように、それに内蔵された固渋検知手段１２１によって第１の３極開閉器１４の固渋を検知して、第２の３極開閉器１５を開放する。固渋検知手段１２１は、第１の３極開閉器１４の投入指令信号と第１の３極開閉器１４の連動補助接点３１から制御部１１１に入力される第１の３極開閉器１４の連動補助接点信号を比較して、第１の３極開閉器１４の投入指令信号が無いにもかかわらず連動補助接点信号が有る場合に固渋と判断して第１の３極開閉器１４の固渋検知信号を出力する。制御部１１１は固渋検知手段１２１から第１の３極開閉器１４の固渋検知信号が出力されると、第２の３極開閉器１５を開放する。これにより、電力変換装置１２に回転している永久磁石電動機１１から電流が流れ込み続けることを防止することができる。

かくして、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１の実施の形態によれば、電力変換装置１２が故障した場合に、この電力変換装置１２の直流側の回路を開放して架線１から電力変換装置１２へ流れ込む電流を阻止し、かつ、電力変換装置１２と永久磁石電動機１１との間の３相交流回路を開放して永久磁石電動機１１の誘起電圧によって永久磁石電動機１１から電力変換装置１２に流れ込む電流を防止し、回送時に永久磁石電動機１１の誘起電圧により停止している電力変換装置１２が損傷を受けないように保護しながら当該鉄道車両を必要な場所まで回送することができる。

なお、上記の説明では、第１の３極開閉器１４、第２の３極開閉器１５の動作機構がノーマルオープン（操作駆動コイルが無加圧のとき、開閉器が開放状態になる機構）の場合で説明しているが、第１の３極開閉器１４及び第２の３極開閉器１５の動作機構がノーマルクローズ（操作駆動コイルが無加圧のとき、開閉器が投入状態になる機構）の場合は、制御部１１１から出力される３極開閉器の投入指令信号が反転し、信号が無いとき第１の３極開閉器１４及び第２の３極開閉器１５が投入状態となり、信号が有るとき第１の３極開閉器１４及び第２の３極開閉器１５が開放状態となる。

なおまた、上記の実施の形態では、第１の３極開閉器１４が固渋した場合に第２の３極開閉器１５を開放しているが、この関係が逆であってもよく、要は第１の３極開閉器１４及び第２の３極開閉器１５のいずれか一方が固渋した場合にいずれか他方を開放するように構成すれば良い。

第２の実施の形態

図３は本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第２の実施の形態の構成を示す回路図である。上述した第１の実施の形態は、永久磁石電動機１１を駆動するために、フィルタコンデンサ１７、直流電圧検出器１８、電力変換装置１２、３極開閉器１４、第２の３極開閉器１５及び出力電流検出器１９を備えていたが、図３に示した第２の実施の形態はもう一つの永久磁石電動機２１を駆動するために、図１と全く同一に構成されたフィルタコンデンサ２７、直流電圧検出器２８、電力変換装置２２、第１の３極開閉器２４、第２の３極開閉器２５及び出力電流検出器２９を備えている。ここで、理解を容易にするために、永久磁石電動機１１を第１群永久磁石電動機１１、永久磁石電動機２１を第２群永久磁石電動機２１と称し、フィルタコンデンサ１７〜出力電流検出器１９を第１群の構成要素とし、フィルタコンデンサ２７〜出力電流検出器２９を第２群の構成要素として説明することとする。

同図において、直流電源としての架線１に対して集電器２が接離可能に鉄道車両に装着されている。この集電器２に直流回路遮断器３の電源側が接続され、その負荷側には、直流回路開閉器４を介して、フィルタリアクトル１６の一端が接続され、このフィルタリアクトル１６の他端に、第１群永久磁石電動機１１を駆動するための第１群の構成要素と、第２群永久磁石電動機２１を駆動するための第２群の構成要素とが接続されている。

このうち、第１群の構成要素は、フィルタリアクトル１６の他端に一端が接続され、接地点としてのレール８に接触する車輪７に他端が接続された第１群フィルタコンデンサ１７と、この第１群フィルタコンデンサ１７の両端を直流電圧の入力端として、第１群電力変換装置１２が接続されると共に、第１群直流電圧検出器１８が接続されている。第１群電力変換装置１２は、それぞれダイオードが逆並列接続された６個のスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｚが３相ブリッジ接続されたものでなっている。この第１群電力変換装置１２は３相の交流電圧出力端子を有し、これらの交流電圧出力端子には、第１群第１の３極開閉器１４及び第１群第２の３極開閉器１５を介して、第１群永久磁石電動機１１が接続されている。この場合、第１群電力変換装置１２の出力電流を検出するための第１群出力電流検出器１９が設けられている。

同様に、第２群の構成要素は、フィルタリアクトル１６の他端に一端が接続され、接地点としてのレール８に接触する車輪７に他端が接続された第２群フィルタコンデンサ２７と、この第２群フィルタコンデンサ２７の両端を直流電圧の入力端として、第２群電力変換装置２２が接続されると共に、第２群直流電圧検出器２８が接続されている。第２群電力変換装置２２は、それぞれダイオードが逆並列接続された６個のスイッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚが３相ブリッジ接続されたものでなっている。この第２群電力変換装置２２は３相の交流電圧出力端子を有し、これらの交流電圧出力端子には、第２群第１の３極開閉器２４及び第２群第２の３極開閉器２５を介して、第２群永久磁石電動機２１が接続されている。この場合、第２群電力変換装置２２の出力電流を検出するための第２群出力電流検出器２９が設けられている。

そして、この鉄道車両駆動制御装置の開閉器や遮断器を投入、開放するための指令を出力する制御部１１２と、その指令によって動作する駆動操作コイル５３ａ、５３ｂ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆ、５３ｇと、継電器５４ａ、５４ｂ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆ、５４ｇと、第１群第１の３極開閉器１４、第１群第２の３極開閉器１５、第２群第１の３極開閉器２４、第２群第２の３極開閉器２５の各動作状態を制御部１１２に伝達するための各開閉器に連動する連動補助接点３１、３２、３３、３４とを備えている。

この場合、制御回路電源５１と制御回路電源グラウンド５２との間に、直流回路遮断器３の駆動操作コイル５３ａと継電器５４ａの直列接続回路、直流回路開閉器４の駆動操作コイル５３ｂと継電器５４ｂとの直列接続回路、第１群第１の３極開閉器１４の駆動操作コイル５３ｄと継電器５４ｄとの直列接続回路、第２群３極開閉器２４の駆動操作コイル５３ｆと継電器５４ｆとの直列接続回路、第１群第２の３極開閉器１５の駆動操作コイル５３ｅ及び第２群第２の３極開閉器２５の駆動操作コイル５３ｇの並列接続回路と継電器５４ｅとの直列接続回路が並列に接続されている。

図４は制御部１１２が内蔵する固渋検知手段１２２の構成を示す回路図であり、この固渋検知手段１２２は、第１群第１の３極開閉器１４の投入指令信号を入力するＮＯＴ回路と、このＮＯＴ回路の出力を第１の入力、第１群第１の３極開閉器１４の連動補助接点信号を第２の入力とするＡＮＤ回路と、第２群第１の３極開閉器２４の投入指令信号を入力するＮＯＴ回路と、このＮＯＴ回路の出力を第１の入力、第２群第１の３極開閉器２４の連動補助接点信号を第２の入力とするＡＮＤ回路と、これら２つのＡＮＤ回路の出力の論理和をとって第１の３極開閉器１４及び２４の少なくとも一方の固渋検知信号を出力するＯＲ回路とで構成されている。

次に、上記のように構成された鉄道車両駆動制御装置の第２の実施の形態の動作について、以下に説明する。制御部１１２が直流回路遮断器３に対する投入指令信号を出力すると継電器５４ａがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ａが励磁されて直流回路遮断器３が投入され、直流回路開閉器４に対する投入指令信号を出力すると継電器５４ｂがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｂが励磁されて直流回路開閉器４が投入される。

また、制御部１１２が、第１群第１の３極開閉器１４に対する投入指令を出力すると継電器５４ｄがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｄが励磁されて第１群第１の３極開閉器１４が投入され、第２群第１の３極開閉器２４に対する投入指令を出力すると継電器５４ｆがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｆが励磁されて第２群第１の３極開閉器２４が投入される。さらに、第１群第２の３極開閉器１５及び第２群第２の３極開閉器２５に対する投入指令を出力すると、継電器５４ｅがオン状態にされ、第１群第２の３極開閉器１５及び第２群第２の３極開閉器２５が投入される。

第１群電力変換装置１２及び第２群電力変換装置２２を起動する場合、直流回路開閉器４が投入され、第１群フィルタコンデンサ１７と第２群フィルタコンデンサ２７が充電される。直流回路開閉器４は、長時間の停車などで第１群電力変換装置１２及び第２群電力変換装置２２を停止する場合に開放される。

第１群フィルタコンデンサ１７の充電によりその両端に直流電圧が発生すると、第１群電力変換装置１２は、６個のスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｚを所定の順序でオン、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相交流電圧に変換して出力する。この３相交流電圧が第１群永久磁石電動機１１に供給される。このとき、第１群永久磁石電動機１１の各端子には線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕが印加され、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相巻線には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。

これと同様に、第２群フィルタコンデンサ２７の充電によりその両端に直流電圧が発生すると、第２群電力変換装置２２は、６個のスイッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚを所定の順序でオン、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相交流電圧に変換して出力する。この３相交流電圧が第２群永久磁石電動機２１に供給される。このとき、第１群永久磁石電動機１１の各端子には線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕが印加され、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相巻線には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。

ここで、直流回路遮断器３は、機能的には開閉器の一種であるが、鉄道車両駆動制御装置の制御回路電源が投入されたときに投入され、架線１と第１群電力変換装置１２及び第２群電力変換装置２２とを接続すると共に、制御部１１２が第１群電力変換装置１２又は第２群電力変換装置２２の故障を検出した場合に開放して、架線１から故障した電力変換装置に流れ込む電流を遮断する。

フィルタリアクトル１６と、第１群フィルタコンデンサ１７及び第２群フィルタコンデンサ２７は、それぞれの制御群の電力変換装置１２、２２に入力される直流電圧を安定させるように作用する。第１群第１の３極開閉器１４は、第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１との間の３相交流回路に設けられており、第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１との間の３相交流回路を投入、開放する。同様に、第２群３極開閉器２４は、第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１との間の３相交流回路に設けられており、第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１との間の３相交流回路を投入、開放する。

ここで、制御部１１２が第１群第１の３極開閉器１４を開放するとき、この第１群第１の３極開閉器１４が固渋して開放動作できない場合は、制御部１１２は図４に示すように制御部１１２に内蔵された固渋検知手段１２２によって第１群第１の３極開閉器１４の固渋を検知する。この場合、固渋検知手段１２２は、第１群第１の３極開閉器１４の投入指令信号と第１群第１の３極開閉器１４の連動補助接点３１から入力される第１群第１の３極開閉器１４の連動補助接点信号とを比較して、第１群第１の３極開閉器１４の投入指令信号が無いにもかかわらず連動補助接点信号が有る場合に固渋と判断して第１群第１の３極開閉器１４の固渋検知信号を出力する。制御部１１２は固渋検知手段１２２から３極開閉器の固渋検知信号が出力されると、第１群第２の３極開閉器１５及び第２群第２の３極開閉器２５を開放して第１群および第２群の第２の３極開閉器１５、２５を開放する。

また、制御部１１２が第２群第１の３極開閉器２４を開放するとき、この第２群第１の３極開閉器２４が固渋して開放動作できない場合は、制御部１１２は図４に示すように制御部１１２に内蔵された固渋検知手段１２２によって第２群第１の３極開閉器２４の固渋を検知する。この場合、固渋検知手段１２２は、第２群第１の３極開閉器２４の投入指令信号と第２群第１の３極開閉器２４の連動補助接点３３から入力される第２群第１の３極開閉器２４の連動補助接点信号とを比較して、第２群第１の３極開閉器２４の投入指令信号が無いにもかかわらず連動補助接点信号が有る場合に固渋と判断して第２群第１の３極開閉器２４の固渋検知信号を出力する。制御部１１２は固渋検知手段１２２から３極開閉器の固渋検知信号が出力されると、第２群第２の３極開閉器２５及び第１群第２の３極開閉器１５を開放して第２群および第１群の第２の３極開閉器２５、１５を開放する。

かくして、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な効果が得られる。

なお、図３に示した第２の実施の形態では、１台の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３の構成にさらに制御群として第３群、第４群を追加した構成となる。これは制御群の数が増加するのみで、本発明の実施の形態における各部の動作は同様である。

また、上記の説明では、３極開閉器１４、１５、２４、２５の動作機構がノーマルオープンの場合で説明しているが、３極開閉器１４、１５、２４、２５の動作機構がノーマルクローズの場合は、制御部１１２から出力される３極開閉器１４、１５、２４、２５の投入指令信号が反転し、信号が無いとき３極開閉器１４、１５、２４、２５が投入状態となり、信号が有るとき３極開閉器１４、１５、２４、２５が開放状態となる。その他の部分の動作は第１の実施の形態で説明したと同様であるのでその説明を省略する。

なおまた、上記の実施の形態では、第１の３極開閉器１４、２４が固渋した場合に第２の３極開閉器１５、２５を開放しているが、この関係が逆であってもよく、要は第１の３極開閉器１４、２４及び第２の３極開閉器１５、２５のいずれか一方が固渋した場合にいずれか他方を開放するように構成すれば良い。

さらにまた、上記の実施の形態では、フィルタコンデンサ１７、２７を第１群と第２群おのおのが有している構成としているが、第１群と第２群の共通の構成要素として回路を構成し、フィルタコンデンサ１７の１個としても良い。

同様に、上記の実施の形態では、直流電圧検出器１８、２８を第１群と第２群おのおのが有している構成としているが、第１群と第２群の共通の構成要素として回路を構成し、直流電圧検出器１８の１個としても良い。

第３の実施の形態

次に、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第３の実施の形態について説明する。図５は第３の実施の形態の構成を示す回路図であり、図中、第１の実施の形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施の形態は、第１の実施の形態を構成する継電器５４ｅの代わりに、直流回路遮断器３の連動補助接点３ｅが駆動操作コイル５３ｅと直列に接続された点、制御部１１３が第２の３極開閉器１５を投入、開放するための指令を出力しないようにした点が第１の実施の形態と構成を異にし、これ以外は全て第１の実施の形態と同一に構成されている。

上記のように構成された第３の実施の形態の動作について、特に、第１の実施の形態と構成を異にする部分を中心にして以下に説明する。電力変換装置１２が健全な場合には、この電力変換装置１２を起動するとき直流回路遮断器３が投入され、直流回路遮断器３の連動補助接点３ｅによって第２の３極開閉器１５の駆動操作コイル５３ｅに制御回路電圧が供給されて第２の３極開閉器１５が投入される。また、電力変換装置１２を起動するとき直流回路開閉器４と第１の３極開閉器１４が投入され、架線１と電力変換装置１２が接続され、さらに、電力変換装置１２と永久磁石電動機１１とが接続される。

電力変換装置１２の故障を検出した場合には、直流回路開閉器４が開放されて、架線１と電力変換装置１２との間の回路が開放されると共に、第１の３極開閉器１４が開放されて、電力変換装置１２と永久磁石電動機１１の間の回路を開放する。

制御部１１３が第１の３極開閉器１４を開放するとき、第１の３極開閉器１４が固渋して開放動作できない場合は、制御部１１３は図２に示すように固渋検知手段１２１によって第１の３極開閉器１４の固渋を検知して、直流回路遮断器３を開放する。このとき、直流回路遮断器３の連動補助接点３ｅによって駆動操作コイル５３ｅが非励磁状態になって第２の３極開閉器１５を開放する。

かくして、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な効果が得られる。また、第１の実施の形態で用いた継電器５４ｅの代わりに直流回路遮断器３の連動補助接点３ｅを用いるので、構成が簡易化されるという効果も得られる。

第４の実施の形態

次に、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第４の実施の形態について説明する。図６は第４の実施の形態の構成を示す回路図であり、図中、第１の実施の形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施の形態は、第１の実施の形態を構成する第２の３極開閉器１５の代わりに、手動３相交流回路開閉器６１を用いたものであり、これによって、図１に示した連動補助接点３２、駆動操作コイル５３ｅ及び継電器５４ｅが除去され、制御部１１４が直流回路遮断器３、直流回路開閉器４及び３極開閉器１４の投入、開放の指令のみを出力するようにした点、図７に示すように制御部１１４を構成する固渋検知手段１２４が固渋検知信号を出力したとき、表示灯などで列車（鉄道車両）の乗務員に通知するするようにした点が第１の実施の形態と構成を異にし、これ以外は第１の実施の形態と全て同一に構成されている。

上記のように構成され第４の実施の形態の動作について、特に、第１の実施の形態と構成を異にする部分を中心にして以下に説明する。電力変換装置１２が健全な場合は手動３相交流回路開閉器６１は投入状態にあり、電力変換装置１２を起動するとき制御部１１４によって直流回路遮断器３と直流回路開閉器４と３極開閉器１４が投入され、架線１と電力変換装置１２、電力変換装置１２と永久磁石電動機１１とを接続する。なお、直流回路遮断器３は、第１の実施の形態と同様に、制御装置の制御回路電源が投入された時点で投入する動作としても良い。

電力変換装置１２の故障を検出した場合には、制御部１１４は直流回路遮断器３及び直流回路開閉器４を開放して電力変換装置１２の電源である架線１と電力変換装置１２との間の回路を開放すると共に、３極開閉器１４を開放して電力変換装置１２と永久磁石電動機１１との間の回路を開放する。

制御部１１４が３極開閉器１４を開放するとき、３極開閉器１４が固渋して開放動作できない場合は、図７に示すように制御部１１４を構成する固渋検知手段１２４によって３極開閉器１４の固渋を検知して、列車（鉄道車両）の乗務員に対して例えば表示灯などで通知する。乗務員は、手動３相交流回路開閉器６１を操作して開放し、電力変換装置１２と永久磁石電動機１１との間の３相交流回路を切り離す。

かくして、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な効果が得られる。

なお、図６では手動３相交流回路開閉器６１は３極開閉器１４と永久磁石電動機１１との間に設けているが、この手動３相交流回路開閉器６１は３極開閉器１４が固渋した場合に電力変換装置１２と永久磁石電動機１１との間の３相交流回路を切り離す目的で設けるものであるから、出力電流検出器１９と３極開閉器１４との間に設けても、また電力変換装置１２と出力電流検出器１９との間に設けても良い。

第５の実施の形態

次に、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第５の実施の形態について説明する。図８は第５の実施の形態の構成を示す回路図であり、図中、第２の実施の形態を示す図３と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施の形態は、第２の実施の形態を構成する第１群第２の３極開閉器１５の代わりに、第１群手動３相交流回路開閉器６１を用い、第２群第２の３極開閉器２５の代わりに第２群手動３相交流回路開閉器６２を用いた点、第２の実施の形態では第１群と第２群に共用した直流回路開閉器４を第１群に含ませ、これと同様な機能の直流回路開閉器９を第２群に設けた点、また、第２の実施の形態では第１群と第２群に共用したフィルタリアクトル１６を第１群に含ませ、これと同様な機能のフィルタリアクトル２６を第２群に設けた点、さらに、第１群手動３相交流回路開閉器６１及び第２群手動３相交流回路開閉器６２を設けたことに対応して、継電器５４ｅ、駆動操作コイル５３ｅ及び駆動操作コイル５３ｇを除去した点、並びに、直流回路開閉器９を付加したことに対応して、制御部１１５がその投入、開放を制御するために、継電器５４ｈと直流回路開閉器９の駆動操作コイル５３ｈとの直列接続回路を制御回路電源５１及び制御回路電源グラウンド５２間に接続した点が図２に示した第２の実施の形態と構成を異にし、これ以外は全て図２に示した第２の実施の形態と同一に構成されている。

図９は制御部１１５が内蔵する固渋検知手段１２５の詳細を示す回路図であり、この固渋検知手段１２５は、第１群３極開閉器１４の投入指令信号を入力するＮＯＴ回路と、このＮＯＴ回路の出力を第１の入力、第１群３極開閉器１４の連動補助接点信号を第２の入力ととしてその論理積条件が成立したとき第１群３極開閉器１４の固渋検知信号を出力するＡＮＤ回路と、第２群３極開閉器２４の投入指令信号を入力するＮＯＴ回路と、このＮＯＴ回路の出力を第１の入力、第２群３極開閉器２４の連動補助接点信号を第２の入力としてその論理積条件が成立したとき第２群３極開閉器２４の固渋検知信号を出力するＡＮＤ回路とで構成されている。各ＡＮＤ回路から固渋検知信号が出力されたとき、固渋発生を列車（鉄道車両）の乗務員に対して例えば表示灯などで通知する。

次に、直流回路開閉器４を第１群直流回路開閉器４とし、直流回路開閉器９を第２群直流回路開閉器９として、第５の実施の形態の動作について、特に、第２の実施の形態と構成を異にする部分を中心にして以下に説明する。

第１群電力変換装置１２及び第２群電力変換装置２２が健全な場合は第１群手動３相交流回路開閉器６１及び第２群手動３相交流回路開閉器６２は投入状態にあり、制御部１１５は、第１群電力変換装置１２及び第２群電力変換装置２２を起動するとき、直流回路遮断器３、第１群直流回路開閉器４及び第１群３極開閉器１４、第２群直流回路開閉器９及び第２群３極開閉器２４を投入するような指令を、継電器５４ａ、５４ｂ、５４ｈ、５４ｄ、５４ｆに加えてこれらをオン状態にし、これによって、駆動操作コイル５３ａ、５３ｂ、５３ｈ、５３ｄ、５３ｆを励磁する。ここで、直流回路遮断器３は、本発明の第１の実施の形態と同様に、制御装置の制御回路電源が投入された時点で投入する動作としても良い。

制御部１１５が第１群電力変換装置１２の故障を検出した場合には、直流回路遮断器３と第１群直流回路開閉器４を開放して第１群電力変換装置１２の電源である架線１と第１群電力変換装置１２との間の回路を開放するとともに、第１群３極開閉器１４を開放して第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１との間の回路を開放する。このとき直流回路遮断器３が開放されるため、健全な第２群電力変換装置２２も一旦停止する。

制御部１１５が第２群電力変換装置２２の故障を検出した場合には、直流回路遮断器３と第２群直流回路開閉器９を開放して第２群電力変換装置２２の電源である架線１と第２群電力変換装置２２との間の回路を開放するとともに、第２群第１の３極開閉器２４を開放して第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１との間の回路を開放する。このとき直流回路遮断器３が開放されるため、健全な第１群電力変換装置１２も一旦停止する。

制御部１１５が第１群３極開閉器１４を開放するとき、この第１群３極開閉器１４が固渋して開放動作できない場合は、制御部１１５は図９に示すように固渋検知手段１２５によって第１群３極開閉器１４の固渋を検知して、列車（鉄道車両）の乗務員に対して例えば表示灯などで通知する。乗務員は、第１群手動３相交流回路開閉器６１を操作して開放し、故障した第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１との間の３相交流回路を切り離す。故障した第１群電力変換装置１２を切り離した後、健全な残りの第２群電力変換装置２２を再起動させる場合には、直流回路遮断器３と第２群直流回路開閉器９と第２群３極開閉器２４を投入して起動する。

同様に、制御部１１５が第２群３極開閉器２４を開放するとき、この第２群３極開閉器２４が固渋して開放動作できない場合は、制御部１１５は図９に示すように固渋検知手段１２５によって第２群３極開閉器２４の固渋を検知して、列車（鉄道車両）の乗務員に対して例えば表示灯などで通知する。乗務員は、第２群手動３相交流回路開閉器６２を操作して開放し、故障した第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１との間の３相交流回路を切り離す。故障した第２群電力変換装置２２を切り離した後、健全な残りの第１群電力変換装置１２を再起動させる場合には、直流回路遮断器３と第１群直流回路開閉器４と第１群３極開閉器１４を投入して起動する。

図８では手動３相交流回路開閉器６１、６２はそれぞれ３極開閉器１４、２４と永久磁石電動機１１、２１との間に設けているが、手動３相交流回路開閉器６１、６２は各制御群の３極開閉器１４、２４が固渋した場合に電力変換装置１２、２２と永久磁石電動機１１、２１との間のそれぞれの３相交流回路を切り離す目的で設けるものであるから、それぞれの制御群の出力電流検出器１９、２９と３極開閉器１４、２４との間に設けても、またそれぞれの制御群の電力変換装置１２、２２と出力電流検出器１９、２９との間に設けても良い。

この構成により、第１群電力変換装置１２が故障した場合には、第１群電力変換装置１２と架線１および第１群永久磁石電動機１１との間の回路を切り離して、残りの健全な第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１によって、列車（鉄道車両）の運転を継続することができる。逆に、第２群電力変換装置２２が故障した場合には、第２群電力変換装置２２と架線１および第２群永久磁石電動機２１との間の回路を切り離して、残りの健全な第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１によって、列車（鉄道車両）の運転を継続することができる。

図８に示した本発明の第５の実施の形態では、１台の制御装置１１５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８の構成にさらに制御群として第３群、第４群を追加した構成となる。これは制御群の数が増加するのみで、本発明の実施の形態における各部の動作は同様である。

また、上記の説明では、３極開閉器１４、２４の動作機構がノーマルオープン（操作駆動コイルが無加圧のとき、開閉器が開放状態になる機構）の場合で説明している。３極開閉器１４、２４の動作機構がノーマルクローズ（操作駆動コイルが無加圧のとき、開閉器が投入状態になる機構）の場合は、制御部１１５から出力される３極開閉器投入指令信号が反転し、信号が無いとき３極開閉器１４、２４が投入状態となり、信号が有るとき３極開閉器１４、２４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上記の説明と同様である。

さらに、図８では制御部１１５は複数の制御群に対して制御部が１つである構成を示したが、制御部を、第１群に関係する入出力信号を有する第１群制御部と、第２群に関係する入出力信号を有する第２群制御部と、共通構成要素である直流回路遮断器３の投入、開放機能を持つ共通制御部とに分割して設けた構成としても良い。

第６の実施の形態

次に、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第６の実施の形態について説明する。図１０は第６の実施の形態の構成を示す回路図であり、図中、第２の実施の形態を示す図３と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施の形態は、第１群電力変換装置１２が故障した場合にはこれを切り離して、残りの健全な第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１によって、列車の運転を継続し、逆に、第２群電力変換装置２２が故障した場合にはこれを切り離して、残りの健全な第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１によって、列車の運転を継続しようとするものである。

そこで、図３に示した第２の実施の形態では第１群と第２群に共用した直流回路開閉器４、フィルタリアクトル１６を第１群のみの構成要素とし、第２群の構成要素として新たに第２群直流回路開閉器９、フィルタリアクトル２６を設けた点、図３に示した第２の実施の形態では継電器５４ｅに対して、第１群第２の３極開閉器１５の駆動操作コイル５３ｅ及び第２群第２の３極開閉器２５の駆動操作コイル５３ｇの並列接続回路を接続したが、本実施の形態では第２群第２の３極開閉器２５の駆動操作コイル５３ｇを独立に駆動するべく、これに継電器５４ｇを直列にして制御回路電源５１と制御回路電源グラウンド５２との間に接続した点、制御部１１６が継電器５４ｅと継電器５４ｇとに独立に投入、開放の指令を加えるようにした点が図２に示した第２の実施の形態と構成を異にし、これ以外は全て図２に示した第２の実施の形態と同一に構成されている。

次に、第６の実施の形態について、特に、図３に示す第２の実施の形態と構成を異に部分を中心にして以下に説明する。

第１群電力変換装置１２及び第２群電力変換装置２２が健全な場合にこれらの電力変換装置を駆動するとき、直流回路遮断器３、第１群直流回路開閉器４及び第２群直流回路開閉器９、第１群第１の３極開閉器１４及び第１群第２の３極開閉器１５、第２群第１の３極開閉器２４及び第２群第２の３極開閉器２５が投入される。ここで、直流回路遮断器３は、電力変換装置１２、２２が故障した場合に架線１から流れ込む電流を遮断するためのものであるから、制御装置の制御回路電源が投入された時点で投入する動作としても良い。

長時間停車する場合などで電力変換装置１２、２２を長時間停止する場合には、第１群直流回路開閉器４及び第２群直流回路開閉器９を開放して、架線１と電力変換装置１２、２２を切り離す。

第１群出力電流検出器１９によって制御部１１６が第１群電力変換装置１の出力電流の過電流を検出した場合や、第１群直流電圧検出器１８によって制御部１１６が第１群電力変換装置１２の直流回路の過電圧を検出した場合には、第１群直流回路開閉器４と、第１群第１の３極開閉器１４を開放して、第１群電力変換装置１２を停止させる。

また、第２群出力電流検出器２９によって制御部１１６が第２群電力変換装置２２の出力電流の過電流を検出した場合や、第２群直流電圧検出器２８によって制御部１１６が第２群電力変換装置２２の直流回路の過電圧を検出した場合には、第２群直流回路開閉器９と、第２群第１の３極開閉器２４を開放して、第２群電力変換装置２４を停止させる。

制御部１１６が第１群電力変換装置１２の故障を検出した場合には、直流回路遮断器３及び第１群直流回路開閉器４を開放して架線１と第１群電力変換装置１２との間の回路を開放すると共に、第１群第１の３極開閉器１４を開放して第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１との間の回路を開放する。このとき直流回路遮断器３が開放されるため、健全な第２群電力変換装置２２も一旦停止する。

制御部１１６が第２群電力変換装置２２の故障を検出した場合には、直流回路遮断器３及び第２群直流回路開閉器９を開放して架線１と第２群電力変換装置２２との間の回路を開放すると共に、第２群第１の３極開閉器２４を開放して第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１との間の回路を開放する。このとき直流回路遮断器３が開放されるため、健全な第１群電力変換装置１２も一旦停止する。

第１群３極開閉器１４、１５はそれぞれの駆動操作コイルの制御回路が独立した構成になっているので、第１群第１の３極開閉器１４が固渋した場合に第１群第２の３極開閉器１５を開放するが、この代わりに、第１群第１の３極開閉器１４と第１群第２の３極開閉器１５の関係を逆にして、第１群第２の３極開閉器１５を先に開放し、この第１群第２の３極開閉器１５が固渋した場合に第１群第１の３極開閉器１４を開放することもできる。

同様に、第２群３極開閉器２４、２５はそれぞれの駆動操作コイルの制御回路が独立した構成になっているので、第２群第１の３極開閉器２４が固渋した場合に第２群第２の３極開閉器２５を開放するが、この代わりに、第２群第１の３極開閉器２４と第２群第２の３極開閉器２５の関係を逆にして、第２群第２の３極開閉器２５を先に開放し、この第２群第２の３極開閉器２５が固渋した場合に第２群第１の３極開閉器２４を開放することもできる。

図１１は第１群第１の３極開閉器１４が固渋した場合に第１群第２の３極開閉器１５を開放し、第１群第２の３極開閉器１５を先に開放し、この第１群第２の３極開閉器１５が固渋した場合に第１群第１の３極開閉器１４を開放するための第１群３相交流回路開閉器の固渋検知信号発生部と、第２群第１の３極開閉器２４が固渋した場合に第２群第２の３極開閉器２５開放し、第２群第２の３極開閉器２５を先に開放し、この第２群第２の３極開閉器２５が固渋した場合に第２群第１の３極開閉器２４を開放するための第２群３相交流回路開閉器の固渋検知信号発生部とを示した固渋検知手段１２６の詳細な構成を示した回路図である。

次に、故障した第１群電力変換装置１２を切り離した後、健全な残りの第２群電力変換装置２２を再起動させる場合には、直流回路遮断器３、第２群直流回路開閉器９、第２群第１の３極開閉器２４及び第２群第２の３極開閉器２５を投入して起動する。これとは反対に、故障した第２群電力変換装置２２を切り離した後、健全な残りの第１群電力変換装置１２を再起動させる場合には、直流回路遮断器３、第１群直流回路開閉器４、第１群第１の３極開閉器１４及び第１群第２の３極開閉器１５を投入して起動する。

この構成により、第１群電力変換装置１２が故障した場合には、第１群電力変換装置１２と架線１及び第１群永久磁石電動機１１との間の回路を切り離して、残りの健全な第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１によって、列車の運転を継続することができる。また、第２群電力変換装置２２が故障した場合には、第２群電力変換装置２２と架線１及び第２群永久磁石電動機２１との間の回路を切り離して、残りの健全な第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１によって、列車の運転を継続することができる。

なお、図１０に示した本発明の第６の実施の形態では、１台の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の構成にさらに制御群として第３群、第４群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、本発明の実施の形態における各部の動作は同様である。

さらに、上記の説明では、３極開閉器１４、１５、２４、２５の動作機構がノーマルオープン（操作駆動コイルが無加圧のとき、開閉器が開放状態になる機構）の場合で説明している。３極開閉器１４、１５、２４、２５の動作機構がノーマルクローズ（操作駆動コイルが無加圧のとき、開閉器が投入状態になる機構）の場合は、制御部１１６から出力される３極開閉器の投入指令信号が反転し、信号が無いとき３極開閉器１４、１５、２４、２５が投入状態となり、信号が有るとき３極開閉器１４、１５、２４、２５が開放状態となる。その他の部分の動作は上記の説明と同様である。

さらに、図１０では制御部１１６は複数の制御群に対して制御部が１つであるとして説明しているが、制御部を、第１群に関係する入出力信号を有する第１群制御部と、第２群に関係する入出力信号を有する第２群制御部と、共通構成要素である直流回路遮断器６の投入、開放機能を有する共通制御部とに分割して設けた構成としても良い。

第７の実施の形態

次に、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第７の実施の形態について説明する。第６の実施の形態として図１１に示した固渋検知手段１２６は、第１群第１の３極開閉器１４、第１群第２の３極開閉器１５、第２群第１の３極開閉器２４、第２群第２の３極開閉器２５毎に、投入指令信号と連動補助接点信号とを比較して第１群３相交流回路開閉器の固渋検知信号と、第２群３相交流回路開閉器の固渋検知信号とを出力したが、第１群電力変換装置１２の故障を検出したとき、第１群第１の３極開閉器１４及び第１群第２の３極開閉器１５の両方を開放し、同じく、第２群電力変換装置２２の故障を検出したとき、第２群第１の３極開閉器２４及び第２群第２の３極開閉器２５の両方を開放する構成であれば、図１２に示したように、連動補助接点３１及び３２の並列接続回路の一端を制御回路電源５１に接続し、連動補助接点３３及び３４の並列接続回路を制御回路電源５１に接続し、固渋検知手段１２７は第１群電力変換装置１２の故障時に制御回路電源５１の電圧が印加された状態で第１群３極開閉器の固渋を検知し、第２群電力変換装置２２の故障時に制御回路電源５１の電圧が印加された状態で第２群３極開閉器の固渋を検知することもできる。これによって、図１１を用いて説明したと同様な制御が可能となる。

図１３は図１２に示した固渋検出手段１２７を含む制御部１１７の変形例を示す回路図である。同図において、制御部１１７に内蔵される固渋検知手段１２７は、第１群３極開閉器の連動補助接点信号をＡＮＤ回路の第１の入力、第１群第１の３極開閉器１４及び第１群第２の３極開閉器１５の各投入指令信号をそれぞれＮＯＴ回路を介してＡＮＤ回路の第２及び第３の入力として、このＡＮＤ回路から第１群３極開閉器の固渋検知信号とし、さらに、第２群３極開閉器の連動補助接点信号をもう一つのＡＮＤ回路の第１の入力、第２群第１の３極開閉器２４及び第２群第２の３極開閉器２５の各投入指令信号をそれぞれＮＯＴ回路を介してこのＡＮＤ回路の第２及び第３の入力として、このＡＮＤ回路から第２群３極開閉器の固渋検知信号としても図１１を用いて説明したと同様な制御ができる。

第８の実施の形態

次に、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第８の実施の形態について、構成が同一で動作が異なる図１０を参照して説明することとする。第８の実施の形態は、直流回路遮断器３と第１群直流回路開閉器４と第２群直流回路開閉器９の動作が異なっており、第１群直流回路開閉器４と第２群直流回路開閉器９はそれぞれの制御群の電力変換装置１２、２２が故障した場合に架線１とそれぞれの電力変換装置１２、２２との間の回路を開放する目的でのみ使用される。

第１群電力変換装置１２及び第２群電力変換装置２２が健全な場合は、制御装置の制御回路電源が投入された時点で第１群直流回路開閉器４と第２群直流回路開閉器９が投入され、電力変換装置１２、２２を起動するとき直流回路遮断器３と第１群３極開閉器１４、１５と、第２群３極開閉器２４、２５が投入され、制御装置の回路を構成する。

長時間停車する場合などで電力変換装置１２、２２を長時間停止する場合には、直流回路遮断器３を開放して、架線１と電力変換装置１２、２２を切り離す。

第１群出力電流検出器第１群出力電流検出器１９によって制御部１１６が第１群電力変換装置１２の出力電流の過電流を検出した場合や、第１群直流電圧検出器１８によって制御部１１６が第１群電力変換装置１２の直流回路の過電圧を検出した場合には、直流回路遮断器３と第１群３極開閉器１４、１５を開放して、第１群電力変換装置１を停止する。このとき直流回路遮断器３が開放されるため、第２群電力変換装置２２も一旦停止する。

また、第２群出力電流検出器２８によって制御部１１６が第２群電力変換装置２２の出力電流の過電流を検出した場合や、第２群直流電圧検出器２９によって制御部１１６が第２群電力変換装置２２の直流回路の過電圧を検出した場合には、直流回路遮断器３と第２群３極開閉器２４、２５を開放して、第２群電力変換装置２２を停止する。このとき直流回路遮断器３が開放されるため、第１群電力変換装置１２も一旦停止する。

制御部１１６が第１群電力変換装置１２の故障を検出した場合には、直流回路遮断器３と第１群直流回路開閉器４を開放して架線１と第１群電力変換装置１２との間の回路を開放すると共に、第１群３極開閉器１４、１５を開放して第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１の間の回路を開放する。このとき直流回路遮断器３が開放されるため、第２群電力変換装置２２も一旦停止する。

また制御部１１６が第２群電力変換装置２２の故障を検出した場合には、直流回路遮断器３と第２群直流回路開閉器９を開放して架線１と第２群電力変換装置２２との間の回路を開放するとともに、第２群３極開閉器２４、２５を開放して第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１の間の回路を開放する。このとき直流回路遮断器３が開放されるため、第１群電力変換装置１２も一旦停止する。

第１群３極開閉器１４、１５はそれぞれの駆動操作コイルの制御回路が独立した構成になっているので、一方が固渋しても直列に構成されている他方の３極開閉器で第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１との間の３相交流回路を開放できる。制御部１１６が第１群３極開閉器１４、１５を開放するとき、第１群３極開閉器１４、１５のいずれかが固渋して開放動作できない場合は、制御部１１７は図１２と図１３に示すように制御部１１７に内蔵された固渋検知手段１２７によって第１群３極開閉器１４、１５のいずれかの固渋を検知する。制御部１１７は固渋検知手段１２７から第１群３極開閉器の固渋検知信号が出力されると、３極開閉器が固渋した第１群の直流回路開閉器４を開放状態に保持して第１群の回路を架線１からも切り離す。

同様に、第２群３極開閉器２４、２５はそれぞれの駆動操作コイルの制御回路が独立した構成になっているので、一方が固渋しても直列に構成されている他方の３極開閉器で第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１との間の３相交流回路を開放できる。制御部１１６が第２群３極開閉器１４を開放するとき、第２群３極開閉器２４、２５のいずれかが固渋して開放動作できない場合は、制御部５は図１１又は図１２と図１３に示すように制御部１１６又は１１７に内蔵された固渋検知手段１２６又は１２７によって第２群３極開閉器２４、２５のいずれかの固渋を検知する。制御部１１７は固渋検知手段１２７から第２群３極開閉器の固渋検知信号が出力されると、３極開閉器が固渋した第２群の直流回路開閉器９を開放状態に保持して第２群の回路を架線１からも切り離す。

その他の構成要素の動作は第７の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置と同様である。これによって、図１１を用いて説明したと同様な効果が得られる。

上述した第８の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の説明では、第１群直流回路開閉器４と第２群直流回路開閉器９の動作機構がノーマルオープンの場合で説明している。第１群直流回路開閉器４と第２群直流回路開閉器９の動作機構がノーマルクローズの場合は、制御部１１６又は１１７から出力されるそれぞれの直流回路開閉器投入指令信号が反転し、信号が無いとき各直流回路開閉器４、９が投入状態となり、信号が有るとき各直流回路開閉器４、９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上記の説明と同様である。

さらに、図１０では制御部１１６は複数の制御群に対して制御部が１つである図として記載しているが、制御部を、第１群に関係する入出力信号を有する第１群制御部と、第２群に関係する入出力信号を有する第２群制御部と、共通構成要素である直流回路遮断器３の投入、開放機能を有する共通制御部とに分割して設けた構成としても良い。

なお、上記の図１から図１３に記載した第１から第８の実施の形態それぞれにおいて、直流回路遮断器３と直列に第１群直流回路開閉器４や第２群直流回路開閉器９を設けたが、これは鉄道車両駆動制御装置の電源である架線１が直流架線の場合であり、架線１が交流架線であれば直流回路遮断器３と第１群直流回路開閉器４や第２群直流回路開閉器９との間に交流を直流に変換して電力変換装置１２に供給するための、トランスとコンバータを設置することになる。そしてこのようなトランスとコンバータを設置した鉄道車両駆動制御装置では、回路遮断器３の動作によって架線１からトランスとコンバータを含む電力変換装置と永久磁石電動機を切り離し、また、直流回路開閉器４や第２群直流回路開閉器９によってコンバータから電力変換装置１２や第２群電力変換装置２２を切り離すことになる。

第９の実施の形態

図１４は本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第９の実施の形態の主回路の構成を示す回路図であり、図中、従来装置を示す図３３と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略するが、上記の各実施の形態と同様に、鉄道車両を駆動する電動機として永久磁石電動機を用いたものであり、永久磁石を利用しているが故に、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。また、上記の各実施の形態はそれぞれ直流回路開閉器４の負荷側に、直流回路開閉器５及び抵抗器６の並列接続回路を持たないものを対象としたが、以下に説明する各実施の形態は図３３で示したように直流回路開閉器５及び抵抗器６の並列接続回路を備えたものを対象としている。

図１４に示した第９の実施の形態は、図３３に示した従来の電気車駆動制御装置のうち、主回路の構成において、第１群開放開閉器１０及び第２群開放開閉器２０を除去した点、第１群３極開閉器１４の前段における３相交流回路のうちの２相、例えば、Ｕ、Ｗ相に、３つの接触子を備えている３極開閉器１５の２つの接触子を接続し、残りの１つの接触子をフィルタリアクトル１６の負荷側の直流電流経路に接続し、さらに、第２群３極開閉器２４の前段における３相交流回路のうちの２相、例えば、Ｕ相、Ｗ相に、３つの接触子を備えている３極開閉器２５の２つの接触子を接続し、残りの１つの接触子をフィルタリアクトル２６の負荷側の直流電流経路に接続した点が従来の電気車駆動制御装置と構成を異にし、これ以外は従来の電気車駆動制御装置と全く同一に構成されている。

なお、理解を容易にするために以下の説明では、第１群３極開閉器１４を第１群第１の３極開閉器１４、３極開閉器１５を第１群第２の３極開閉器１５と称し、また、第２群３極開閉器２４を第２群第１の３極開閉器２４、３極開閉器２５を第２群第２の３極開閉器２５と称することとする。

図１５は図１４に示した主回路の開閉器や遮断器を投入、開放するための制御回路の構成を示す回路図であり、図中、従来の制御回路を示す図３４と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図１５に示した制御回路は、従来装置の第１群開放開閉器１０を制御するための駆動操作コイル５３ｈ及び継電器５４ｈの直列接続回路と、第２群開放開閉器２０を制御するための駆動操作コイル５３ｉ及び継電器５４ｉの直列接続回路を除去し、その代わりに、本実施の形態の第１群第２の３極開閉器１５を制御するため駆動操作コイル５３ｅ及び継電器５４ｅの直列接続回路と、第２群第２の３極開閉器２５を制御するための駆動操作コイル５３ｇ及び継電器５４ｇの直列接続回路とが接続された点、継電器５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｆ、５４ｅ、５４ｇに指令を与える制御部１３１を備え、制御回路電源５１にそれぞれ一端が接続された第１群第１の３極開閉器１４の連動補助接点３１及び第２群第１の３極開閉器２４の連動補助接点の各他端が制御部１３１に接続された点が従来の制御回路と構成を異にしている。

図１６は制御部１３１が内蔵する固渋検知手段１２５の詳細を示す回路図であり、この固渋検知手段１２５は、第１群第１の３極開閉器１４の投入指令信号を入力するＮＯＴ回路と、このＮＯＴ回路の出力を第１の入力、第１群第１の３極開閉器１４の連動補助接点信号を第２の入力としてその論理積条件が成立したとき第１群第１の３極開閉器１４の固渋検知信号を出力するＡＮＤ回路と、第２群第１の３極開閉器２４の投入指令信号を入力するＮＯＴ回路と、このＮＯＴ回路の出力を第１の入力、第２群第１の３極開閉器２４の連動補助接点信号を第２の入力としてその論理積条件が成立したとき第２群第１の３極開閉器２４の固渋検知信号を出力するＡＮＤ回路とで構成されている。

上記のように構成された第９の実施の形態の動作について以下に説明する。制御部１３１が直流回路遮断器３に対する投入指令信号を出力すると継電器５４ａがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ａが励磁されて直流回路遮断器３が投入され、第１の直流回路開閉器４に対する投入指令信号を出力すると継電器５４ｂがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｂが励磁されて第１の直流回路開閉器４が投入され、第２の直流回路開閉器５に対する投入指令を出力すると継電器５４ｃがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｃが励磁されて第２の直流回路開閉器５が投入される。

また、制御部１３１が、第１群第１の３極開閉器１４に対する投入指令を出力すると継電器５４ｄがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｄが励磁されて第１群第１の３極開閉器１４が投入され、第２群第１の３極開閉器２４に対する投入指令を出力すると継電器５４ｆがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｆが励磁されて第２群第１の３極開閉器２４が投入される。

さらに、制御部１３１が、第１群第２の３極開閉器１５に対する投入指令を出力すると継電器５４ｅがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｅが励磁されて第１群第２の３極開閉器１５が投入され、第２群第２の３極開閉器２５に対する投入指令を出力すると継電器５４ｇがオン状態にされ、駆動操作コイル５３ｇが励磁されて第２群第２の３極開閉器２５が投入される。

第１群電力変換装置１２及び第２群電力変換装置２２を起動する場合、第１の直流回路開閉器４、第１群第１の３極開閉器１４、第１群第２の３極開閉器１５、第２群第１の３極開閉器２４、第２群第２の３極開閉器２５は略同時に投入され、第２の直流回路開閉器５は遅れて投入される。第２の直流回路開閉器５が投入されるまでの間、抵抗器６を経由して第１群フィルタコンデンサ１７と第２群フィルタコンデンサ２７が充電される。第２の直流回路開閉器５は、第１群フィルタコンデンサ１７と第２群フィルタコンデンサ２７の充電が完了したのちに抵抗器６を短絡するために投入される。また、第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５は、長時間の停車などで電力変換装置１２、２２を停止する場合に開放される。

第１群フィルタコンデンサ１７の充電によりその両端に直流電圧が発生すると、第１群電力変換装置１２は、６個のスイッチング素子１３Ｕ〜１３Ｚを所定の順序でオン、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相交流電圧に変換して出力する。この３相交流電圧が第１群永久磁石電動機１１に供給される。このとき、第１群永久磁石電動機１１の各端子には線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕが印加され、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相巻線には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。

これと同様に、第２群フィルタコンデンサ２７の充電によりその両端に直流電圧が発生すると、第２群電力変換装置２２は、６個のスイッチング素子２３Ｕ〜２３Ｚを所定の順序でオン、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相交流電圧に変換して出力する。この３相交流電圧が第２群永久磁石電動機２１に供給される。このとき、第１群永久磁石電動機１１の各端子には線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕが印加され、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相巻線には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。

ここで、直流回路遮断器３は、機能的には開閉器の一種であるが、鉄道車両駆動制御装置の制御回路電源が投入されたときに投入され、架線１と第１群電力変換装置１２及び第２群電力変換装置２２とを接続すると共に、制御部１０２が第１群電力変換装置１２又は第２群電力変換装置２２の故障を検出した場合に開放して、架線１から故障した電力変換装置に流れ込む電流を遮断する。

第１群第１の３極開閉器１４及び第１群第２の３極開閉器１５は、第１群電力変換装置１２が故障していない場合は、鉄道車両駆動制御装置の制御回路電源が投入されたときに投入され、第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１とを接続すると共に、第１群第２の３極開閉器１５は架線１と第１群電力変換装置１２とを接続する。同じく、第２群第１の３極開閉器２４及び第２群第２の３極開閉器２５は、第２群電力変換装置２２が故障していない場合は、鉄道車両駆動制御装置の制御回路電源が投入されたときに投入され、第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１とを接続すると共に、第２群第２の３極開閉器２５は架線１と第２群電力変換装置２２とを接続する。

次に、制御部１３１が、第１群出力電流検出器１９によって第１群電力変換装置１２の出力電流の過電流を検出した場合や、第１群直流電圧検出器１８によって第１群電力変換装置１２の直流回路の過電圧を検出した場合には、第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５と第１群第１の３極開閉器１４を開放して、第１群電力変換装置１２を停止する。またこのとき、第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５が開放されるために第２群電力変換装置２２も一旦停止する。

同様に、制御部１３１が第２群出力電流検出器２９によって第２群電力変換装置２２の出力電流の過電流を検出した場合や、第２群直流電圧検出器２８によって第２群電力変換装置２２の直流回路の過電圧を検出した場合には、第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５と第２群第１の３極開閉器２４を開放して、第２群電力変換装置２２を停止する。またこのとき、第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５が開放されるために第１群電力変換装置１２も一旦停止する。

次に、制御部１３１が第１群電力変換装置１２の故障を検出した場合には、直流回路遮断器３と第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５と第１群第１の３極開閉器１４を開放して第１群電力変換装置１２を停止し、さらに第１群第２の３極開閉器15を開放して架線１と第１群電力変換装置１２との間の回路を開放するとともに第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１の間の回路を開放する。このとき、直流回路遮断器３と第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５が開放されるために第２群電力変換装置２２も一旦停止する。故障した第１群電力変換装置１２を切り離した後、健全な残りの第２群電力変換装置２２を再起動させる場合には、直流回路遮断器３と第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５と第２群第１の３極開閉器２４を投入して起動する。

同様に、制御部１３１が第２群電力変換装置２２の故障を検出した場合には、直流回路遮断器３と第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５と第２群第１の３極開閉器２４を開放（オフ）して第２群電力変換装置２２を停止し、さらに第２群第２の３極開閉器２５を開放して架線１と第２群電力変換装置２２との間の回路を開放するとともに第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１の間の回路を開放する。このとき、直流回路遮断器３と第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５が開放されるために第１群電力変換装置１２も一旦停止する。故障した第２群電力変換装置２２を切り離した後、健全な残りの第１群電力変換装置１２を再起動させる場合には、直流回路遮断器３と第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５と第１群第１の３極開閉器１４を投入（オン）して起動する。

また、第１群第１の３極開閉器１４を開放するとき、第１群第１の３極開閉器１４が固渋して開放動作できない場合は、制御部１３１は図１６に示すように制御部１３１に内蔵された固渋検知手段１２５によって第１群第１の３極開閉器１４の固渋を検知して、第１群第２の３極開閉器１５を開放する。固渋検知手段１２５は第１群第１の３極開閉器投入指令信号と第１群第１の３極開閉器１４の連動補助接点３１から制御部１３１に入力される第１群第１の３極開閉器１４の連動補助接点信号を比較して、第１群第１の３極開閉器の投入指令信号が無いにもかかわらず連動補助接点信号が有る場合に固渋と判断して第１群第１の３極開閉器１４の固渋検知信号を出力する。制御部１３１は固渋検知手段１２５から固渋検知信号が出力されると、第１群第２の３極開閉器１５の投入指令信号をオフ状態にして第１群第２の３極開閉器１５を開放する。これにより、第１群電力変換装置１２に回転している永久磁石電動機１１から電流が流れ込み続けることを防止する。

同様に、第２群第１の３極開閉器２４を開放するとき、第２群第１の３極開閉器２４が固渋して開放動作できない場合は、制御部１３１は図１６に示すように制御部１３１に内蔵された固渋検知手段１２５によって第２群第１の３極開閉器２４の固渋を検知して、第２群第２の３極開閉器２５を開放する。固渋検知手段１２５は第２群第１の３極開閉器投入指令信号と第２群第１の３極開閉器２４の連動補助接点３３から制御部１３１に入力される第２群第１の３極開閉器２４の連動補助接点信号を比較して、第２群第１の３極開閉器２４の投入指令信号が無いにもかかわらず連動補助接点信号が有る場合に固渋と判断して第２群第１の３極開閉器２４の固渋検知信号を出力する。制御部１３１は固渋検知手段１２５から固渋検知信号が出力されると、第２群第２の３極開閉器２５の投入指令信号をオフ状態にして第２群第２の３極開閉器２５を開放する。これにより、第２群電力変換装置２２に回転している永久磁石電動機２１から電流が流れ込み続けることを防止する。

なお、第１群第２の３極開閉器１５は、第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１との間の３相交流回路のうちの２相及び第１群電力変換装置１２の直流側回路に接触子が接続されており、２つの接触子で３相のうちの２相を開放することで、第１群永久磁石電動機１１の誘起電圧によって故障した第１群電力変換装置１１へ電流が流れことを防止し、残りの１つの接触子が第１群電力変換装置１２を架線１から確実に遮断する。

また、第２群第２の３極開閉器２５は、第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１との間の３相交流回路のうちの２相及び第２群電力変換装置２２の直流側回路に接触子が接続されており、２つの接触子で３相のうちの２相を開放することで、第２群永久磁石電動機２１の誘起電圧によって故障した第２群電力変換装置２１へ電流が流れことを防止し、残りの１つの接触子が第２群電力変換装置２２を架線１から確実に遮断する。

かくして、図１４ないし図１６を用いて説明した第９の実施の形態によれば、鉄道車両の永久磁石電動機を駆動する電力変換装置が故障し、かつ、この電力変換装置と永久磁石電動機との間の３極開閉器が固渋した場合でも、電力変換装置と永久磁石電動機との間の交流回路を切り離すことを可能にし、これによって、回送時に永久磁石電動機の誘起電圧により停止している電力変換装置が損傷を受けないように保護しながら当該鉄道車両を必要な場所まで回送することができる。

また、鉄道車両の複数台の永久磁石電動機をそれぞれ駆動する電力変換装置の１台が故障した状態では、該当する電力変換装置だけを電源及び永久磁石電動機から切り離すことによって、回送時に永久磁石電動機の誘起電圧により停止している電力変換装置が損傷を受けないように保護しながら、健全な残りの永久磁石電動機を駆動して当該鉄道車両の運転を継続したり、必要な場所まで回送運転することができる。

〈第９の実施の形態の変形例〉
図１７は上記の実施の形態の変形例としての制御部１３２の構成を示したもので、制御部１３１に対して、第１群第１の３極開閉器１４の固渋検知信号と第１群電力変換装置１２の故障検知信号との論理和を求めるＯＲ回路、このＯＲ回路の出力と乗務員からの開放操作指令信号との論理積を求めるＡＮＤ回路、このＡＮＤ回路の出力をラッチするラッチ回路、このラッチ回路の出力を反転して第１群第２の３極開閉器１５の投入指令信号を出力するＮＯＴ回路と、第２群第１の３極開閉器２４の固渋検知信号と第２群電力変換装置２２の故障検知信号との論理和を求めるＯＲ回路、このＯＲ回路の出力と乗務員からの開放操作指令信号との論理積を求めるＡＮＤ回路、このＡＮＤ回路の出力をラッチするラッチ回路、このラッチ回路の出力を反転して第２群第２の３極開閉器２５の投入指令信号を出力するＮＯＴ回路とを新たに付加して継電器５４ｅ又は継電器５４ｇ（図１５参照）をオン、オフ制御するように構成したものである。

この構成により、第１群第２の３極開閉器１５を開放するタイミングが、第１群電力変換装置１２の故障や第１群第１の３極開閉器１４の固渋が鉄道車両の乗務員に通知されたのちに、乗務員の操作によって第１群第２の３極開閉器１５が開放され、第１群第２の３極開閉器１５は一旦開放（オフ）されると、第１群電力変換装置１２の故障が復旧するか又は第１群第１の３極開閉器１４の固渋が復旧するまで開放状態が保持される。同様に、第２群電力変換装置２２の故障や第２群第１の３極開閉器２４の固渋が鉄道車両の乗務員に通知されたのちに、乗務員の操作によって第２群第２の３極開閉器２５を開放され、第２群第２の３極開閉器２５は一旦開放（オフ）されると、第２群電力変換装置２２の故障が復旧するか又は第２群第１の３極開閉器２４の固渋が復旧するまで開放状態が保持される。これによって、乗務員の判断を優先した第１群電力変換装置１２又は第２群電力変換装置２２の切り離し、復旧が可能となる。

なお、図１５では、本発明の第９の実施の形態の動作を理解しやすくするために、制御部１３１へ入力及び制御部１３１から出力される信号として、本発明に関係する信号のみを記載している。

また、図１４に示した鉄道車両駆動制御装置では、第１群第２の３極開閉器１５の３つのうちの２つの接触子を第１群出力電流検出器１９と第１群第１の３極開閉器１４との間に設けているが、第１群第２の３極開閉器１５は第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１との間の３相交流回路の３相電流を流れないようにする目的で設けるものであるから、第１群電力変換装置１２と第１群出力電流検出器１９との間に設けても、また第１群第１の３極開閉器１４と第１群永久磁石電動機１１との間に設けても良い。同様に、図１４では第２群第２の３極開閉器２５の３つのうちの２つの接触子を第２群出力電流検出器２９と第２群第１の３極開閉器２４との間に設けているが、第２群第２の３極開閉器２５は第２群電力変換装置２２と第２群永久磁石電動機２１との間の３相交流回路の３相電流を流れないようにする目的で設けるものであるから、第２群電力変換装置２２と第２群出力電流検出器２９との間に設けても、また第２群第１の３極開閉器２４と第２群永久磁石電動機２１との間に設けても良い。

さらに、図１４では第１群第２の３極開閉器１５の３つのうちの１つの接触子を第１群フィルタリアクトル１６と第１群フィルタコンデンサ１７との間に設けているが、この接触子は第１群電力変換装置１２と直流電源との間の回路を切り離す目的で設けるものであるから、図１８に示すように第２の直流回路開閉器５と第１群フィルタリアクトル１６との間の回路に設けても良く、又は図１９に示すように第１群電力変換装置１２と第１群直流電圧検出器１８との間に設けても良く、さらに図２０に示すように第１群フィルタコンデンサ１７と第１群直流電圧検出器１８との間に設けても良い。同様に、図１４では第２群第２の３極開閉器２５の３つのうちの１つの接触子を第２群フィルタリアクトル２６と第２群フィルタコンデンサ２７との間に設けているが、この接触子は第２群電力変換装置２２と直流電源との間の回路を切り離す目的で設けるものであるから、図１８に示すように第２の直流回路開閉器５と第２群フィルタリアクトル２６との間の回路に設けても良く、また図１９に示すように第２群電力変換装置２２と第２群直流電圧検出器２８との間に設けても良く、さらに図２０に示すように第２群フィルタコンデンサ２７と第２群直流電圧検出器２８との間に設けても良い。

また、図１５では制御部１３１は複数の制御群に対して制御部が１つである例として記載しているが、制御部を、第１群に関係する入出力信号を有する第１群制御部と、第２群に関係する入出力信号を有する第２群制御部と、共通構成要素である直流回路遮断器３と第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５の投入、開放機能を有する共通制御部とに分割して設けた構成としても良い。

さらに、図１４と図１８〜図２０に示した本発明の第９の実施の形態では、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１の構成にさらに制御群として第３群、第４群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、本発明の実施の形態における各部の動作は同様である。

第１０の実施の形態

図２１は本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１０の実施の形態の主回路の構成を示す回路図であり、図中、第９の実施の形態を示す図１４と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施の形態では、鉄道車両を駆動する永久磁石電動機と、電力変換装置と、第１の３極開閉器と、第２の３極開閉器と、出力電流検出器を組合せて１つの制御群として構成している。そして、直流回路遮断器３、第１の直流回路開閉器４、第２の直流回路開閉器５、抵抗器６、フィルタリアクトル１６、フィルタコンデンサ１７及び直流電圧検出器１８が、複数の制御群に対して共通の構成要素として設けられており、前述の第９の実施の形態と比較すると、フィルタリアクトル１６と、フィルタコンデンサ１７と、直流電圧検出器１８が複数の制御群に対して共通の構成要素となっている点が異なっている。その他の構成要素については第９の実施の形態と同様である。

なお、図２１に示した第１０の実施の形態では、第１群第２の３極開閉器１５の３つのうちの２つの接触子を第１群出力電流検出器１９と第１群第１の３極開閉器１４との間に設けているが、第１群第２の３極開閉器１５は第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１との間の３相交流回路の３相電流を流れないようにする目的で設けるものであるから、第１群電力変換装置１２と第１群出力電流検出器１９との間に設けても、また第１群第１の３極開閉器１４と第１群永久磁石電動機１１との間に設けても良い。同様に、図８では第２群第２の３極開閉器２５の３つのうちの２つの接触子を第２群出力電流検出器２９と第２群第１の３極開閉器２４との間に設けているが、第２群電力変換装置２２と第２群出力電流検出器２９との間に設けても、また第２群第１の３極開閉器２４と第２群永久磁石電動機２１との間に設けても良い。

かくして、第１０の実施の形態によっても、第９の実施の形態で説明したと同様な効果が得られる。

第１１の実施の形態

次に、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１１の実施の形態について、図２２及び図２３を参照して説明する。このうち、図２２は図１４、図１８、図１９及び図２０にそれぞれ示した主回路に適用する制御回路であり、図１５と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図２２に示した制御部１３３は、図１５に示した第１群第１の３極開閉器１４の連動補助接点３１及び第２群第１の３極開閉器２４の連動補助接点３２の各信号を入力する他に、直流回路遮断器３の連動補助接点３５及び第１群直流回路開閉器４の連動補助接点３６の信号を入力するように構成した点が図１５に示した制御部１３１と構成を異にし、これ以外の信号出力経路は図１５と同一に構成されている。

図２３は主回路の開閉器や遮断器を投入、開放するための制御回路のうち、特に、第１群第２の３極開閉器１５及び第２群第２の３極開閉器２５の投入指令信号を生成する部分の構成を示す回路図であり、図中、第９の実施の形態を示す図１７と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図２３に示した制御部１３３は、図１７に示した制御部１３２のうち、乗務員からの開放指令信号を入力する経路に、直流回路遮断器３の連動補助接点３５の信号をＮＯＴ回路を介してＯＲ回路の第１の入力とし、第１の直流回路開閉器４の連動補助接点３６の信号をＮＯＴ回路を介してＯＲ回路の第２の入力とし、このＯＲ回路の出力信号を前述の乗務員からの開放指令信号の代わりに加えるようにした点が図１７に示した制御部１３２と構成を異にし、これ以外は制御部１３２と同一に構成されている。

上記のように構成された第１１の実施の形態の動作について、特に、図１５及び図１７と構成を異にする点を中心にして以下に説明する。制御部１３３が第１群電力変換装置１２の故障や第１群第１の３極開閉器１４の固渋を検知した場合に第１群第２の３極開閉器１５を開放するとき、制御部１３３は図２３に示すように直流回路遮断器３又は第１の直流回路開閉器４が開放されたことを条件として第１群第２の３極開閉器１５を開放する。

同様に、制御部１３３が第２群電力変換装置２２の故障や第２群第１の３極開閉器２４の固渋を検知した場合に第２群第２の３極開閉器２５を開放するとき、制御部１３３は図２３に示すように直流回路遮断器３又は第１の直流回路開閉器４が開放されたことを条件として第２群第２の３極開閉器２５を開放する。

この動作は、直流側回路の電流の遮断を元々直流電流を遮断する性能を持つ直流回路遮断器３又は直流回路開閉器４で行う動作として、第１群第２の３極開閉器１５又は第２群第２の３極開閉器２５の接触子では直流電流を遮断しないように考慮したものであり、第１群第２の３極開閉器１５又は第２群第２の３極開閉器２５の接触子の性能が直流電流を遮断できない場合でも、直流回路遮断器３又は第１の直流回路開閉器４が開放されたことで第１群電力変換装置１２又は第２群電力変換装置２２の直流回路側に電流が流れていない状態で第１群第２の３極開閉器１５を開放する方式である。

一般的に、開閉器の接触子は直流電流を遮断できる性能を持たせて設計すると同じ電流値（大きさ）の交流電流のみ遮断できる性能の接触子に比べて構造が複雑化して大型化するので、本実施の形態の鉄道車両駆動制御装置によれば、３極開閉器の外形の小型化及び重量の軽量化が可能になる。

図２４は第１群第２の３極開閉器１５又は第２群第２の３極開閉器２５を開放するタイミングを、乗務員の判断に委ねるように構成した変形例である。すなわち、直流回路遮断器３の連動補助接点信号及び第１の直流回路開閉器４の連動補助接点信号を、それぞれＮＯＴ回路を介して入力するＯＲ回路の出力系統に、ＡＮＤ回路を接続する。そしてこのＯＲ回路の出力をＡＮＤ回路の第１の入力とし、乗務員からの開放操作指令信号をこのＡＮＤ回路の第２の入力としてＯＲ回路の出力タイミングを制御する。これによって、第１群第２の３極開閉器１５又は第２群第２の３極開閉器２５は、一旦、開放されると、第１群電力変換装置１２の故障が復旧するか又は第１群第１の３極開閉器１４の固渋が復旧するまで開放状態が保持される。

なお、直流回路遮断器３の連動補助接点信号及び第１の直流回路開閉器４の連動補助接点信号を、それぞれＮＯＴ回路を介して入力するＯＲ回路の出力系統に、ＡＮＤ回路を接続する代わりに、図２２の第１群第２の３極開閉器の駆動操作コイル５３ｅに制御電源を供給する経路と、駆動操作コイル５３ｇに制御電源を供給する経路に、それぞれ第１群第２の３極開閉器１５や第２群第２の３極開閉器２５の投入指令信号がオフ状態にされたことと乗務員からの開放操作指令とのＡＮＤ論理をもって第１群第２の３極開閉器１５の駆動操作コイル５３ｅや第２群第２の３極開閉器２５の駆動操作コイル５３ｇへの制御電源がオフされるように回路を構成するようにしても良い。

かくして、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１１の実施の形態によれば、第９の実施の形態や第１０の実施の形態の効果に加えて、それぞれの制御群の第２の３極開閉器に、接触子の性能が直流回路の電流を遮断できない（例えば、交流電流は遮断できるが直流電流は遮断できない）接触子を適用することが可能となり、３極開閉器の接触子の性能を過剰な性能に設計することによって生じる３極開閉器の大型化やコストの増加を避けることができる。

なお、上記の説明では、それぞれの制御群の第２の３極開閉器１５、２５の動作機構がノーマルオープンの場合で説明している。第２の３極開閉器１５、２５の動作機構がノーマルクローズの場合は制御部１３３から出力されるそれぞれの３極開閉器の投入指令信号が反転し、信号がオフのとき（信号が無いとき）第２の３極開閉器１５、２５が投入状態となり、信号がオンのとき（信号が有るとき）第２の３極開閉器１５、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上記の説明と同様である。

また、図２２では制御部１３３は複数の制御群に対して制御部が１つであるとして記載しているが、制御部を、第１群に関係する入出力信号を有する第１群制御部と、第２群に関係する入出力信号を有する第２群制御部と、共通構成要素である直流回路遮断器３と第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５の投入、開放機能を有する共通制御部とに分割して設けた構成としても良い。

第１２の実施の形態

図２５は本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１２の実施の形態の主回路の構成を示した回路図であり、図１４に示した第９の実施の形態と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施の形態は、図１４に示した第９の実施の形態の構成に加えて、第１群入力電流検出器４１と第２群入力電流検出器４２を設けた構成になっている。第１群入力電流検出器４１は第１群電力変換装置１２の直流側回路のマイナス側に設けているが、電力変換装置の直流側回路の電流を検出する目的で設けるものであるから、第１群第２の３極開閉器１５の直流回路側接触子と第１群フィルタコンデンサ１７との間に設けても良い。同様に、第２群入力電流検出器４２は第２群電力変換装置２２の直流側回路のマイナス側に設けているが、第２群第２の３極開閉器２５の直流回路側接触子と第２群フィルタコンデンサ２７との間に設けても良い。その他の構成要素については図１に示した第１の実施の形態と同一の要素については同一の符号を付して示してある。

この第１２の実施の形態の主回路を構成する開閉器や遮断器を投入、開放するためにそれぞれの駆動操作コイルを励磁する構成は図１５と同様であるので省略するが、制御部１３５の内部構成が異なっている。

図２６は主回路に第１群入力電流検出器４１と第２群入力電流検出器４２を設けたことに対応する制御部１３５の詳細な構成を示す回路図であり、図中、図１７に示す制御部１３２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この制御部１３５は、第１群電力変換装置１２の故障や第１群第１の３極開閉器１４の固渋を検知した場合に第１群第２の３極開閉器１５を開放するとき、第１群入力電流検出器４１の検出信号の絶対値を絶対値検出器ＡＢＳで検出し、その値が上下限設定器で設定された電流値未満であることを確認してから第１群第２の３極開閉器１５の開放指令の出力を可能にしている。この動作は、第１群第２の３極開閉器１５の接触子の性能が直流回路の電流を遮断できない場合を考慮したもので、第１群電力変換装置１２の直流回路側に設けられた第１群第２の３極開閉器の接触子の部分の回路の電流が予め設定された電流値よりも小さい状態で第１群第２の３極開閉器１５を開放する方式である。

同様に、制御部１３５は、第２群電力変換装置２２の故障や第２群第１の３極開閉器２４の固渋を検知した場合に第２群第２の３極開閉器２５を開放するとき、第２群入力電流検出器４２の検出信号の絶対値を絶対値検出器ＡＢＳで検出し、その値が上下限設定器で設定された電流値未満であることを確認してから第２群第２の３極開閉器２５の開放指令の出力を可能にしている。この動作は、第２群第２の３極開閉器２５の接触子の性能が直流回路の電流を遮断できない場合を考慮したもので、第２群電力変換装置２２の直流回路側に設けられた第２群第２の３極開閉器の接触子の部分の回路の電流が予め設定された電流値よりも小さい状態で第２群第２の３極開閉器２５を開放する方式である。

第１群第２の３極開閉器１５を開放するタイミングとしては、上記のように制御部１３５が行う場合とは別に、第１群電力変換装置１２の故障や第１群第１の３極開閉器１４の固渋を鉄道車両の乗務員に通知したのちに乗務員の操作によって第１群第２の３極開閉器２５を開放する場合には、図２７に示すように乗務員からの開放操作指令信号が制御部１３６に入力され、制御部１３６の内部で乗務員からの開放操作指令信号との論理積条件でもって制御部１３６から出力される第１群第２の３極開閉器投入指令信号がオフ状態にされる。これ以外の構成例として、図１５の第１群第２の３極開閉器の駆動操作コイル５３ｅへの制御電源の回路を、制御部１３６からの第１群第２の３極開閉器投入指令信号がオフ状態にされたことと乗務員からの開放操作指令とのＡＮＤ論理をもって第１群第２の３極開閉器の駆動操作コイル５３ｅへの制御電源がオフ状態にされるように回路を構成することもできる。第１群第２の３極開閉器１５は一旦開放されると、第１群電力変換装置１２の故障が復旧するか又は第１群第１の３極開閉器１４の固渋が復旧するまで開放状態が保持される。

同様に、第２群第２の３極開閉器２５を開放するタイミングとしては、上記のように制御部１３５が行う場合とは別に、第２群電力変換装置２２の故障や第２群第１の３極開閉器２４の固渋を鉄道車両の乗務員に通知したのちに乗務員の操作によって第２群第２の３極開閉器２５を開放する場合には、図２７に示すように乗務員からの開放操作指令信号が制御部１３６に入力され、制御部１３６の内部で乗務員からの開放操作指令信号との論理積条件でもって制御部１３６から出力される第２群第２の３極開閉器投入指令信号がオフ状態にされる。これ以外の構成例として、図１５の第２群第２の３極開閉器の駆動操作コイル５３ｇへの制御電源の回路を、制御部１０１からの第２群第２の３極開閉器投入指令信号がオフ状態にされたことと乗務員からの開放操作指令との論理積条件でもって第２群第２の３極開閉器の駆動操作コイル５３ｇへの制御電源がオフ状態にされるように回路を構成することもできる。第２群第２の３極開閉器２５は一旦開放されると、第２群電力変換装置２２の故障が復旧するか又は第２群第１の３極開閉器２４の固渋が復旧するまで開放状態が保持される。

かくして、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１１の実施の形態によれば、第９の実施の形態や第１０の実施の形態の効果に加えて、それぞれの制御群の第２の３極開閉器に、接触子の性能が直流回路の電流を遮断できない（例えば、交流電流は遮断できるが同じ電流値（大きさ）の直流電流は遮断できない）接触子を適用することが可能となり、３極開閉器の接触子の性能を過剰な性能に設計することによって生じる３極開閉器の大型化やコストの増加を回避することができる。

なお、上記の説明では、それぞれの制御群の第２の３極開閉器１５、２５の動作機構がノーマルオープンの場合で説明している。第２の３極開閉器１５、２５の動作機構がノーマルクローズの場合は制御部１３６から出力されるそれぞれの３極開閉器の投入指令信号が反転し、信号がオフのとき第２の３極開閉器１５、２５が投入状態となり、信号がオンのとき（信号が有るとき）第２の３極開閉器１５、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上記の説明と同様である。

ここで、図２５に示した鉄道車両駆動制御装置では第１群第２の３極開閉器１５の３つのうちの１つの接触子を第１群フィルタリアクトル１６と第１群フィルタコンデンサ１７との間に設けているが、この接触子は第１群電力変換装置１２と直流電源との間の回路を切り離す目的で設けるものであるから、図２８に示すように第２の直流回路開閉器５と第１群フィルタリアクトル１６との間の回路に設けても良く、又は、接触子を図２９に示すように第１群電力変換装置１２と第１群直流電圧検出器１８との間に設けるとともに第１群入力電流検出器４１を第１群電力変換装置１２と第１群直流電圧検出器１８との間に設けても良く、さらに図３０に示すように接触子を第１群フィルタコンデンサ１７と第１群直流電圧検出器１８との間に設けるとともに第１群入力電流検出器４１を第１群フィルタコンデンサ１７と第１群直流電圧検出器１８との間に設けても良い。同様に、図２５では第２群第２の３極開閉器２５の３つのうちの１つの接触子を第２群フィルタリアクトル２６と第２群フィルタコンデンサ２７との間に設けているが、図２８に示すように接触子を第２の直流回路開閉器５と第２群フィルタリアクトル２６との間の回路に設けても良く、又は図２９に示すように接触子を第２群電力変換装置２２と第２群直流電圧検出器２８との間に設けるとともに第２群入力電流検出器４２を第２群電力変換装置２２と第２群直流電圧検出器２８との間に設けても良く、さらに、図３０に示すように接触子を第２群フィルタコンデンサ２７と第２群直流電圧検出器２８との間に設けるとともに第２群入力電流検出器４２を第２群フィルタコンデンサ２７と第２群直流電圧検出器２８との間に設ける構成としても良い。

第１３の実施の形態

図３１は本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１３の実施の形態の主回路の構成を示した回路図であり、図１４に示した第９の実施の形態と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施の形態は、鉄道車両を駆動する永久磁石電動機と、電力変換装置と、第１の３極開閉器と、第２の３極開閉器と、出力電流検出器と、入力電流検出器を組合せて１つの制御群としている。

そして、直流回路遮断器３と、第１の直流回路開閉器４と第２の直流回路開閉器５と、抵抗器６と、フィルタリアクトル１６と、フィルタコンデンサ１７と、直流電圧検出器１８が、複数の制御群に対して共通の構成要素として回路が構成されており、前述の第１２の実施の形態と比較すると、フィルタリアクトル１６と、フィルタコンデンサ１７と、直流電圧検出器１８が複数の制御群に対して共通の構成要素となっている点が異なっている。

その他の構成及び各構成要素の動作については前述の第１２の実施の形態と同様である。

なお図３１に示した鉄道車両駆動制御装置では、第１群第２の３極開閉器１５の３つのうちの２つの接触子を第１群出力電流検出器１９と第１群第１の３極開閉器１４との間に設けているが、第１群第２の３極開閉器１５は第１群電力変換装置１２と第１群永久磁石電動機１１との間の３相交流回路の３相電流を流れないようにする目的で設けるものであるから、第１群電力変換装置１２と第１群出力電流検出器１９との間に設けても、また第１群第１の３極開閉器１４と第１群永久磁石電動機１１との間に設けても良い。同様に、図３１では第２群第２の３極開閉器２５の３つのうちの２つの接触子を第２群出力電流検出器２９と第２群第１の３極開閉器２４との間に設けているが、第２群電力変換装置２２と第２群出力電流検出器２９との間に設けても、また第２群第１の３極開閉器２４と第２群永久磁石電動機２１との間に設けても良い。

かくして、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１３の実施の形態によれば、第９の実施の形態や第１０の実施の形態と同様な効果が得られる。

第１４の実施の形態

本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１４の実施の形態は、前述の第９の実施の形態から第１３の実施の形態のいずれかに記載の鉄道車両駆動制御装置において、それぞれの制御群の第１の３極開閉器と第２の３極開閉器の定格及び性能を共通化して同一の定格及び性能の３極開閉器で構成したものである。

特に、図２２から図３１に示した第１１の実施の形態から第１３の実施の形態で説明したように、３極開閉器が有する接触子の性能は交流電流を遮断できればよく（必ずしも必要な電流値の直流電流を遮断できる性能を有していなくても良い）、それぞれの制御群の交流回路にのみ接触子を設けている第１の３極開閉器と３つの接触子のうちの１つを直流回路に設けている第２の３極開閉器の定格及び性能を共通化することがより容易である。

かくして、本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１４の実施の形態によれば、第９から第１３の実施の形態の鉄道車両駆動制御装置の効果に加えて、複数の３極開閉器の定格及び性能を共通化して同じ３極開閉器で構成することにより鉄道車両駆動制御装置が内蔵する３極開閉器の種類を削減して１種類にすることができ、構成部品の管理の容易化や保守の容易化を図ることができる。

なお、図１４ないし図３１に記載した第９から第１３の実施の形態それぞれにおいて、回路遮断器３と直列に直流回路開閉器４及び５を設けたが、これは鉄道車両駆動制御装置の電源である架線８が直流架線の場合であり、架線１が交流架線であれば回路遮断器３と電力変換装置１２、２２との間に交流電源を直流電力に変換して電力変換装置１２、２２であるインバータに供給するための、トランスとコンバータを設置することになる。また、直流回路開閉器４、５の代わりにトランスとコンバータとの間の交流回路を投入、開放するための開閉器を設ける。そしてこのようなトランスとコンバータを設置した鉄道車両駆動制御装置では、回路遮断器３の動作によって架線１からトランスとコンバータを含む電力変換装置と永久磁石電動機を切り離し、さらに、それぞれの制御群の第２の３極開閉器１５、２５によってコンバータから電力変換装置１２、２２を切り離すことになる。

第１５の実施の形態

上述した各実施の形態は、直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換して車両を駆動する１台の永久磁石電動機に供給する１台の電力変換装置、３個の接触子を有し、これらの接触子がそれぞれ３相の交流回路の全ての相に接続された第１の３極開閉器、３個の接触子を有し、このうちの２個の接触子が３相交流回路のうちのいずれか２相に、第１の３極開閉器の接触子と直列に接続され、残りの１個の接触子が直流電源と電力変換装置との間の直流回路に接続された第２の３極開閉器を１単位の制御群とする２個の制御群を備えるものについて説明したが、本発明はこれに適用を限定されるものではなく、ｎを３以上の整数として、直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流に変換して車両を駆動する１台の永久磁石電動機に供給する１台の電力変換装置、ｎ個の接触子を有し、これらの接触子がそれぞれｎ相の交流回路の全ての相に接続された第１のｎ極開閉器、ｎ個の接触子を有し、このうちのｎ−１個の接触子がｎ相交流回路のうちのいずれかｎ−１相に、第１のｎ極開閉器の接触子と直列に接続され、残りの１個の接触子が直流電源と電力変換装置との間の直流回路に接続された第２のｎ極開閉器を１単位の制御群とする複数の制御群を備えるものにも、本発明を適用することができる。

本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１の実施の形態の構成を示す回路図。 第１の実施の形態を構成する制御部に内蔵された固渋検知手段の構成を示す回路図。 本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第２の実施の形態の構成を示す回路図。 第２の実施の形態を構成する制御部に内蔵された固渋検知手段の構成を示す回路図。 本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第３の実施の形態の構成を示す回路図。 本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第４の実施の形態の構成を示す回路図。 第４の実施の形態を構成する制御部の固渋検知手段の構成を示す回路図。 本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第５の実施の形態の構成を示す回路図。 第５の実施の形態を構成する制御部の固渋検知手段の構成を示す回路図。 本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第６及び第８の実施の形態の構成を示す回路図。 第６の実施の形態を構成する制御部の固渋検知手段の構成を示す回路図。 本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第７の実施の形態中、制御部の構成を示す回路図。 第７の実施の形態の制御部の変形例を示す回路図。 本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第９の実施の形態の主回路の構成を示す回路図。 第９の実施の形態を構成する制御回路の構成を示す回路図。 第９の実施の形態の制御回路が内蔵する固渋検知手段の詳細な構成を示す回路図。 第９の実施の形態を構成する制御回路の変形例の構成を示す回路図。 第９の実施の形態の主回路の変形例の構成を示す回路図。 第９の実施の形態の主回路の変形例の構成を示す回路図。 第９の実施の形態の主回路の変形例の構成を示す回路図。 本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１０の実施の形態の主回路の構成を示す回路図。 本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１１の実施の形態中、制御回路の構成を示す回路図。 第１１の実施の形態の制御部の詳細な構成を示す回路図。 第１１の実施の形態の制御部の変形例の詳細な構成を示す回路図。 本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１２の実施の形態の主回路の構成を示す回路図。 第１２の実施の形態の制御部の詳細な構成を示す回路図。 第１２の実施の形態の制御部の変形例の詳細な構成を示す回路図。 第１２の実施の形態の主回路の変形例の構成を示す回路図。 第１２の実施の形態の主回路の変形例の構成を示す回路図。 第１２の実施の形態の主回路の変形例の構成を示す回路図。 本発明に係る鉄道車両駆動制御装置の第１３の実施の形態の主回路の構成を示す回路図。 従来の第１の鉄道車両駆動制御装置の構成を示す回路図。 従来の第２の鉄道車両駆動制御装置の構成を示す回路図。 従来の第２の鉄道車両駆動制御装置の制御回路の構成を示した回路図。

符号の説明

１ 架線
２ 集電器
３ 直流回路遮断器
４ 直流回路開閉器（第１の直流回路開閉器、第１群直流回路開閉器）
５ 直流回路開閉器（第２の直流回路開閉器）
６ 抵抗器
７ 車輪
８ レール
９ 第２群直流回路開閉器
１１ 永久磁石電動機（第１群永久磁石電動機）
１２ 電力変換装置（第１群電力変換装置）
１４ ３極開閉器（第１の３極開閉器、第１群第１の３極開閉器）
１５ 第２の３極開閉器（第１群第２の３極開閉器）
１６ フィルタリアクトル（第１群フィルタリアクトル）
１７ フィルタコンデンサ（第１群フィルタコンデンサ）
１８ 直流電圧検出器（第１群直流電圧検出器）
１９ 出力電流検出器（第１群出力電流検出器）
２１ 永久磁石電動機（第２群永久磁石電動機）
２２ 電力変換装置（第２群電力変換装置）
２４ 第１の３極開閉器（第２群第１の３極開閉器）
２５ 第２の３極開閉器（第２群第２の３極開閉器）
２６ フィルタリアクトル（第２群フィルタリアクトル）
２７ フィルタコンデンサ（第２群フィルタコンデンサ）
２８ 直流電圧検出器（第２群直流電圧検出器）
２９ 出力電流検出器（第２群出力電流検出器）
３ｅ、３１〜３６ 連動補助接点
４１ 第１群入力電流検出器
４２ 第２群入力電流検出器
５３ａ〜５３ｉ 駆動操作コイル
５４ａ〜５４ｉ 継電器
１１１〜１１７、１３１〜１３６ 制御部
１２１、１２２、１２４〜１２７ 固渋検知手段

Claims (11)

1. 直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換して車両を駆動する永久磁石電動機に供給する電力変換装置と、
   前記電力変換装置と前記永久磁石電動機との間の３相交流回路に設けられ、相毎にそれぞれの接点が直列となるように接続された第１及び第２の３極開閉器と、
   前記第１及び第２の３極開閉器の投入、開放の動作を制御する制御部と、
   を備え、前記制御部は、前記第１の３極開閉器が固渋して開放動作できないことを検知する固渋検知手段を有し、通常運転時は前記第２の３極開閉器を投入状態に保持しておき、前記第１の３極開閉器の開放動作時に、その固渋を検知した場合に前記第２の３極開閉器を開放動作させる、鉄道車両駆動制御装置。
2. 直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換して車両を駆動する１台の永久磁石電動機に供給する１台の電力変換装置に、前記電力変換装置と前記永久磁石電動機との間の各３相交流回路に設けられ、相毎にそれぞれ接点が直列となるように接続された第１及び第２の３極開閉器を組み合わせて１単位の制御群とする複数の制御群と、
   前記複数の制御群の前記第１及び第２の３極開閉器の投入、開放の動作を制御する制御部と、
   を備え、前記制御部は、前記複数の制御群の前記第１の３極開閉器が固渋して開放動作できないことを検知する固渋検知手段を有し、通常運転時は前記複数の制御群の前記第２の３極開閉器を投入状態に保持しておき、前記複数の制御群のいずれか１つの制御群の前記第１の３極開閉器の固渋を検知した場合に前記複数の制御群の全ての前記第２の３極開閉器を開放動作させる、鉄道車両駆動制御装置。
3. 直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換して車両を駆動する永久磁石電動機に供給する電力変換装置と、
   前記直流電源と前記電力変換装置との間に設けられた直流回路遮断器と、
   前記電力変換装置と前記永久磁石電動機との間の３相交流回路に設けられ、相毎にそれぞれの接点が直列となるように接続された第１及び第２の３極開閉器と、
   前記直流回路遮断器、第１及び第２の３極開閉器の投入、開放の動作を制御する制御部と、
   を備え、前記制御部は、前記第１の３極開閉器が固渋して開放動作できないことを検知する固渋検知手段を有し、通常運転時は前記第２の３極開閉器を投入状態に保持しておき、前記第１の３極開閉器の固渋を検知した場合に前記直流回路遮断器を開放動作させると共に、前記直流回路遮断器の連動接点によって前記第２の３極開閉器の駆動操作コイルの励磁回路をオフ状態にして前記第２の３極開閉器を開放動作させる、鉄道車両駆動制御装置。
4. 直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換して、車両を駆動する永久磁石電動機に供給する電力変換装置と、
   前記電力変換装置と前記永久磁石電動機との間の３相交流回路に設けられた３極開閉器と、
   前記電力変換装置と前記永久磁石電動機との間の３相交流回路に設けられ、前記３極開閉器と相毎に接点が直列となるように接続された手動の３相交流回路開閉器と、
   を備え、
   前記の３極開閉器が固渋した場合に、前記手動の３相交流回路開閉器を操作して前記電力変換装置と前記永久磁石電動機との間の３相交流回路の開放を可能にした、鉄道車両駆動制御装置。
5. 直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換する１台の電力変換装置、この電力変換装置で変換された交流電力が供給され、車両を駆動する１台の永久磁石電動機とを組み合わせて１単位の制御群とする複数の制御群と、
   前記直流電源と前記複数の制御群の電力変換装置との共通の直流電源経路に設けられた直流回路遮断器と、
   前記直流回路遮断器と前記各制御群の電力変換装置との間にそれぞれ設けられた直流回路開閉器と、
   前記複数の制御群の前記電力変換装置と前記永久磁石電動機との間の３相交流回路にそれぞれ設けられた３極開閉器と、
   前記３極開閉器と相毎に接点が直列となるように接続された手動の３相交流回路開閉器と、
   を備え、
   前記複数の制御群のいずれか１つの前記電力変換装置の故障時に、この電力変換装置の直流回路開閉器及び３極開閉器を開放し、この３極開閉器が固渋した場合にこれと直列に接続された前記手動の３相交流回路開閉器の開放操作を可能とし、前記電力変換装置が健全な前記制御群によって車両の運転の継続を可能にした、鉄道車両駆動制御装置。
6. 直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数の３相交流に変換する１台の電力変換装置、この電力変換装置で変換された交流電力が供給され、車両を駆動する１台の永久磁石電動機とを組み合わせて１単位の制御群とする複数の制御群と、
   前記直流電源と前記複数の制御群の電力変換装置との共通の直流電源経路に設けられた直流回路遮断器と、
   前記直流回路遮断器と前記各制御群の電力変換装置との間にそれぞれ設けられた直流回路開閉器と、
   前記各制御群の前記電力変換装置と前記永久磁石電動機との間の３相交流回路にそれぞれ設けられ、相毎に接点が直列となるように接続された第１及び第２の３極開閉器と、
   前記直流回路遮断器、直流回路開閉器、第１及び第２の３極開閉器の投入、開閉動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記複数の制御群それぞれの第１及び第２の３極開閉器のいずれか一方が固渋して開放動作できないことを検知する固渋検知手段を有し、前記複数の制御群のいずれか１つの前記電力変換装置の故障時に、この電力変換装置の直流回路開閉器及びいずれか一方の３極開閉器を開放し、この３極開閉器の固渋を検知した場合にこの３極開閉器と直列のいずれか他方の３開閉器を開放して、他の健全な制御群によって車両の運転の継続を可能にした、鉄道車両駆動制御装置。
7. ｎを３以上の整数として、直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流に変換して車両を駆動する１台の永久磁石電動機に供給する１台の電力変換装置、ｎ個の接触子を有し、これらの接触子がそれぞれ前記ｎ相の交流回路の全ての相に接続された第１のｎ極開閉器、ｎ個の接触子を有し、このうちのｎ−１個の接触子が前記ｎ相交流回路のうちのいずれかｎ−１相に、前記第１のｎ極開閉器の接触子と直列に接続され、残りの１個の接触子が前記直流電源と前記電力変換装置との間の直流回路に接続された第２のｎ極開閉器を１単位の制御群とする複数の制御群と、
   前記複数の制御群の前記第１のｎ極開閉器と前記第２のｎ極開閉器の投入、開放の動作を制御する制御部と、
   を備え、前記制御部は複数の制御群それぞれの前記第１のｎ極開閉器が固渋したことを検知する固渋検出手段を有し、通常運転時は前記複数の制御群の前記第１及び第２のｎ極開閉器を投入状態に保持しておき、前記複数の制御群のいずれかの前記電力変換装置が故障した場合にこの電力変換装置と同一の群の前記第１のｎ極開閉器を開放すると共に、前記第１のｎ極開閉器が固渋した場合に、同一制御群の前記第２のｎ極開閉器を開放し、他の健全な制御群で車両の運転の継続を可能にした、鉄道車両駆動制御装置。
8. ｎを３以上の整数として、直流電源の直流を任意の電圧と任意の周波数のｎ相交流に変換して車両を駆動する１台の永久磁石電動機に供給する１台の電力変換装置、ｎ個の接触子を有し、これらの接触子がそれぞれ前記ｎ相の交流回路の全ての相に接続された第１のｎ極開閉器、ｎ個の接触子を有し、このうちのｎ−１個の接触子が前記ｎ相交流回路のうちのいずれかｎ−１相に、前記第１のｎ極開閉器の接触子と直列に接続され、残りの１個の接触子が前記直流電源と前記電力変換装置との間の直流回路に接続された第２のｎ極開閉器を１単位の制御群とする複数の制御群と、
   前記複数の制御群の電力変換装置の共通の電源である直流電源と前記各制御群の電力変換装置との間の直流回路を投入、開放するための直流回路開閉器と、
   前記複数の制御群の前記第１のｎ極開閉器と前記第２のｎ極開閉器の投入、開放の動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は複数の制御群それぞれの前記第１のｎ極開閉器が固渋したことを検知する固渋検出手段を有し、通常運転時は前記直流回路開閉器、前記複数の制御群の前記第１及び第２のｎ極開閉器を投入状態に保持しておき、前記複数の制御群のいずれかの前記電力変換装置が故障した場合に、前記直流回路開閉器を開放すると共に、故障した前記電力変換装置と同一の制御群の前記第１のｎ極開閉器を開放し、前記第１のｎ極開閉器が固渋した場合に、同一の制御群の前記第２のｎ極開閉器を開放する、鉄道車両駆動制御装置。
9. 前記制御群はそれぞれ前記電力変換装置に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、前記制御部は前記電流検出手段の電流検出値の絶対値が予め設定された電流値未満であることを条件として、前記第２のｎ極開閉器を開放する、請求項８に記載の鉄道車両駆動制御装置。
10. 前記第１のｎ極開閉器と前記第２のｎ極開閉器として、定格及び性能の等しいものを用いた、請求項７から９のいずれか１項に記載の鉄道車両駆動制御装置。
11. 直流を任意の電圧と任意の周波数の交流に交換して車両を駆動する電動機に供給する電力変換装置と、
    前記電力変換装置と前記電力変換装置との間に直列接続された複数の開閉器と、
    前記複数の開閉器の投入、開放の動作を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記複数の開閉器のうちいずれか一つの開閉器が固渋して開放動作できないことを検知する固渋検知手段を有し、前記固渋検知手段により固渋が検知された場合には、固渋していない前記開閉器を開放動作させることを特徴とする鉄道車両駆動制御装置。

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