JP2007325406A - 鉄道車両用モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、モータからの電磁騒音を編成全体として低減させることができる鉄道
車両用モータ制御装置の提供を目的とする。
【解決手段】回転子に磁気突極性を有する永久磁石モータ、リラクタンスモータの制御装
置であって、前記モータを鉄道車両駆動用に適用するに際し、インバータから高周波電圧
または高周波電流を印加し、前記高周波電圧または高周波電流によって流れる高周波電流
または高周波電圧から、モータ回転子位置を推定し、モータ回転子位置センサ無しにモー
タ制御を行う鉄道車両駆動用モータセンサレス制御装置において、前記印加する高周波電
圧または高周波電流の周波数を、編成内の各モータを制御するインバータ間で異なる値に
することを特徴とする、鉄道車両用モータ制御装置。
【選択図】図１
車両用モータ制御装置の提供を目的とする。
【解決手段】回転子に磁気突極性を有する永久磁石モータ、リラクタンスモータの制御装
置であって、前記モータを鉄道車両駆動用に適用するに際し、インバータから高周波電圧
または高周波電流を印加し、前記高周波電圧または高周波電流によって流れる高周波電流
または高周波電圧から、モータ回転子位置を推定し、モータ回転子位置センサ無しにモー
タ制御を行う鉄道車両駆動用モータセンサレス制御装置において、前記印加する高周波電
圧または高周波電流の周波数を、編成内の各モータを制御するインバータ間で異なる値に
することを特徴とする、鉄道車両用モータ制御装置。
【選択図】図１
Description
本発明は、鉄道車両用モータ制御装置に関する。
鉄道車両用のモータ制御装置にて、同期電動機等の電気的突極性を持つ電動機を駆動す
る際には、所望のトルクを発生させるために、回転子の磁極位置を検出あるいは推定し、
磁極位置に対応した適切な位相で電動機に電流を供給する必要がある。
モータ回転子位置センサ無しにモータ制御を行う鉄道車両用モータ制御装置において、
電気的な突極性があるモータの回転子磁極位置推定方法として、モータの回転子にトルク
を発生させるために供給する電源（これを基本波と称する）に、この供給する電源の周波
数（これを基本波周波数と称する）より高い周波数の電圧ないしは電流を重畳させて印加
し、その結果得られる電流ないしは電圧のうち、印加した高周波と同じ周波数の成分の波
形を抽出・解析し回転子磁極位置を推定演算する方法がある。
る際には、所望のトルクを発生させるために、回転子の磁極位置を検出あるいは推定し、
磁極位置に対応した適切な位相で電動機に電流を供給する必要がある。
モータ回転子位置センサ無しにモータ制御を行う鉄道車両用モータ制御装置において、
電気的な突極性があるモータの回転子磁極位置推定方法として、モータの回転子にトルク
を発生させるために供給する電源（これを基本波と称する）に、この供給する電源の周波
数（これを基本波周波数と称する）より高い周波数の電圧ないしは電流を重畳させて印加
し、その結果得られる電流ないしは電圧のうち、印加した高周波と同じ周波数の成分の波
形を抽出・解析し回転子磁極位置を推定演算する方法がある。
そして、この回転子磁極位置の推定結果から回転子磁極位置に対応した適切な位相で電
動機に電流を供給することで、高性能にモータの速度を制御するセンサレス制御（本明細
書ではこれを高周波重畳センサレス制御と称する）が知られている。
このとき、回転子磁極位置を推定するために十分な電流ないし電圧を得るためには、基
本波に重畳する高周波の振幅は、所定の値以上でなければならない。
特開平７−２４５９８１号公報
特開２００４−３４３８３３号公報
動機に電流を供給することで、高性能にモータの速度を制御するセンサレス制御（本明細
書ではこれを高周波重畳センサレス制御と称する）が知られている。
このとき、回転子磁極位置を推定するために十分な電流ないし電圧を得るためには、基
本波に重畳する高周波の振幅は、所定の値以上でなければならない。
しかしながら、従来の高周波重畳センサレス制御においては、基本波周波数より高い一
定周波数の高周波がモータに印加されるため、印加された高周波による耳障りな電磁音が
生じていた。
これに対して特許文献２では、重畳高周波の周波数または振幅を可変とすることで聴感
上の低騒音化を図る方法が提案されている。この方法では、高周波スペクトルが分散され
、聴感上、電磁騒音が低減されるが、位置推定アルゴリズムによっては、推定精度が劣化
し安定なモータ制御が出来なくなる場合があった。反対に推定精度の劣化を一定値以下に
抑制するためには、低騒音化の効果に限界があった。
定周波数の高周波がモータに印加されるため、印加された高周波による耳障りな電磁音が
生じていた。
これに対して特許文献２では、重畳高周波の周波数または振幅を可変とすることで聴感
上の低騒音化を図る方法が提案されている。この方法では、高周波スペクトルが分散され
、聴感上、電磁騒音が低減されるが、位置推定アルゴリズムによっては、推定精度が劣化
し安定なモータ制御が出来なくなる場合があった。反対に推定精度の劣化を一定値以下に
抑制するためには、低騒音化の効果に限界があった。
ところで、鉄道車両駆動用モータは、１車両に４台取り付けられて車両を駆動するのが一
般的であるので、高周波重畳センサレス制御を適用した同期電動機を鉄道車両駆動用モー
タに適用した場合、前記４台のモータから同一の一定周波数の高周波音が発生するため、
車両内乗客および列車を駅で待つ乗客によりいっそう大きい耳障り音が到達し、乗客に不
快を与える懸念がある。
般的であるので、高周波重畳センサレス制御を適用した同期電動機を鉄道車両駆動用モー
タに適用した場合、前記４台のモータから同一の一定周波数の高周波音が発生するため、
車両内乗客および列車を駅で待つ乗客によりいっそう大きい耳障り音が到達し、乗客に不
快を与える懸念がある。
そこで、本発明は、モータからの電磁騒音を編成全体として低減させることができる鉄
道車両用モータ制御装置の提供を目的とする。
道車両用モータ制御装置の提供を目的とする。
上記課題は、回転子に磁気突極性を有する永久磁石モータ、リラクタンスモータの制御
装置であって、前記モータを鉄道車両駆動用に適用するに際し、インバータから高周波電
圧または高周波電流を印加し、前記高周波電圧または高周波電流によって流れる高周波電
流または高周波電圧から、モータ回転子位置を推定し、モータ回転子位置センサ無しにモ
ータ制御を行う鉄道車両駆動用モータセンサレス制御装置において、前記印加する高周波
電圧または高周波電流の周波数を、編成内の各モータを制御するインバータ間で異なる値
にすることによって達成することが出来る。
装置であって、前記モータを鉄道車両駆動用に適用するに際し、インバータから高周波電
圧または高周波電流を印加し、前記高周波電圧または高周波電流によって流れる高周波電
流または高周波電圧から、モータ回転子位置を推定し、モータ回転子位置センサ無しにモ
ータ制御を行う鉄道車両駆動用モータセンサレス制御装置において、前記印加する高周波
電圧または高周波電流の周波数を、編成内の各モータを制御するインバータ間で異なる値
にすることによって達成することが出来る。
上記課題は、回転子に磁気突極性を有する永久磁石モータ、リラクタンスモータの制御
装置であって、前記モータを鉄道車両駆動用に適用するに際し、インバータから高周波電
圧または高周波電流を印加し、前記高周波電圧または高周波電流によって流れる高周波電
流または高周波電圧から、モータ回転子位置を推定し、モータ回転子位置センサ無しにモ
ータ制御を行う鉄道車両駆動用モータセンサレス制御装置において、前記印加する高周波
電圧または高周波電流の振幅を時間に対して周期的に変化させ、かつ、編成内の各モータ
を制御するインバータ間で、振幅が最大になるタイミングを周期に対して異なる値にする
ことによって達成することが出来る。
装置であって、前記モータを鉄道車両駆動用に適用するに際し、インバータから高周波電
圧または高周波電流を印加し、前記高周波電圧または高周波電流によって流れる高周波電
流または高周波電圧から、モータ回転子位置を推定し、モータ回転子位置センサ無しにモ
ータ制御を行う鉄道車両駆動用モータセンサレス制御装置において、前記印加する高周波
電圧または高周波電流の振幅を時間に対して周期的に変化させ、かつ、編成内の各モータ
を制御するインバータ間で、振幅が最大になるタイミングを周期に対して異なる値にする
ことによって達成することが出来る。
上記課題は、回転子に磁気突極性を有する永久磁石モータ、リラクタンスモータの制御
装置であって、前記モータを鉄道車両駆動用に適用するに際し、インバータから高周波電
圧または高周波電流を印加し、前記高周波電圧または高周波電流によって流れる高周波電
流または高周波電圧から、モータ回転子位置を推定し、モータ回転子位置センサ無しにモ
ータ制御を行う鉄道車両駆動用モータセンサレス制御装置において、前記印加する高周波
電圧または高周波電流の周波数を編成内の各モータを制御するインバータ間で同一とした
上で、前記高周波電圧または高周波電流の時間に対する位相を、編成内の各モータを制御
するインバータ間で異なる値にすることによって達成することが出来る。
装置であって、前記モータを鉄道車両駆動用に適用するに際し、インバータから高周波電
圧または高周波電流を印加し、前記高周波電圧または高周波電流によって流れる高周波電
流または高周波電圧から、モータ回転子位置を推定し、モータ回転子位置センサ無しにモ
ータ制御を行う鉄道車両駆動用モータセンサレス制御装置において、前記印加する高周波
電圧または高周波電流の周波数を編成内の各モータを制御するインバータ間で同一とした
上で、前記高周波電圧または高周波電流の時間に対する位相を、編成内の各モータを制御
するインバータ間で異なる値にすることによって達成することが出来る。
上記課題は、回転子に磁気突極性を有するモータと、前記モータの回転子位置を推定し
、前記複数のモータを制御するインバータと、少なくとも同一の車両に搭載された前記複
数のモータの騒音周波数を分散させる騒音低減手段とを備えたことによって達成すること
が出来る。
、前記複数のモータを制御するインバータと、少なくとも同一の車両に搭載された前記複
数のモータの騒音周波数を分散させる騒音低減手段とを備えたことによって達成すること
が出来る。
本発明により、モータからの電磁騒音を編成全体として低減させることができる鉄道車
両用モータ制御装置の提供をすることができる。
両用モータ制御装置の提供をすることができる。
（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置について、図１〜図３に
より説明する。本明細書において、同一の機器でも説明上区別する必要がある場合には、
数字の後ろにアルファベットを付して説明を行う。
本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置について、図１〜図３に
より説明する。本明細書において、同一の機器でも説明上区別する必要がある場合には、
数字の後ろにアルファベットを付して説明を行う。
本発明に基づく第１の実施の形態における鉄道車両に搭載されたインバータ１ａ〜インバ
ータ１ｄと回転子に磁気突極性を有するモータ２ａ〜２ｄ（永久磁石モータ、リラクタン
スモータ）は、図１に示すとおりそれぞれ４台ずつ４組で構成されるものとする（インバ
ータ１ａとモータ２ａが接続され、インバータ１ｂとモータ２ｂが接続され、インバータ
１ｃとモータ２ｃが接続され、インバータ１ｄとモータ２ｄが接続される）。
ータ１ｄと回転子に磁気突極性を有するモータ２ａ〜２ｄ（永久磁石モータ、リラクタン
スモータ）は、図１に示すとおりそれぞれ４台ずつ４組で構成されるものとする（インバ
ータ１ａとモータ２ａが接続され、インバータ１ｂとモータ２ｂが接続され、インバータ
１ｃとモータ２ｃが接続され、インバータ１ｄとモータ２ｄが接続される）。
各モータ２・インバータ１を制御するインバータ制御部３ａ〜３ｄは、それぞれインバ
ータ１ａ〜１ｄに内蔵されている。インバータ制御部３ａ〜３ｄの内部構成要素は同じで
あるので、図２ではインバータ制御部３ａの構成のみを記載し、インバータ制御部３ｂ〜
３ｄの構成は省力してある。
ータ１ａ〜１ｄに内蔵されている。インバータ制御部３ａ〜３ｄの内部構成要素は同じで
あるので、図２ではインバータ制御部３ａの構成のみを記載し、インバータ制御部３ｂ〜
３ｄの構成は省力してある。
インバータ制御部３は、重畳高周波電圧設定手段１１と電流制御手段１２と、高周波電
圧指令重畳手段１３と、電圧指令座標変換手段１４と、高周波重畳方式回転子磁極位置推
定手段１５と、電流座標変換手段１６とで構成される。
圧指令重畳手段１３と、電圧指令座標変換手段１４と、高周波重畳方式回転子磁極位置推
定手段１５と、電流座標変換手段１６とで構成される。
電流制御手段１２は、dq軸電流指令IdRef，IqRefとモータのdq軸実電流Id、Iqとを比較し
、dq軸電流指令IdRef，IqRefとdq軸実電流Id、Iqとが一致するよう制御演算を行い、演算
結果を電圧指令Vd1，Vq1として出力する。この電圧指令Vd1，Vq1は、重畳高周波電圧設定
手段１１からの信号と共に、高周波電圧指令重畳手段１３に入力される。
、dq軸電流指令IdRef，IqRefとdq軸実電流Id、Iqとが一致するよう制御演算を行い、演算
結果を電圧指令Vd1，Vq1として出力する。この電圧指令Vd1，Vq1は、重畳高周波電圧設定
手段１１からの信号と共に、高周波電圧指令重畳手段１３に入力される。
重畳高周波電圧設定手段１１は、回転子磁極位置を推定するために電流制御手段１２か
ら出力された電圧指令Vd1，Vq1に重畳する高周波成分の高周波電圧指令を出力する。そし
てこの周波数電圧指令を変化させることにより、重畳する高周波成分の周波数及び振幅の
双方またはどちらか一方を時間その他をパラメータとして変化させる。
ら出力された電圧指令Vd1，Vq1に重畳する高周波成分の高周波電圧指令を出力する。そし
てこの周波数電圧指令を変化させることにより、重畳する高周波成分の周波数及び振幅の
双方またはどちらか一方を時間その他をパラメータとして変化させる。
高周波電圧指令重畳手段１３は、電流制御手段１２から入力されたdq軸電圧指令Vd1，V
q1と重畳高周波電圧設定手段１１から入力された高周波電圧指令とを加算し、dq軸電圧波
形信号Vd2，Vq2を生成する。このdq軸電圧波形信号Vd2，Vq2は、電圧指令座標変換手段１
４に入力される。
q1と重畳高周波電圧設定手段１１から入力された高周波電圧指令とを加算し、dq軸電圧波
形信号Vd2，Vq2を生成する。このdq軸電圧波形信号Vd2，Vq2は、電圧指令座標変換手段１
４に入力される。
電圧指令座標変換手段１４は、高周波電圧指令重畳手段１３から入力されたdq軸電圧波
形信号Vd2，Vq2と高周波重畳方式回転子磁極位置推定手段１５から入力された推定位相θ
（回転子磁極位置）とを用いて座標変換を行い3相電圧指令Vu，Vv，Vwを生成する。3相電
圧指令Vu，Vv，Vwは、インバータ１に入力される。
形信号Vd2，Vq2と高周波重畳方式回転子磁極位置推定手段１５から入力された推定位相θ
（回転子磁極位置）とを用いて座標変換を行い3相電圧指令Vu，Vv，Vwを生成する。3相電
圧指令Vu，Vv，Vwは、インバータ１に入力される。
インバータ１は、電圧指令座標変換手段１４から入力された3相電圧指令Vu，Vv，Vwを
用いモータ２に3相電圧指令Vu，Vv，Vwに応じた波形の電圧を印加する。
用いモータ２に3相電圧指令Vu，Vv，Vwに応じた波形の電圧を印加する。
このときモータ２に印加される電圧には高周波が重畳されている。また、モータ２に流れ
る電流のうちU相電流及びW相電流の計測値Iu，Iwは電流座標変換手段１６に入力される。
る電流のうちU相電流及びW相電流の計測値Iu，Iwは電流座標変換手段１６に入力される。
電流座標変換手段１６は、モータ２に流れる電流の計測値Iu，Iw及び高周波重畳方式回
転子磁極位置推定手段１５から入力された推定位相θ（回転子磁極位置）とからdq軸実電
流Id，Iqを生成し、電流制御手段１及び高周波重畳方式回転子磁極位置推定手段１５に入
力する。
転子磁極位置推定手段１５から入力された推定位相θ（回転子磁極位置）とからdq軸実電
流Id，Iqを生成し、電流制御手段１及び高周波重畳方式回転子磁極位置推定手段１５に入
力する。
高周波重畳方式回転子磁極位置推定手段１５は、電流座標変換手段１６から入力された
dq軸実電流Id，Iqと重畳高周波電圧設定手段１１から入力された高周波電圧指令とから速
度ωと位相θ（回転子磁極位置）を推定する。推定された位相θ（回転子磁極位置）は電
圧指令座標変換手段１４に入力される。また速度ωは不図示の速度制御手段に入力される
。
dq軸実電流Id，Iqと重畳高周波電圧設定手段１１から入力された高周波電圧指令とから速
度ωと位相θ（回転子磁極位置）を推定する。推定された位相θ（回転子磁極位置）は電
圧指令座標変換手段１４に入力される。また速度ωは不図示の速度制御手段に入力される
。
編成内重畳高周波周波数設定手段２１は、あらかじめ記憶しておいた４つの異なる高周
波周波数設定値ｆＨＦ１、ｆＨＦ２、ｆＨＦ３、ｆＨＦ４をそれぞれインバータ制御部３
ａ、インバータ制御部３ｂ、インバータ制御部３ｃ、インバータ制御部３ｄに出力する（
たとえば、ｆＨＦ１＝３５０Ｈｚ、ｆＨＦ２＝４５０Ｈｚ、ｆＨＦ３＝５５０Ｈｚ、ｆＨ
Ｆ４＝６５０Ｈｚ）。
波周波数設定値ｆＨＦ１、ｆＨＦ２、ｆＨＦ３、ｆＨＦ４をそれぞれインバータ制御部３
ａ、インバータ制御部３ｂ、インバータ制御部３ｃ、インバータ制御部３ｄに出力する（
たとえば、ｆＨＦ１＝３５０Ｈｚ、ｆＨＦ２＝４５０Ｈｚ、ｆＨＦ３＝５５０Ｈｚ、ｆＨ
Ｆ４＝６５０Ｈｚ）。
インバータ制御部３の重畳高周波電圧設定手段１１ａは、ｆＨＦ１を入力として、次式で
求められる高周波電圧ＶＨＦ１を出力する。ＶＨＦ１＝ＶHFset＊ｓｉｎ（２π＊ｆＨＦ
１）尚、ＶHFsetは、高周波電圧振幅であらかじめ設定した固定値である。
求められる高周波電圧ＶＨＦ１を出力する。ＶＨＦ１＝ＶHFset＊ｓｉｎ（２π＊ｆＨＦ
１）尚、ＶHFsetは、高周波電圧振幅であらかじめ設定した固定値である。
このように構成された鉄道車両用モータ制御装置によると、インバータ制御部３ａ〜３
ｄでドライブされるモータ２ａ〜２ｄは、編成内重畳高周波数設定手段２１からそれぞれ
異なる周波数設定値を各インバータ制御部３に指令し、各インバータ制御部３が編成内重
畳高周波数設定手段２１からの周波数設定値に基づきインバータを制御するので、高周波
電磁音を発することとなり、図３に示すとおり、４台の発生する高周波電磁音のスペクト
ル分布は分散され、聴感上の低騒音化が達成でき、モータからの電磁騒音を編成全体とし
て低減させることができる。
ｄでドライブされるモータ２ａ〜２ｄは、編成内重畳高周波数設定手段２１からそれぞれ
異なる周波数設定値を各インバータ制御部３に指令し、各インバータ制御部３が編成内重
畳高周波数設定手段２１からの周波数設定値に基づきインバータを制御するので、高周波
電磁音を発することとなり、図３に示すとおり、４台の発生する高周波電磁音のスペクト
ル分布は分散され、聴感上の低騒音化が達成でき、モータからの電磁騒音を編成全体とし
て低減させることができる。
本実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置は、電気的な突極性があるモータの回転子磁極
位置を推定し、基本波周波数より高い周波数の電圧ないしは電流を基本波に重畳させてモ
ータに印加する場合において、編成内重畳高周波周波数設定手段２１という騒音低減手段
により重畳する電圧ないし電流の周波数を、編成内の各モータ毎に異なる値とすることで
、編成全体から発生する高周波音の高周波スペクトルを分散し、あるいは特定の高周波成
分の振幅の平均値を低減させ、モータからの電磁騒音を編成全体として低減させることが
出来る。
位置を推定し、基本波周波数より高い周波数の電圧ないしは電流を基本波に重畳させてモ
ータに印加する場合において、編成内重畳高周波周波数設定手段２１という騒音低減手段
により重畳する電圧ないし電流の周波数を、編成内の各モータ毎に異なる値とすることで
、編成全体から発生する高周波音の高周波スペクトルを分散し、あるいは特定の高周波成
分の振幅の平均値を低減させ、モータからの電磁騒音を編成全体として低減させることが
出来る。
また、図２の構成においては、モータに印加する電圧に高周波電圧を重畳させることと
したが、モータに印可する電流に高調電流を重畳させることとしても良いことは言うまで
もない。
したが、モータに印可する電流に高調電流を重畳させることとしても良いことは言うまで
もない。
（第２の実施の形態）
本発明の第二の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置について、図４および図５によ
り説明する。尚、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置と同一の
構造を取るものについては同符号を付して説明を省略する。
本発明の第二の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置について、図４および図５によ
り説明する。尚、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置と同一の
構造を取るものについては同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第２の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置において、編成内重畳高周
波振幅可変位相ずらし設定手段３１は、あらかじめ記憶しておいた４つの異なる振幅可変
位相ズラシ設定値θＨＦ１、θＨＦ２、θＨＦ３、θＨＦ４をそれぞれインバータ制御部
３、インバータ制御部２、インバータ制御部３、インバータ制御部４に出力する(例えば
、θＨＦ１＝０°、θＨＦ２＝１８０°、θＨＦ３＝９０°、θＨＦ４＝２７０°)。
波振幅可変位相ずらし設定手段３１は、あらかじめ記憶しておいた４つの異なる振幅可変
位相ズラシ設定値θＨＦ１、θＨＦ２、θＨＦ３、θＨＦ４をそれぞれインバータ制御部
３、インバータ制御部２、インバータ制御部３、インバータ制御部４に出力する(例えば
、θＨＦ１＝０°、θＨＦ２＝１８０°、θＨＦ３＝９０°、θＨＦ４＝２７０°)。
重畳高周波振幅可変基準位相発振手段３２は、４台のモータに印加する高周波電圧の振
幅可変周期を同期させるための重畳高周波振幅可変基準位相θsynを次式で求めて出力す
る。θsyn＝２π×ｔ／Ｔsyn（ｔは時刻、Tsynは重畳高周波振幅可変周期。例えば３２ms
ec）。
幅可変周期を同期させるための重畳高周波振幅可変基準位相θsynを次式で求めて出力す
る。θsyn＝２π×ｔ／Ｔsyn（ｔは時刻、Tsynは重畳高周波振幅可変周期。例えば３２ms
ec）。
インバータ制御部３ａの重畳高周波電圧設定手段３３ａは、θＨＦ１と、θsynとを入
力として、次の条件分岐で重畳高周波振幅ＶHFsetを設定し、それに基づいて重畳高周波
電圧を求めて出力する。０≦θsyn＋θＨＦ１＜π／２の時、ＶHfset＝２００Ｖ。π／２
≦θsyn＋θＨＦ１＜２πの時、ＶHfset＝２０Ｖ。ＶＨＦ１＝ＶHFset＊ｓｉｎ（２π＊
ｆＨＦ１）（ｆＨＦ１は、あらかじめ設定した固定値）。
力として、次の条件分岐で重畳高周波振幅ＶHFsetを設定し、それに基づいて重畳高周波
電圧を求めて出力する。０≦θsyn＋θＨＦ１＜π／２の時、ＶHfset＝２００Ｖ。π／２
≦θsyn＋θＨＦ１＜２πの時、ＶHfset＝２０Ｖ。ＶＨＦ１＝ＶHFset＊ｓｉｎ（２π＊
ｆＨＦ１）（ｆＨＦ１は、あらかじめ設定した固定値）。
インバータ制御部３ｂの重畳高周波電圧設定手段３３ｂは、θＨＦ２と、θsynとを入
力として、次の条件分岐で重畳高周波振幅ＶHFsetを設定し、それに基づいて重畳高周波
電圧を求めて出力する。０≦θsyn＋θＨＦ２＜π／２の時、ＶHfset＝２００Ｖ。π／２
≦θsyn＋θＨＦ２＜２πの時、ＶHfset＝２０Ｖ。
力として、次の条件分岐で重畳高周波振幅ＶHFsetを設定し、それに基づいて重畳高周波
電圧を求めて出力する。０≦θsyn＋θＨＦ２＜π／２の時、ＶHfset＝２００Ｖ。π／２
≦θsyn＋θＨＦ２＜２πの時、ＶHfset＝２０Ｖ。
インバータ制御部３ｃの重畳高周波電圧設定手段３３ｃは、θＨＦ３と、θsynとを入
力として、次の条件分岐で重畳高周波振幅ＶHFsetを設定し、それに基づいて重畳高周波
電圧を求めて出力する。０≦θsyn＋θＨＦ３＜π／２の時、ＶHfset＝２００Ｖ。π／２
≦θsyn＋θＨＦ３＜２πの時、ＶHfset＝２０Ｖ。
力として、次の条件分岐で重畳高周波振幅ＶHFsetを設定し、それに基づいて重畳高周波
電圧を求めて出力する。０≦θsyn＋θＨＦ３＜π／２の時、ＶHfset＝２００Ｖ。π／２
≦θsyn＋θＨＦ３＜２πの時、ＶHfset＝２０Ｖ。
インバータ制御部３ｄの重畳高周波電圧設定手段３３ｄは、θＨＦ４と、θsynとを入
力として、次の条件分岐で重畳高周波振幅ＶHFsetを設定し、それに基づいて重畳高周波
電圧を求めて出力する。０≦θsyn＋θＨＦ４＜π／２の時、ＶHfset＝２００Ｖ。π／２
≦θsyn＋θＨＦ４＜２πの時、ＶHfset＝２０Ｖ。
力として、次の条件分岐で重畳高周波振幅ＶHFsetを設定し、それに基づいて重畳高周波
電圧を求めて出力する。０≦θsyn＋θＨＦ４＜π／２の時、ＶHfset＝２００Ｖ。π／２
≦θsyn＋θＨＦ４＜２πの時、ＶHfset＝２０Ｖ。
このように構成された鉄道車両用モータ制御装置は、インバータ制御部３ａ〜３ｄでド
ライブされるモータ２ａ〜２ｄは、図５に示すとおり、それぞれ異なるタイミングで高い
高周波電磁音を発することとなり、４台の発生する高周波電磁音の合成スペクトル振幅は
低減され、聴感上の低騒音化が達成できる。
ライブされるモータ２ａ〜２ｄは、図５に示すとおり、それぞれ異なるタイミングで高い
高周波電磁音を発することとなり、４台の発生する高周波電磁音の合成スペクトル振幅は
低減され、聴感上の低騒音化が達成できる。
本実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置は、電気的な突極性があるモータの回転子磁
極位置を推定し、基本波周波数より高い周波数の電圧ないしは電流を基本波に重畳させて
モータに印加する場合において、重畳高周波振幅可変基準位相発振手段３２という騒音低
減手段により重畳する電圧ないし電流の振幅を、編成内の各モータ毎に異なる値とするこ
とで、編成全体から発生する高周波音の高周波スペクトルを分散し、あるいは特定の高周
波成分の振幅の平均値を低減させ、モータからの電磁騒音を編成全体として低減させるこ
とが出来る。
極位置を推定し、基本波周波数より高い周波数の電圧ないしは電流を基本波に重畳させて
モータに印加する場合において、重畳高周波振幅可変基準位相発振手段３２という騒音低
減手段により重畳する電圧ないし電流の振幅を、編成内の各モータ毎に異なる値とするこ
とで、編成全体から発生する高周波音の高周波スペクトルを分散し、あるいは特定の高周
波成分の振幅の平均値を低減させ、モータからの電磁騒音を編成全体として低減させるこ
とが出来る。
（第３の実施の形態）
本発明の第三の実施の形態の構成を、図６および図７により説明する。尚、本発明に基
づく第１及び第２の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置と同一の構造を取るものにつ
いては同符号を付して説明を省略する。
本発明の第三の実施の形態の構成を、図６および図７により説明する。尚、本発明に基
づく第１及び第２の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置と同一の構造を取るものにつ
いては同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第三の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置において、編成内重畳高周
波位相ずらし設定手段４１は、あらかじめ記憶しておいた４つの異なる位相ずらし設定値
θＨＦ１、θＨＦ２、θＨＦ３、θＨＦ４をそれぞれインバータ制御部３ａ、インバータ
制御部３ｂ、インバータ制御部３ｃ、インバータ制御部３ｄに出力する（例えば、θＨＦ
１＝０°、θＨＦ２＝１８０°、θＨＦ３＝９０°、θＨＦ４＝２７０°）。
波位相ずらし設定手段４１は、あらかじめ記憶しておいた４つの異なる位相ずらし設定値
θＨＦ１、θＨＦ２、θＨＦ３、θＨＦ４をそれぞれインバータ制御部３ａ、インバータ
制御部３ｂ、インバータ制御部３ｃ、インバータ制御部３ｄに出力する（例えば、θＨＦ
１＝０°、θＨＦ２＝１８０°、θＨＦ３＝９０°、θＨＦ４＝２７０°）。
重畳高周波基準位相発振手段４２は、４台のモータに印加する高周波電圧の周期を同期
させるための重畳高周波基準位相θsynを以下の式で求めて出力する。θsyn＝２π×ｔ／
Ｔsyn（ｔは時刻、Tsynは重畳高周波振幅可変周期。例えば２msec（５００Ｈｚ））。
させるための重畳高周波基準位相θsynを以下の式で求めて出力する。θsyn＝２π×ｔ／
Ｔsyn（ｔは時刻、Tsynは重畳高周波振幅可変周期。例えば２msec（５００Ｈｚ））。
インバータ制御部３ａの重畳高周波電圧設定手段４３ａは、θＨＦ１と、θsynとを入
力として、それに基づいて重畳高周波電圧を求めて出力する。ＶＨＦ１＝ＶHFset＊ｓｉ
ｎ（θsyn＋θＨＦ１）（ＶHFsetは、あらかじめ設定した固定値）。
力として、それに基づいて重畳高周波電圧を求めて出力する。ＶＨＦ１＝ＶHFset＊ｓｉ
ｎ（θsyn＋θＨＦ１）（ＶHFsetは、あらかじめ設定した固定値）。
インバータ制御部３ｂの重畳高周波電圧設定手段４３ｂは、θＨＦ２と、θsynとを入
力として、それに基づいて重畳高周波電圧を求めて出力する。ＶＨＦ２＝ＶHFset＊ｓｉ
ｎ（θsyn＋θＨＦ２）（ＶHFsetは、あらかじめ設定した固定値）。
力として、それに基づいて重畳高周波電圧を求めて出力する。ＶＨＦ２＝ＶHFset＊ｓｉ
ｎ（θsyn＋θＨＦ２）（ＶHFsetは、あらかじめ設定した固定値）。
インバータ制御部３ｃの重畳高周波電圧設定手段４３ｃは、θＨＦ３と、θsynとを入
力として、それに基づいて重畳高周波電圧を求めて出力する。ＶＨＦ３＝ＶHFset＊ｓｉ
ｎ（θsyn＋θＨＦ３）（ＶHFsetは、あらかじめ設定した固定値）。
力として、それに基づいて重畳高周波電圧を求めて出力する。ＶＨＦ３＝ＶHFset＊ｓｉ
ｎ（θsyn＋θＨＦ３）（ＶHFsetは、あらかじめ設定した固定値）。
インバータ制御部３ｄの重畳高周波電圧設定手段４３ｃは、θＨＦ４と、θsynとを入
力として、それに基づいて重畳高周波電圧を求めて出力する。ＶＨＦ４＝ＶHFset＊ｓｉ
ｎ（θsyn＋θＨＦ４）（ＶHFsetは、あらかじめ設定した固定値）。
力として、それに基づいて重畳高周波電圧を求めて出力する。ＶＨＦ４＝ＶHFset＊ｓｉ
ｎ（θsyn＋θＨＦ４）（ＶHFsetは、あらかじめ設定した固定値）。
本実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置では、インバータ制御部３ａ〜３ｄでドライ
ブされるモータ２ａ〜２ｄは、図７に示すとおり、異なる位相の重畳高周波電圧による電
磁音を発生するため、４台の発生する高周波電磁音の合成スペクトルは互いにキャンセル
されることにより低減され、聴感上の低騒音化が達成できる。
ブされるモータ２ａ〜２ｄは、図７に示すとおり、異なる位相の重畳高周波電圧による電
磁音を発生するため、４台の発生する高周波電磁音の合成スペクトルは互いにキャンセル
されることにより低減され、聴感上の低騒音化が達成できる。
本実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置は、電気的な突極性があるモータの回転子磁
極位置を推定し、基本波周波数より高い周波数の電圧ないしは電流を基本波に重畳させて
モータに印加する場合において、編成内重畳高周波位相ずらし設定手段４１という騒音低
減手段により重畳する電圧ないし電流の位相を、編成内の各モータ毎に異なる値とするこ
とで、編成全体から発生する高周波音の高周波スペクトルを分散し、あるいは特定の高周
波成分の振幅の平均値を低減させ、モータからの電磁騒音を編成全体として低減させるこ
とが出来る。
極位置を推定し、基本波周波数より高い周波数の電圧ないしは電流を基本波に重畳させて
モータに印加する場合において、編成内重畳高周波位相ずらし設定手段４１という騒音低
減手段により重畳する電圧ないし電流の位相を、編成内の各モータ毎に異なる値とするこ
とで、編成全体から発生する高周波音の高周波スペクトルを分散し、あるいは特定の高周
波成分の振幅の平均値を低減させ、モータからの電磁騒音を編成全体として低減させるこ
とが出来る。
（第４の実施の形態）
本発明に基づく第四の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置を、図８により説明する
。本発明に基づく第２及び第３の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置は、１両編成の
列車での実施の形態であったが、２両以上複数の車両で編成が構成された一般的な列車編
成の場合、図８（ａ）に示すように、一つの中央制御装置から編成内重畳高周波基準位相
などを送り出すことが考えられる。中央制御装置としては、列車制御伝送装置などが想定
できる。しかしながら、編成内重畳高周波基準位相などのように制御周期が短く、同期の
正確性が要求される信号に対して現状の列車制御伝送装置の伝送周期は十分に短くないの
が現状であり、同期専用の電線を編成全体に引きとおすことが必要になる。
本発明に基づく第四の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置を、図８により説明する
。本発明に基づく第２及び第３の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置は、１両編成の
列車での実施の形態であったが、２両以上複数の車両で編成が構成された一般的な列車編
成の場合、図８（ａ）に示すように、一つの中央制御装置から編成内重畳高周波基準位相
などを送り出すことが考えられる。中央制御装置としては、列車制御伝送装置などが想定
できる。しかしながら、編成内重畳高周波基準位相などのように制御周期が短く、同期の
正確性が要求される信号に対して現状の列車制御伝送装置の伝送周期は十分に短くないの
が現状であり、同期専用の電線を編成全体に引きとおすことが必要になる。
そこで、本発明に基づく第四の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置は、これを解消
するために、図８（ｂ）に示すように、各車両毎に編成内重畳高周波基準位相を発生させ
、４台のインバータ制御部に分配することにより、各車両ごとの低騒音化を達成し、ひい
ては編成全体の低騒音化も達成することが出来る（位相、周波数、振幅の何れかで低騒音
化すれば同様の効果があるので、何れかであれば良い）。この方式を用いると同期専用の
電線を引きとおすことなしに編成全体の低騒音化が達成できる。
するために、図８（ｂ）に示すように、各車両毎に編成内重畳高周波基準位相を発生させ
、４台のインバータ制御部に分配することにより、各車両ごとの低騒音化を達成し、ひい
ては編成全体の低騒音化も達成することが出来る（位相、周波数、振幅の何れかで低騒音
化すれば同様の効果があるので、何れかであれば良い）。この方式を用いると同期専用の
電線を引きとおすことなしに編成全体の低騒音化が達成できる。
本実施の形態の変形例としては、編成内の特に同一台車に搭載された２台のモータに対
応するインバータ装置間でのみ位相を異なる値にすることや、編成内の特定の箇所におけ
る騒音が最小になるように位相差を設定することなどがあり、同様の効果を得られる。
応するインバータ装置間でのみ位相を異なる値にすることや、編成内の特定の箇所におけ
る騒音が最小になるように位相差を設定することなどがあり、同様の効果を得られる。
（ｂ）第４の実施の形態の鉄道車両用モータ制御装置の構成図。
１ インバータ
２ モータ
３ インバータ制御部
１１ 重畳高周波電圧設定手段
１２ 電流制御手段
１３ 高周波電圧指令重畳手段
１４ 電圧指令座標変換手段
１５ 高周波重畳方式回転子磁極位置推定手段
１６ 電流座標変換手段
２１ 編成内重畳高周波周波数設定手段
３１ 編成内重畳高周波振幅可変位相ずらし設定手段
３２ 重畳高周波振幅可変基準位相発振手段
３３ 重畳高周波電圧設定手段
４１ 編成内重畳高周波位相ずらし設定手段
４２ 重畳高周波基準位相発振手段
４３ 重畳高周波電圧設定手段
２ モータ
３ インバータ制御部
１１ 重畳高周波電圧設定手段
１２ 電流制御手段
１３ 高周波電圧指令重畳手段
１４ 電圧指令座標変換手段
１５ 高周波重畳方式回転子磁極位置推定手段
１６ 電流座標変換手段
２１ 編成内重畳高周波周波数設定手段
３１ 編成内重畳高周波振幅可変位相ずらし設定手段
３２ 重畳高周波振幅可変基準位相発振手段
３３ 重畳高周波電圧設定手段
４１ 編成内重畳高周波位相ずらし設定手段
４２ 重畳高周波基準位相発振手段
４３ 重畳高周波電圧設定手段
Claims (11)
- 回転子に磁気突極性を有する永久磁石モータ、リラクタンスモータの制御装置であって
、前記モータを鉄道車両駆動用に適用するに際し、インバータから高周波電圧または高周
波電流を印加し、前記高周波電圧または高周波電流によって流れる高周波電流または高周
波電圧から、モータ回転子位置を推定し、モータ回転子位置センサ無しにモータ制御を行
う鉄道車両駆動用モータセンサレス制御装置において、
前記印加する高周波電圧または高周波電流の周波数を、編成内の各モータを制御するイン
バータ間で異なる値にすることを特徴とする鉄道車両用モータ制御装置。 - 回転子に磁気突極性を有する永久磁石モータ、リラクタンスモータの制御装置であって
、前記モータを鉄道車両駆動用に適用するに際し、インバータから高周波電圧または高周
波電流を印加し、前記高周波電圧または高周波電流によって流れる高周波電流または高周
波電圧から、モータ回転子位置を推定し、モータ回転子位置センサ無しにモータ制御を行
う鉄道車両駆動用モータセンサレス制御装置において、
前記印加する高周波電圧または高周波電流の振幅を時間に対して周期的に変化させ、かつ
、編成内の各モータを制御するインバータ間で、振幅が最大になるタイミングを周期に対
して異なる値にすることを特徴とする鉄道車両用モータ制御装置。 - 回転子に磁気突極性を有する永久磁石モータ、リラクタンスモータの制御装置であって
、前記モータを鉄道車両駆動用に適用するに際し、インバータから高周波電圧または高周
波電流を印加し、前記高周波電圧または高周波電流によって流れる高周波電流または高周
波電圧から、モータ回転子位置を推定し、モータ回転子位置センサ無しにモータ制御を行
う鉄道車両駆動用モータセンサレス制御装置において、
前記印加する高周波電圧または高周波電流の周波数を編成内の各モータを制御するインバ
ータ間で同一とした上で、前記高周波電圧または高周波電流の時間に対する位相を、編成
内の各モータを制御するインバータ間で異なる値にすることを特徴とする鉄道車両用モー
タ制御装置。 - 前記請求項１記載の鉄道車両用モータ制御装置において、
編成内の特に同一車両に搭載されたインバータ装置間でのみ周波数を異なる値にすること
を特徴とする鉄道車両用モータ制御装置。 - 前記請求項２記載の鉄道車両用モータ制御装置において、
編成内の特に同一車両に搭載されたインバータ装置間でのみ振幅が最大になるタイミング
を周期に対して異なる値にすることを特徴とする鉄道車両用モータ制御装置。 - 前記請求項３記載の鉄道車両用モータ制御装置において、
編成内の特に同一車両に搭載されたインバータ装置間でのみ位相を異なる値にすることを
特徴とする鉄道車両用モータ制御装置。 - 前記請求項５記載の鉄道車両用モータ制御装置において、
編成内の車両ごとに振幅を可変する周期を異なる値にすることを特徴とする鉄道車両用モ
ータ制御装置。 - 前記請求項６記載の鉄道車両用モータ制御装置において、
編成内の車両ごとに周波数を異なる値にすることを特徴とする鉄道車両用モータ制御装置
。 - 前記請求項３記載の鉄道車両用モータ制御装置において、
編成内の特に同一台車に搭載された２台のモータに対応するインバータ装置間でのみ位相
を異なる値にすることを特徴とする鉄道車両用モータ制御装置。 - 前記請求項３記載の鉄道車両用モータ制御装置において、
編成内の特定の箇所における騒音が最小になるように位相差を設定することを特徴とする
鉄道車両用モータ制御装置。 - 回転子に磁気突極性を有するモータと、
前記モータの回転子位置を推定し、前記複数のモータを制御するインバータと、
少なくとも同一の車両に搭載された前記複数のモータの高周波音の高周波スペクトルを分
散若しくは特定の高周波成分の振幅の平均値を低減する騒音低減手段とを備えたことを特
徴とする鉄道車両用モータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006152480A JP2007325406A (ja) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | 鉄道車両用モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006152480A JP2007325406A (ja) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | 鉄道車両用モータ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007325406A true JP2007325406A (ja) | 2007-12-13 |
Family
ID=38857707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006152480A Pending JP2007325406A (ja) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | 鉄道車両用モータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007325406A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0737639A (ja) * | 1993-07-22 | 1995-02-07 | Yazaki Corp | コネクタ |
| WO2010109522A1 (ja) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の制御装置 |
| JP2010233345A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 交流電動機の機械角推定方法及び機械角推定装置 |
| FR2985619A1 (fr) * | 2012-01-09 | 2013-07-12 | Schneider Toshiba Inverter | Procede de commande mis en oeuvre pour commander deux moteurs electriques synchrones a aimant permanent connectes en parallele |
| WO2014192373A1 (ja) * | 2013-05-27 | 2014-12-04 | 株式会社東芝 | 電力変換装置、電力変換装置の制御方法、回転センサレス制御装置及び回転センサレス制御装置の制御方法 |
| JP2015008560A (ja) * | 2013-06-24 | 2015-01-15 | 株式会社東芝 | 回転センサレス制御装置、回転センサレス制御装置の制御方法及び制御プログラム |
| CN107710594A (zh) * | 2015-05-27 | 2018-02-16 | 三菱电机株式会社 | 交流旋转电机的控制装置及电动助力转向的控制装置 |
| US9948220B2 (en) | 2016-07-22 | 2018-04-17 | Denso Corporation | Rotation angle estimation apparatus for rotating electric machine |
| JP2018137912A (ja) * | 2017-02-22 | 2018-08-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 洗濯機のモータ駆動装置 |
| WO2019244314A1 (ja) * | 2018-06-21 | 2019-12-26 | 三菱電機株式会社 | 同期回転機の制御装置及び機械学習装置 |
-
2006
- 2006-05-31 JP JP2006152480A patent/JP2007325406A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0737639A (ja) * | 1993-07-22 | 1995-02-07 | Yazaki Corp | コネクタ |
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| JP5271409B2 (ja) * | 2009-03-25 | 2013-08-21 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の制御装置 |
| US8519652B2 (en) | 2009-03-25 | 2013-08-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Control apparatus for electric rotating machine |
| JP2010233345A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 交流電動機の機械角推定方法及び機械角推定装置 |
| FR2985619A1 (fr) * | 2012-01-09 | 2013-07-12 | Schneider Toshiba Inverter | Procede de commande mis en oeuvre pour commander deux moteurs electriques synchrones a aimant permanent connectes en parallele |
| WO2013104582A3 (fr) * | 2012-01-09 | 2014-03-27 | Schneider Toshiba Inverter Europe Sas | Procédé de commande mis en œuvre pour commander deux moteurs électriques synchrones à aimant permanent connectés en parallèle |
| US9923447B2 (en) | 2013-05-27 | 2018-03-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power conversion device having improved noise characteristics, and control method thereof |
| WO2014192373A1 (ja) * | 2013-05-27 | 2014-12-04 | 株式会社東芝 | 電力変換装置、電力変換装置の制御方法、回転センサレス制御装置及び回転センサレス制御装置の制御方法 |
| JP2015008560A (ja) * | 2013-06-24 | 2015-01-15 | 株式会社東芝 | 回転センサレス制御装置、回転センサレス制御装置の制御方法及び制御プログラム |
| CN107710594A (zh) * | 2015-05-27 | 2018-02-16 | 三菱电机株式会社 | 交流旋转电机的控制装置及电动助力转向的控制装置 |
| EP3306811A4 (en) * | 2015-05-27 | 2019-01-23 | Mitsubishi Electric Corporation | DEVICE FOR CONTROLLING AN ALTERNATING TURNING MACHINE AND DEVICE FOR CONTROLLING ELECTRIC POWER STEERING |
| US10543868B2 (en) | 2015-05-27 | 2020-01-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Device for controlling AC rotary machine and device for controlling electric power steering |
| CN107710594B (zh) * | 2015-05-27 | 2020-07-03 | 三菱电机株式会社 | 交流旋转电机的控制装置及电动助力转向的控制装置 |
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| WO2019244314A1 (ja) * | 2018-06-21 | 2019-12-26 | 三菱電機株式会社 | 同期回転機の制御装置及び機械学習装置 |
| CN112335169A (zh) * | 2018-06-21 | 2021-02-05 | 三菱电机株式会社 | 同步旋转机的控制装置及机器学习装置 |
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