JP3511508B2 - 電気車の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電気車に搭載さ
れる交流電力を制御する電力変換装置において、特に帰
線電流に発生する特定周波数成分を除去する技術に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電気車に搭載される誘導電動機をはじめ
とする電機品（以下負荷と記す）に供給される交流電力
は、架線から集電した直流電力をスイッチング素子で構
成される電力変換器により変換されたものである。一般
的に、架線電圧集電器と電力変換装置の間には、地上に
設置された信号機等の保安機器に障害を与える周波数成
分を除去するために、リアクトルとフィルタコンデンサ
からなるフィルタ回路が挿入されている。

【０００３】しかしながら、フィルタ回路で決まる周波
数特性によっては、該フィルタ回路だけでは、その影響
を完全に除去できない場合がある。

【０００４】そこで、電力変換器が発生する保安機器に
障害を与える周波数成分を除去するために、例えば、図
９に示す方法が提案されている。

【０００５】図９は、例えば、特開平０７−１６３００
１号公報に記載された電力変換装置の構成を示したブロ
ック図である。図９において、５１は入力電圧電圧Ｖｉ
に対して常に一定の電圧Ｖｏを出力するためのＦＦ指令
Ａｌｉを演算するフィードフォワード制御器、５２は基
準電圧Ｖｃを予め設定する出力電圧設定器、５３は出力
電圧Ｖｏと出力電圧設定器５２で予め設定される基準電
圧Ｖｃとの偏差Ｖｄを求める減算器、５４は入力される
偏差ＶｄがゼロになるようなＦＢ指令Ａｌｏを演算する
フィードバック制御器、５５は前記ＦＦ指令ＡｌｉとＦ
Ｂ指令Ａｌｏ及び後述する電流制御補正指令Ａｌｘを加
算して変調率ＡＬを出力する加算器である。

【０００６】５６は、バンドパスフィルタで構成され、
帰線電流Ｉのうち後述する信号周波数設定器５７で設定
された周波数の成分を抽出して、電流Ｉｆｃを出力する
特定周波数成分抽出器、５７は特定周波数成分抽出器５
６で抽出する特定周波数成分の周波数ｆｃを設定する信
号周波数設定器、５８は電流Ｉｆｃを入力し、電流Ｉｆ
ｃの位相を制御する移相器、５９は移相器５８で制御し
た位相から、フィードフォワード制御器５１及びフィー
ドバック制御器５４のゲインと合わせた電流制御補正指
令ＡＬｘを演算する電流ゲイン制御器である。

【０００７】６０は変調率ＡＬを入力して変調波を発生
する変調波発生器、６１は三角波のキャリア信号を発生
するキャリア信号発生器、６２は変調率ＡＬの変調波と
キャリア信号とによりスイッチング素子のスイッチング
信号を生成するスイッチング信号生成器である。

【０００８】次に、この従来の電力変換装置の動作につ
いて説明する。先ず、フィ―ドフォワ―ド制御器５１
は、入力電圧Ｖｉに対して常に一定の電圧Ｖｏを出力す
るＦＦ指令ＡＬｉを計算する。例えば、入力電圧Ｖｉが
上昇したら変調波の振幅を下げるＦＦ指令ＡＬｉを計算
し、入力電圧Ｖｉが低下したら変調波の振幅を上げるＦ
Ｆ指令ＡＬｉを計算して出力する。減算器５３は、出力
電圧Ｖｏと出力電圧設定器５２で予め設定される基準電
圧Ｖｃとの偏差Ｖｄを求める。フィ―ドバック制御器５
４は、偏差Ｖｄが零となるようなＦＢ指令ＡＬｏを計算
する。瞬時離線や、他の電気車の影響により、入力電圧
Ｖｉが変動するが、負荷に供給する出力電圧Ｖｏを一定
に保持しようとするために、帰線電流Ｉは変動してリッ
プル分が生じる。この帰線電流Ｉは特定周波数成分抽出
器５６に入力される。特定周波数成分抽出器５６はバン
ドパスフィルタで構成され、帰線電流Ｉのうち信号周波
数設定器５７で設定された周波数成分を抽出するもので
ある。信号周波数設定器５７で設定される周波数ｆｃ
は、保安機器の固有の電流周波数である。すなわち、帰
線電流Ｉは、特定周波数成分抽出器５６で信号周波数設
定器５７で設定される周波数ｆｃ成分の電流Ｉｆｃが抽
出される。移相器５８は電流Ｉｆｃを入力し、電流Ｉｆ
ｃの位相を制御する。電流ゲイン制御器５９は、移相器
５８で制御した位相から、フィ―ドフォワ―ド制御器５
１及びフィ―ドバック制御器５４のゲインと合わせた電
流制御補正指令ＡＬｘを出力する。

【０００９】加算器５５はＦＦ指令ＡＬｉ、ＦＢ指令Ａ
Ｌｏ、電流制御補正指令ＡＬｘを入力して加算し、変調
率ＡＬを出力する。変調波発生部６０は、変調率ＡＬを
入力して変調波を発生する。また、キャリア信号発生部
６１は、三角波のキャリア信号を発生し、スイッチング
信号発生部６２において、変調率ＡＬの変調波Ａとキャ
リア信号Ｂとにより電力変換装置のスイッチング素子の
スイッチング信号Ｇを生成する。

【００１０】特定周波数成分抽出器５６では、信号周波
数設定器５７で設定された周波数ｆｃの成分を抽出する
バンドパスフィルタのフィルタ関数が帰線電流Ｉに作用
し、周波数ｆｃの電流Ｉｆｃが抽出され、移相器５８に
入力される。移相器５８では電流Ｉｆｃが打ち消される
ような位相θが制御される。そして、電流ゲイン調整器
５９で、この位相θからフィ―ドフォワ―ド制御器１１
が出力するＦＦ指令ＡＬｉ及びフィ―ドバック制御器５
４が出力するＦＢ指令ＡＬｏとマッチングするように電
流制御補正指令ＡＬｘが計算される。

【００１１】帰線電流Ｉのリップル分が保安機器固有の
電流周波数ｆｃの成分を持たない時は、特定周波数成分
抽出器５６から出力されるＩｆｃは零となり、電流制御
補正は行われない。従って、従来と同様に、常に入力電
圧Ｖｉの変動に対して出力電圧Ｖｏが一定になるよう
に、フィ―ドフォワ―ド制御器５１でＦＦ指令ＡＬｉが
計算され、出力電圧Ｖｏと設定値Ｖｃとの差Ｖｄが零と
なるように、フィ―ドバック制御器５４でＦＢ指令ＡＬ
ｏが計算され、これらＡＬｉとＡＬｏの和が変調率ＡＬ
となる。変調波発生部６０は変調率ＡＬを入力して変調
波を発生する。また、キャリア信号発生部６１は三角波
のキャリア信号を発生し、スイッチング信号発生部６２
において、変調率ＡＬの変調波とキャリア信号とにより
電力変換装置のスイッチング素子のスイッチング信号Ｇ
を生成する。

【００１２】また、帰線電流Ｉのリップル分が保安機器
固有の電流周波数ｆｃの成分を持つ時は、特定周波数成
分抽出器５６でフィルタ関数が入力電流Ｉに作用して周
波数ｆｃの電流成分Ｉｆｃが抽出される。移相器５８で
は、この電流成分Ｉｆｃを打ち消す特性となるように位
相θが調整され、電流ゲイン制御器５９にて電流制御補
正指令ＡＬｘが出力される。フィ―ドフォワ―ド制御器
５１では、入力電圧Ｖｉに対して常に一定の出力電圧を
出力するＦＦ指令ＡＬｉが出力され、フィ―ドバック制
御器５４では、出力電圧Ｖｏと出力電圧設定器５２で設
定された設定値Ｖｃとの差Ｖｄが零となるようなＦＢ指
令ＡＬｏが出力され、このＦＦ指令ＡＬｉと、ＦＢ指令
ＡＬｏと、更に電流制御補正指令ＡＬｘとが加算器５５
で加算され、変調率ＡＬとなる。変調波発生部６０は、
変調率ＡＬを入力して変調波を発生する。また、キャリ
ア信号発生部６１は三角波のキャリア信号を発生し、ス
イッチング信号発生部６２において、変調率ＡＬの変調
波とキャリア信号とにより電力変換装置のスイッチング
素子のスイッチング信号Ｇを生成する。

【００１３】従ってフィ―ドフォワ―ド制御器５１やフ
ィ−ドバック制御器５４の制御定数を変更せずに、帰線
電流Ｉに重畳する保安機器固有の電流周波数ｆｃの成分
を除去して、保安機器に対しての誘導障害を防止するこ
とができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の電力変換装置の
制御装置は以上のような構成及び動作となっており、こ
の方式でも、帰線電流に発生する特定周波数成分を除去
することは可能であるが、出力電圧Ｖｏを得るための電
圧センサが必要となるという問題点があった。

【００１５】さらに、一般的に電気車の制御では、電圧
利用率を高めるため、出力電圧が固定される１パルス領
域まで使用されるが、上記従来技術では、変調率ＡＬを
補正するため、出力電圧すなわち変調率が固定される１
パルス領域では適用することができないので、帰線電流
に発生する特定周波数成分を除去する方式としては十分
ではないという問題点があった。

【００１６】この発明は、上述のような問題点を改善す
るためになされたもので、出力電圧を得るための電圧セ
ンサが必要で無いばかりでなく、出力電圧固定領域を含
めた電気車の全ての運転領域においても、帰線電流に発
生する特定周波数成分を除去することができる電気車の
制御装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の一側面に係る電
気車の制御装置は、直流架線から集電される直流電圧
を、電気車に搭載される誘導電動機に供給するための３
相の交流電圧に変換する電力変換器と、前記誘導電動機
の回転速度を検出する回転速度検出器と、前記回転速度
検出器により検出された回転速度から前記誘導電動機の
回転角速度を演算する速度変換器と、前記速度変換器に
より演算された回転角速度を積分して位相角を演算する
積分器と、前記誘導電動機に流れるＵ、Ｖ、Ｗ相電流を
検出する電流検出器と、前記電流検出器により検出され
たＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流、並びに前記積分器
により演算された位相角に基づき、ｑ軸フィードバック
電流、及びｄ軸フィードバック電流を演算するフィード
バック電流演算器と、保安機器に影響を与える周波数成
分を設定する周波数設定器と、前記フィードバック電流
演算器により演算されたｑ軸フィードバック電流から、
前記周波数設定器により設定された周波数成分を抽出し
て第１の補正量を出力する周波数成分検出器と、前記第
１の補正量を打ち消す特性となるように位相を調整して
第２の補正量を出力する位相調整器と、前記第２の補正
量に乗ずるゲインを設定するゲイン設定器と、前記第２
の補正量と前記ゲインを乗算して第３の補正量を出力す
る乗算器と、第１のｑ軸電流指令を設定する電流指令設
定器と、前記第１のｑ軸電流指令から前記第３の補正量
を減算して第２のｑ軸電流指令を演算する減算器と、前
記フィードバック電流演算器により演算されたｑ軸フィ
ードバック電流が前記減算器により演算された第２のｑ
軸電流指令と一致するような電圧指令を演算して前記電
力変換器に出力する電圧指令演算器とを備えたものであ
る。

【００１８】また、本発明の他の側面に係る電気車の制
御装置は、直流架線から集電される直流電圧を、電気車
に搭載される誘導電動機に供給するための３相の交流電
圧に変換する電力変換器と、前記誘導電動機の回転速度
を検出する回転速度検出器と、前記回転速度検出器によ
り検出された回転速度から前記誘導電動機の回転角速度
を演算する速度変換器と、前記速度変換器により演算さ
れた回転角速度を積分して位相角を演算する積分器と、
前記誘導電動機に流れるＵ、Ｖ、Ｗ相電流を検出する電
流検出器と、前記電流検出器により検出されたＵ相電
流、Ｖ相電流及びＷ相電流、並びに前記積分器により演
算された位相角に基づき、ｑ軸フィードバック電流、及
びｄ軸フィードバック電流を演算するフィードバック電
流演算器と、保安機器に影響を与える周波数成分を設定
する周波数設定器と、前記フィードバック電流演算器に
より演算されたｑ軸フィードバック電流から、前記周波
数設定器により設定された周波数成分を抽出して第１の
補正量を出力する周波数成分検出器と、前記第１の補正
量を打ち消す特性となるように位相を調整して第２の補
正量を出力する位相調整器と、前記第２の補正量に乗ず
るゲインを設定するゲイン設定器と、前記第２の補正量
と前記ゲインを乗算して第３の補正量を出力する乗算器
と、第１のトルク指令を設定するトルク指令設定器と、
前記第１のトルク指令から前記第３の補正量を減算して
第２のトルク指令を演算する減算器と、前記誘導電動機
の発生するトルクが前記減算器により演算された第２の
トルク指令と一致するような電圧指令を演算して前記電
力変換器に出力する電圧指令演算器とを備えたものであ
る。

【００１９】さらに、本発明の一態様によれば、前記周
波数成分検出器に入力するｑ軸フィードバック電流の代
わりに、ｄ軸フィードバック電流を入力するものであ
る。

【００２０】さらにまた、本発明の他の態様によれば、
前記フィードバック電流演算器の代わりに、前記電流検
出器により検出されたＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流
に基づき、前記誘導電動機の電流実効値を演算する電流
実効値演算器を備え、前記周波数成分検出器の入力とし
て、ｑ軸フィードバック電流若しくはｄ軸フィードバッ
ク電流の代わりに、前記電流実効値を入力するものであ
る。

【００２１】また、本発明の更に他の態様によれば、前
記ゲイン設定器の代わりに、前記誘導電動機の回転角速
度に対してゲインを任意に設定できるようなゲインテー
ブルを備え、前記ゲインテーブルは、前記速度変換器に
より演算された回転角速度に対応するゲインを出力する
ものである。

【００２２】さらに、本発明の別の態様によれば、前記
乗算器と前記減算器の間に設けられ、入力される前記第
３の補正量が補正量最大値より大きい時は、前記補正量
最大値を出力し、入力される前記第３の補正量が補正量
最小値より小さい時は、前記補正量最小値を出力するリ
ミッタをさらに備えたものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施の形態について説明する。 実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１に係る
電気車の制御装置の構成を示すブロック図である。図１
において、２０は、誘導電動機１０への入力電流に基づ
いて、電力変換器９を制御して該誘導電動機１０の出力
を制御する制御部であり、この制御部２０は、誘導電動
機１０の電流のＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電
流Ｉｗと位相角θとから、ｑ軸フィードバック電流Ｉ１
ＱＦを演算するフィードバック電流演算器１と、フィー
ドバック電流演算器１の出力Ｉ１ＱＦから、周波数設定
器３で設定される周波数ＦＣ成分を抽出する周波数成分
検出器２と、周波数成分検出器２で抽出する周波数成分
ＦＣを設定する周波数設定器３とを備えている。

【００２４】さらに、制御部２０は、周波数成分検出器
２の出力Ｉ１ＱＦＣ１の位相を調整してＩ１ＱＦＣ２を
出力する位相調整器４と、位相調整器４の出力に乗算す
るゲインＧ１を設定するゲイン設定器５と、位相調整器
４の出力であるＩ１ＱＦＣ２とゲイン設定器の出力Ｇ１
とを乗算してＩ１ＱＦＣ３を出力する乗算器６と、電流
指令設定器１６の出力である第１のｑ軸電流指令Ｉ１Ｑ
Ｒ１からＩ１ＱＦＣ３を減算して第２のｑ軸電流指令Ｉ
１ＱＲ２を演算する減算器７と、第２の電流指令Ｉ１Ｑ
Ｒ２とｑ軸フィードバック電流Ｉ１ＱＦとを入力して、
これの入力に基づいて電力変換器９に与える電圧指令を
演算する電圧指令演算器８とを備える。

【００２５】電力変換器９は、電圧集電器１５から集電
される直流電圧を、電圧指令設定器１６からの電圧指令
に従って、誘導電動機１０に供給する電圧に変換する。
１０は電力変換器９から供給される電圧により駆動され
る誘導電動機、１１は誘導電動機１０の回転速度を検出
する回転速度検出器、１２は回転速度検出器１１の出力
から誘導電動機１０の回転角速度ωｒを演算する速度変
換器、１３は速度変換器１２の出力である回転角速度ω
ｒを積分して位相角θを演算する積分器、１４ａ〜１４
ｃは、誘導電動機１０に流れるＵ、Ｖ、Ｗ相電流を検出
する第１〜３の電流検出器である。集電器１５は、直流
架線から直流電圧を集電して電力変換器９に供給する。
電流指令設定器１６は、第１のｑ軸電流指令Ｉ１ＱＲ１
を設定して減算器７へ出力する。

【００２６】また、図１では、誘導電動機３は１台のみ
しか図示していないが、誘導電動機をｎ台並列に接続し
た状態でも、各誘導電動機に対して同様の構成をとるこ
とができる。

【００２７】次に、この実施の形態１による電気車の制
御装置の動作について説明する。架線から集電器１５に
より集電した直流電力は、電力変換器９に入力される。
電力変換器９では、入力された直流電圧を、制御部２０
から与えられる電圧指令に従って、３相の交流電力に変
換して誘導電動機１０を駆動する。誘導電動機１０の回
転速度は速度検出器１１により検出され、速度変換器１
２に入力される。速度変換器１２では、速度検出器１１
の信号を、誘導電動機１０の回転角速度ωｒに変換し
て、制御部２０に入力する。

【００２８】次に、本発明の主要な制御機能を司る制御
部２０の動作について説明する。誘導電動機１０の角速
度ωｒは電圧指令演算器８と積分器１３に入力される。
積分器１３では、誘導電動機角速度ωｒを積分すること
により、誘導電動機１０の回転位相に相当する位相θを
演算する。フィードバック電流演算器１では、位相θと
Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗとから、以
下の式（１）の演算を実施し、ｄ軸フィードバック電流
Ｉ１ＤＦ及びｑ軸フィードバック電流Ｉ１ＱＦを演算す
る。

【００２９】

【数１】

【００３０】ここで、電気車に搭載される電力変換器９
が保安機器に障害を与える周波数成分を発生する原理に
ついて考察する。電力変換器９は、通常半導体などのス
イッチング素子で構成され、スイッチング幅を変化させ
ることで直流電力を交流電力に変換する。電力変換器９
が電圧指令演算器８から出力される電圧指令に従って直
流電力を理想的に変換すれば、誘導電動機１０に供給さ
れる交流電力は正弦波状になり、誘導電動機１０に流れ
る電流も正弦波となる。また、フィードバック電流演算
器１で式（１）により演算されるｄ軸フィードバック電
流Ｉ１ＤＦ及びｑ軸フィードバック電流Ｉ１ＱＦは直流
量となる。

【００３１】さらにこの場合、集電器１５から電力変換
器９を通り、接地されたレールに流れる電流、すなわち
帰線電流Ｉも交流周波数成分を含まない直流となるた
め、信号機等の保安機器に対しての誘導障害を及ぼすこ
とはない。

【００３２】しかし、実際には、電力変換器９を構成す
るスイッチング素子のスイッチング時間のばらつきや、
スイッチング素子の短絡による素子の破壊を防止するた
めに設定される上下短絡防止時間の影響により、スイッ
チング幅が変化し、電力変換器９から出力される交流電
力は電圧指令演算器８からの指令と完全に一致しなくな
る。その場合、誘導電動機１０に供給される電力は理想
的な交流電力ではなく、誘導電動機１０に流れる電流も
同様に正弦波状に変化しなくなる。また、この場合に
は、フィードバック電流演算器１で式（１）により演算
されるｄ軸フィードバック電流Ｉ１ＤＦ及びｑ軸フィー
ドバック電流Ｉ１ＱＦは、交流周波数成分を含んだ電流
となる。

【００３３】さらに、帰線電流Ｉも完全な直流量とはな
らず、交流周波数成分が重畳された電流となる。帰線電
流Ｉに重畳される交流周波数成分は、電力変換器９が発
生する交流電力の基本波周波数成分が含まれており、こ
の基本波周波数成分は誘導電動機１０の回転速度の変化
に伴って変化する。そして、保安機器が使用する周波数
成分と、電力変換器９が発生する交流電力の基本波周波
数成分が一致した時、帰線電流Ｉにより保安機器に障害
を与える場合がある。

【００３４】よって、フィードバック電流演算器１で
（１）により演算されるｄ軸フィードバック電流Ｉ１Ｄ
Ｆ或いはｑ軸フィードバック電流Ｉ１ＱＦを監視し、そ
の電流に保安機器に障害を与える周波数成分が含まれて
いる場合に、その周波数成分を打ち消すように電圧指令
演算器８で演算される電圧指令を補正すれば、電力変換
器８が発生する保安機器に対しての誘導障害を防止する
ことができる。

【００３５】次に上記原理を踏まえて制御部２０の動作
について詳細に説明する。電流検出器１４ａ〜１４ｃで
検出されるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ
から、フィードバック電流演算器１で（１）式に従い演
算されるｄ軸フィードバック電流Ｉ１ＤＦ及びｑ軸フィ
ードバック電流Ｉ１ＱＦは、電力変換器９を構成するス
イッチング素子のスイッチング時間のばらつきや、スイ
ッチング素子の短絡を防止するために設定する上下短絡
防止時間の影響により、図２（ａ）に示すように交流周
波数成分が重畳された電流となる。

【００３６】周波数設定器３には、保安機器に影響を与
える周波数成分ＦＣが設定されており、周波数成分検出
器２に検出すべき周波数成分として周波数ＦＣを出力す
る。

【００３７】周波数成分検出器２は、図３に示すような
特性を有するバンドパスフィルタで構成され、周波数設
定器３から出力される周波数ＦＣ成分の電流をｑ軸フィ
ードバック電流Ｉ１ＱＦから抽出し、図２（ｂ）に示す
ような第１の補正量Ｉ１ＱＦＣ１を出力する。

【００３８】位相調整器４では、第１の補正量Ｉ１ＱＦ
Ｃ１を打ち消す特性となるように位相δが調整され、図
２（ｃ）に示すような第２の補正量Ｉ１ＱＦＣ２が出力
される。位相δは、抽出すべき周波数成分ＦＣと制御部
２０の電圧指令に対する電流応答によって決められる。

【００３９】ゲイン設定器５では、第２の補正量Ｉ１Ｑ
ＦＣ２に乗ずるゲインＧ１が設定されており、乗算器６
によりゲインＧ１と第２の補正量Ｉ１ＱＦＣ２とを乗算
して、図２（ｄ）に示すような第３の補正量Ｉ１ＱＦＣ
３が演算される。

【００４０】電流指令設定器１６から、図２（ｅ）に示
すような第１のｑ軸電流指令Ｉ１ＱＲ１が出力され、減
算器７により、第１のｑ軸電流指令Ｉ１ＱＲ１から第３
の補正量Ｉ１ＱＦＣ３を減算し、図２（ｆ）に示すよう
な第２のｑ軸電流指令Ｉ１ＱＲ２を演算する。

【００４１】電圧指令演算器８では、ｑ軸フィードバッ
ク電流Ｉ１ＱＦが第２のｑ軸電流指令Ｉ１ＱＲ２と一致
するような電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを演算し、電力変
換器９に出力する。電力変換器９では、電圧指令演算器
８から入力される電圧指令に従って、集電器１５から入
力される直流電圧を交流電圧に変換し、誘導電動機１０
を駆動する。

【００４２】その結果、第１の補正量Ｉ１ＱＦＣ１がゼ
ロになり、帰線電流Ｉから保安機器に障害を与える周波
数成分を除去することができる。

【００４３】なお、本実施の形態１では、抽出すべき周
波数成分を１つのみとしたが、保安機器に影響を与える
周波数成分が複数存在する場合には、それぞれの周波数
成分に対して上記と同様の処理を行い、第３の補正量Ｉ
１ＱＦＣ３を減算し、それらの値をそれぞれ第１のｑ軸
電流指令Ｉ１ＱＲ１から減算することにより、帰線電流
Ｉに含まれる、保安機器に影響を与える周波数成分を除
去することができる。

【００４４】このように、図１に示す本実施の形態１に
おける電気車の制御装置によれば、保安機器に影響を及
ぼす周波数成分を誘導電動機電流から検出し、その値を
用いて電流指令を調整して制御することにより、帰線電
流を直接検出するための検出器や、電力変換器の出力電
圧を検出する検出器を設けることなく、保安機器に対し
て影響を及ぼすような帰線電流の発生を防止することが
できる。

【００４５】実施の形態２．図４は、この発明の実施の
形態２に係る電気車の制御装置の構成を示すブロック図
である。上記実施の形態１による電気車の制御装置で
は、制御部２０に入力する指令を電流指令としていた
が、図４に示す本実施の形態２による電気車の制御装置
では、電流指令の代わりにトルク指令を入力するように
したものである。

【００４６】図４において、１６ａは、制御部２０ａに
入力する第１のトルク指令ＰＴＲ１を設定するトルク指
令設定器、７ａは、第１のトルク指令ＰＴＲ１から第３
の補正量Ｉ１ＱＦＣ３を減算し、第２のトルク指令ＰＴ
Ｒ２を演算する減算器である。その他の構成部品につい
ては、図１に示した上記実施の形態１と同一であるので
詳細な説明は省略する。

【００４７】以下に、本実施の形態２の動作について、
上記実施の形態１と異なる部分を中心に図４を用いて説
明する。

【００４８】トルク指令設定器１６ａは、誘導電動機１
０に発生させるトルク値を指令するトルク指令値が設定
され、第１のトルク指令ＰＴＲ１として制御部２０ａに
入力される。制御部２０ａに含まれる減算器７ａは、第
１のトルク指令ＰＴＲ１から第３の補正量Ｉ１ＱＦＣ３
を減算して、第２のトルク指令ＰＴＲ２を演算する。第
２のトルク指令ＰＴＲ２は電圧指令演算器８に入力され
る。

【００４９】電力変換器９では、誘導電動機１０の発生
するトルクが第２のトルク指令ＰＴＲ２と一致するよう
な電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを演算し、電力変換器９に
出力する。電力変換器９では、電圧指令演算器８から入
力される電圧指令に従って、集電器１５から入力される
直流電圧を交流電圧に変換し、誘導電動機１０を駆動す
る。他の部分の動作については、図１と同一であり、各
補正量の変化は、図２（ｅ）、（ｆ）がそれぞれ第１の
トルク指令ＰＴＲ１及び第２のトルク指令ＰＴＲ２に置
き換わるだけであるので、その図示及び説明は省略す
る。

【００５０】このように、図４に示す実施の形態２にお
ける電気車の制御装置によれば、保安機器に影響を及ぼ
す周波数成分を誘導電動機電流から検出し、その値を用
いてトルク指令を調整して制御することにより、帰線電
流を直接検出するための検出器や、電力変換器９の出力
電圧を検出する検出器を設けることなく、保安機器に対
して影響を及ぼすような帰線電流の発生を防止すること
ができる。

【００５１】実施の形態３．図５は、この発明の実施の
形態３に係る電気車の制御装置の構成を示すブロック図
である。図５において、上述の実施の形態１及び２の図
１及び図４と異なる構成の部分だけを記述し、他の同じ
構成の部分については図示を省略している。

【００５２】実施の形態１或いは実施の形態２で述べた
電気車の制御装置では、周波数成分検出器２に入力する
電流をｑ軸フィードバック電流Ｉ１ＱＦとしていたが、
図５に示す本実施の形態３による電気車の制御装置で
は、ｑ軸フィードバック電流Ｉ１ＱＦの代わりにｄ軸フ
ィードバック電流Ｉ１ＤＦを周波数成分検出器２に入力
するようにしたものである。

【００５３】図５において、１は、位相θと、Ｕ相電流
Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗとを入力として、
ｄ軸フィードバック電流Ｉ１ＤＦを出力するフィードバ
ック電流演算器、２は、ｄ軸フィードバック電流Ｉ１Ｄ
Ｆを入力として周波数設定器３で設定された周波数成分
を検出する周波数成分検出器２である。

【００５４】以下、本実施の形態３の動作について、上
記実施の形態１及び２と異なる部分を中心に図５を用い
て説明する。

【００５５】フィードバック電流演算器１では、上述し
た式（１）により、位相θと、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流
Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗとから、ｄ軸フィードバック電流
Ｉ１ＤＦとｑ軸フィードバック電流Ｉ１ＱＦとを演算す
る。

【００５６】電力変換器９を構成するスイッチング素子
のスイッチング時間のばらつきや、スイッチング素子の
短絡を防止するために設定する上下短絡防止時間の影響
により、ｄ軸フィードバック電流Ｉ１ＤＦは、ｑ軸フィ
ードバック電流Ｉ１ＱＦと同様に、交流周波数成分が重
畳された電流となる。

【００５７】そのため、上記実施の形態１と同様に、ｄ
軸フィードバック電流Ｉ１ＤＦを周波数成分検出器２に
入力し、周波数設定器３から入力される周波数ＦＣＣ成
分を抽出し、その値を実施の形態１或いは２と同様な処
理を施すことにより、帰線電流Ｉに含まれる、保安機器
に影響を与える周波数成分を除去することができる。

【００５８】このように、図５に示す本実施の形態３に
おける電気車の制御装置によれば、例えば空転制御など
により、電流指令やトルク指令が激しく変化する場合に
おいても、ｄ軸フィードバック電流Ｉ１ＤＦを用いて電
流指令及びトルク指令を調整することにより、それらの
影響を受けずに、保安機器に影響を及ぼす周波数成分を
検出し、保安機器に対して影響を及ぼすような帰線電流
の発生を防止することができる。

【００５９】実施の形態４．図６は、この発明の実施の
形態４に係わる電気車の制御装置の構成を示すブロック
図である。図６においては、上述の実施の形態１乃至３
の図１、図４及び図５と異なる構成の部分だけを記述
し、他の同じ構成の部分については図示を省略してい
る。

【００６０】上記実施の形態１乃至３で述べた電気車の
制御装置では、周波数成分検出器２に入力する電流をｄ
軸フィードバック電流Ｉ１ＤＦ或いはｑ軸フィードバッ
ク電流Ｉ１ＱＦとしていたが、図６に示す本実施の形態
４による電気車の制御装置では、ｄ軸フィードバック電
流Ｉ１ＤＦ或いはｑ軸フィードバック電流Ｉ１ＱＦの代
わりに電流実効値ＩＭを周波数成分検出器２に入力する
ようにしたものである。

【００６１】図６において、１ａは、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ
相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗを入力として電流実効値Ｉ
Ｍを出力する電流実効値演算器、２は、電流実効値ＩＭ
を入力として周波数設定器３で設定される周波数成分を
検出する周波数成分検出器である。

【００６２】以下、本実施の形態４の動作について、上
記実施の形態１乃至３と異なる部分を中心に図６を用い
て説明する。

【００６３】電流実効値演算器１ａでは、下記の式
（２）により、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電
流Ｉｗから、電流実効値ＩＭを演算する。

【００６４】

【数２】

【００６５】上述したように、電力変換器９を構成する
スイッチング素子のスイッチング時間のばらつきや、ス
イッチング素子の短絡を防止するために設定する上下短
絡防止時間の影響により、電流実効値ＩＭは、ｄ軸フィ
ードバック電流Ｉ１ＤＦやｑ軸フィードバック電流Ｉ１
ＱＦと同様に、交流周波数成分が重畳された電流とな
る。

【００６６】そのため、上記実施の形態１乃至３と同様
に、電流実効値ＩＭを周波数成分検出器２に入力し、周
波数設定器３から入力される周波数ＦＣ成分を抽出し、
その値を上記実施の形態１乃至３と同様な処理を施すこ
とにより、帰線電流Ｉに含まれる保安機器に影響を与え
る周波数成分を除去することができる。

【００６７】このように、図６に示す実施の形態４にお
ける電気車の制御装置によれば、電流実効値ＩＭの演算
に位相θを用いる必要がないので、例えば演算を実施す
るマイコン等の制約により、位相演算が不可能な場合に
おいても、電流実効値ＩＭを用いて電流指令及びトルク
指令を調整することで、それらの影響を受けずに、保安
機器に影響を及ぼす周波数成分を検出し、保安機器に対
して影響を及ぼすような帰線電流の発生を防止すること
ができる。

【００６８】実施の形態５．図７は、この発明の実施の
形態５に係わる電気車の制御装置の構成を示したブロッ
ク図である。図７において、上述の実施の形態１及び２
の図１、図４と異なる構成の部分だけを記述し、他の同
じ構成の部分については図示を省略している。

【００６９】上記実施の形態１乃至４で述べた電気車の
制御装置では、位相調整器４の出力に乗算するゲインＧ
１をゲイン設定器５で設定する一定値としていたが、図
７に示す本実施の形態５による電気車の制御装置では、
ゲイン設定器５の代わりに、誘導電動機角速度ωｒを入
力とし、角速度ωｒによりゲインＧ２を変化させること
ができるゲインテーブルを設けるようにしたものであ
る。

【００７０】図７において、５ａは、誘導電動機角速度
ωｒを入力とし、角速度ωｒによりゲインＧ２を変化さ
せることができるゲインテーブルである。すなわち、図
７に示す電気車の制御装置の構成は、上記実施の形態１
乃至４の図１、図４〜図６に示した電気車の制御装置に
おいて、ゲイン設定器５の代わりに、ゲインテーブル５
ａを追加したものである。

【００７１】以下、本実施の形態５の動作について、上
記実施の形態１乃至４と異なる部分を中心に図７を用い
て説明する。ゲインテーブル５ａには、速度変換器１２
（図７では省略）から出力される回転角速度ωｒが入力
される。ゲインテーブル５ａには、予め、誘導電動機１
０の回転角速度に対してゲインを任意に設定できるよう
なテーブルが設定されており、入力された回転角速度ω
ｒに対応するゲインＧ２を出力する。

【００７２】乗算器６では、ゲインテーブル５ａの出力
であるＧ２と、第２の補正量Ｉ１ＱＦＣ２とを乗算し、
第３の補正量Ｉ１ＱＦＣ３を演算する。他の動作につい
ては、上述の実施の形態１乃至５と同様であるので、こ
こでは説明を省略する。

【００７３】以上のように、図７に示す実施の形態５に
おける電気車の制御装置では、第２の補正量Ｉ１ＱＦＣ
２に乗算するゲインＧ２が回転角速度ωｒにより可変に
できるので、運転速度により第３の補正量Ｉ１ＱＦＣ３
を自由に設定できるため、例えば、除去すべき特定周波
数成分が発生する回転角速度以外の運転領域において、
動作を停止させ、不要動作を抑制することができる。

【００７４】実施の形態６．図８は、この発明の実施の
形態６に係る電気車の制御装置の構成を示すブロック図
である。図８において、上述の実施の形態１及び２の図
１、図４と異なる構成の部分だけを記述し、他の同じ構
成の部分については図示を省略している。

【００７５】上記実施の形態１乃至５で述べた電気車の
制御装置では、ゲインＧ１若しくはＧ２と、第２の補正
量Ｉ１ＱＦＣ２とを乗算して得られる第３の補正量Ｉ１
ＱＦＣ３をそのまま減算器７或いは減算器７ａに入力し
ていたが、図８に示す本実施の形態６による電気車の制
御装置では、乗算器６と減算器７或いは減算器７ａの間
に、補正量を制限するリミッタ２１を設け、リミッタ２
１により制限された補正量を減算器７或いは減算器７ａ
に出力するようにしたものである。

【００７６】図８において、リミッタ２１は、第３の補
正量Ｉ１ＱＦＣ３を制限して第４の補正量Ｉ１ＱＦＣ４
を出力するものである。すなわち、図８に示す本実施の
形態６による電気車の制御装置の構成は、図１、図４〜
図７に示した上記実施の形態１乃至５による電気車の制
御装置において、乗算器６と減算器７或いは減算器７ａ
の間に、リミッタ２１を追加したものである。

【００７７】以下、本実施の形態６の動作について、上
記実施の形態１乃至５と異なる部分を中心に図８を用い
て説明する。リミッタ２１には、減算器７或いは減算器
７ａに出力される補正量最大値Ｉ１ＱＦＭＡＸと補正量
最小値Ｉ１ＱＦＭＩＮが予め設定されている。

【００７８】入力される第３の補正量Ｉ１ＱＦＣ３が補
正量最大値Ｉ１ＱＦＭＡＸより大きい時は、第４の補正
量Ｉ１ＱＦＣ４として、補正量最大値Ｉ１ＱＦＭＡＸを
出力する。

【００７９】また、入力される第３の補正量Ｉ１ＱＦＣ
３が補正量最小値Ｉ１ＱＦＭＩＮより小さい時は、第４
の補正量Ｉ１ＱＦＣ４として、補正量最小値Ｉ１ＱＦＭ
ＩＮを出力する。

【００８０】また、入力される第３の補正量Ｉ１ＱＦＣ
３が補正量最小値Ｉ１ＱＦＭＩＮより大きく、補正量最
大値Ｉ１ＱＦＭＡＸより小さい時は、第４の補正量Ｉ１
ＱＦＣ４として、入力される第３の補正量Ｉ１ＱＦＣ３
がそのまま出力されるのは言うまでもない。

【００８１】減算器７或いは減算器７ａでは、第４の補
正量Ｉ１ＱＦＣ４を第１の電流指令Ｉ１ＱＲ１或いは第
１のトルク指令ＰＴＲ１から減算して第２の電流指令Ｉ
１ＱＲ２或いは第２のトルク指令ＰＴＲ２を演算する。
他の動作については上述の実施の形態１乃至５と同様で
あるので、ここでは説明を省略する。

【００８２】以上のように、図８に示す本実施の形態６
における電気車の制御装置では、減算器７或いは減算器
７ａに入力される第４の補正量Ｉ１ＱＦＣ４がリミッタ
２１によりＩ１ＱＦＭＩＮ〜Ｉ１ＱＦＭＡＸの間に制限
されるので、第４の補正量Ｉ１ＱＦＣ４が、例えば演算
誤差等により、使用範囲では有り得ないほどの値になる
ようなことを避けることができ、それによる誤動作を防
止することができる。

【００８３】

【発明の効果】以上のように、本発明の一側面に係る電
気車の制御装置によれば、直流架線から集電される直流
電圧を、電気車に搭載される誘導電動機に供給するため
の３相の交流電圧に変換する電力変換器と、前記誘導電
動機の回転速度を検出する回転速度検出器と、前記回転
速度検出器により検出された回転速度から前記誘導電動
機の回転角速度を演算する速度変換器と、前記速度変換
器により演算された回転角速度を積分して位相角を演算
する積分器と、前記誘導電動機に流れるＵ、Ｖ、Ｗ相電
流を検出する電流検出器と、前記電流検出器により検出
されたＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流、並びに前記積
分器により演算された位相角に基づき、ｑ軸フィードバ
ック電流、及びｄ軸フィードバック電流を演算するフィ
ードバック電流演算器と、保安機器に影響を与える周波
数成分を設定する周波数設定器と、前記フィードバック
電流演算器により演算されたｑ軸フィードバック電流か
ら、前記周波数設定器により設定された周波数成分を抽
出して第１の補正量を出力する周波数成分検出器と、前
記第１の補正量を打ち消す特性となるように位相を調整
して第２の補正量を出力する位相調整器と、前記第２の
補正量に乗ずるゲインを設定するゲイン設定器と、前記
第２の補正量と前記ゲインを乗算して第３の補正量を出
力する乗算器と、第１のｑ軸電流指令を設定する電流指
令設定器と、前記第１のｑ軸電流指令から前記第３の補
正量を減算して第２のｑ軸電流指令を演算する減算器
と、前記フィードバック電流演算器により演算されたｑ
軸フィードバック電流が前記減算器により演算された第
２のｑ軸電流指令と一致するような電圧指令を演算して
前記電力変換器に出力する電圧指令演算器とを備えたこ
とにより、出力電圧固定領域を含めた電気車の全ての運
転領域において、帰線電流に発生する特定周波数成分を
除去することができ、保安機器に対する障害を防止する
方式を実現することができると共に、保安機器に影響を
及ぼす周波数成分を誘導電動機電流から検出し、その値
を用いて電流指令を調整して制御することにより、帰線
電流を直接検出するための検出器や、電力変換器の出力
電圧を検出する検出器を設ける必要が無く、部品点数を
減少させて構成を簡素化できる効果がある。

【００８４】また、本発明の他の側面に係る電気車の制
御装置は、直流架線から集電される直流電圧を、電気車
に搭載される誘導電動機に供給するための３相の交流電
圧に変換する電力変換器と、前記誘導電動機の回転速度
を検出する回転速度検出器と、前記回転速度検出器によ
り検出された回転速度から前記誘導電動機の回転角速度
を演算する速度変換器と、前記速度変換器により演算さ
れた回転角速度を積分して位相角を演算する積分器と、
前記誘導電動機に流れるＵ、Ｖ、Ｗ相電流を検出する電
流検出器と、前記電流検出器により検出されたＵ相電
流、Ｖ相電流及びＷ相電流、並びに前記積分器により演
算された位相角に基づき、ｑ軸フィードバック電流、及
びｄ軸フィードバック電流を演算するフィードバック電
流演算器と、保安機器に影響を与える周波数成分を設定
する周波数設定器と、前記フィードバック電流演算器に
より演算されたｑ軸フィードバック電流から、前記周波
数設定器により設定された周波数成分を抽出して第１の
補正量を出力する周波数成分検出器と、前記第１の補正
量を打ち消す特性となるように位相を調整して第２の補
正量を出力する位相調整器と、前記第２の補正量に乗ず
るゲインを設定するゲイン設定器と、前記第２の補正量
と前記ゲインを乗算して第３の補正量を出力する乗算器
と、第１のトルク指令を設定するトルク指令設定器と、
前記第１のトルク指令から前記第３の補正量を減算して
第２のトルク指令を演算する減算器と、前記誘導電動機
の発生するトルクが前記減算器により演算された第２の
トルク指令と一致するような電圧指令を演算して前記電
力変換器に出力する電圧指令演算器とを備えたことによ
り、出力電圧固定領域を含めた電気車の全ての運転領域
において、帰線電流に発生する特定周波数成分を除去す
ることができ、保安機器に対する障害を防止する方式を
実現できると共に、保安機器に影響を及ぼす周波数成分
を誘導電動機電流から検出し、その値を用いてトルク指
令を調整して制御することにより、帰線電流を直接検出
するための検出器や、電力変換器の出力電圧を検出する
検出器を設ける必要が無く、部品点数を減少させて構成
を簡素化できる効果がある。

【００８５】さらに、本発明の一態様によれば、前記周
波数成分検出器に入力するｑ軸フィードバック電流の代
わりに、ｄ軸フィードバック電流を入力するので、例え
ば空転制御などにより、電流指令やトルク指令が激しく
変化する場合においても、ｄ軸フィードバック電流Ｉ１
ＤＦを用いて電流指令及びトルク指令を調整することに
より、それらの影響を受けずに、保安機器に影響を及ぼ
す周波数成分を検出し、保安機器に対して影響を及ぼす
ような帰線電流の発生を防止することができる効果があ
る。

【００８６】さらにまた、本発明の他の態様によれば、
前記フィードバック電流演算器の代わりに、前記電流検
出器により検出されたＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流
に基づき、前記誘導電動機の電流実効値を演算する電流
実効値演算器を備え、前記周波数成分検出器の入力とし
て、ｑ軸フィードバック電流若しくはｄ軸フィードバッ
ク電流の代わりに、前記電流実効値を入力するので、電
流実効値の演算に誘導電動機の回転位相を用いる必要が
なく、例えば演算を実施するマイコン等の制約により、
位相演算が不可能な場合においても、電流実効値を用い
て電流指令及びトルク指令を調整することにより、それ
らの影響を受けずに、保安機器に影響を及ぼす周波数成
分を検出し、保安機器に対して影響を及ぼすような帰線
電流の発生を防止することができる効果がある。

【００８７】また、本発明の更に他の態様によれば、前
記ゲイン設定器の代わりに、前記誘導電動機の回転角速
度に対してゲインを任意に設定できるようなゲインテー
ブルを備え、前記ゲインテーブルは、前記速度変換器に
より演算された回転角速度に対応するゲインを出力する
ので、例えば、除去すべき特定周波数成分が発生する回
転角速度以外の運転領域において、動作を停止させ、不
要動作を抑制することができる効果がある。

【００８８】さらに、本発明の別の態様によれば、前記
乗算器と前記減算器の間に設けられ、入力される前記第
３の補正量が補正量最大値より大きい時は、前記補正量
最大値を出力し、入力される前記第３の補正量が補正量
最小値より小さい時は、前記補正量最小値を出力するリ
ミッタをさらに備えたので、前記第２のトルク指令値を
演算する演算器に入力される補正量が、例えば演算誤差
等により、使用範囲では有り得ないほどの値になるよう
なことを避けることができ、それによる誤動作を防止す
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による電気車の制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施の形態１による電気車の制御装
置における各信号の動作を示す波形である。

【図３】この発明の実施の形態１による電気車の制御装
置に設けられた周波数成分検出器の入出力特性を示す図
である。

【図４】この発明の実施の形態２による電気車の制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図５】この発明の実施の形態３による電気車の制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図６】この発明の実施の形態４による電気車の制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図７】この発明の実施の形態５による電気車の制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図８】この発明の実施の形態６による電気車の制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図９】従来の電気車の制御装置の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ フィードバック電流演算器、１ａ 電流実効値演算
器、２ 周波数成分検出器、３ 周波数設定器、４ 周
波数成分検出器、５ ゲイン設定器、５ａ ゲインテー
ブル、６ 乗算器、７ 減算器、７ａ 減算器、８ 電
圧指令演算器、９ 電力変換器、１０ 誘導電動機、１
１ 速度検出器、１２ 速度変換器、１３ 積分器、１
４ａ 第１の電流検出器、１４ｂ 第２の電流検出器、
１４ｃ第３の電流検出器、１５ 集電器、１６ 電流指
令設定器、１６ａ トルク指令設定器、２０ 制御部、
２０ａ 制御器、２１ リミッタ、５１ フィードフォ
ワード制御器、５２ 出力電圧設定器、５３ 減算器、
５４ フィードバック制御器、５５ 加算器、５６ 特
定周波数成分抽出器、５７ 信号周波数設定器、５８
移相器、５９ 電流ゲイン制御器、６０ 変調波発生
器、６１ キャリア信号発生器、６２ スイッチング信
号生成器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小尾 秀夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−136902（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−163001（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−39005（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−3605（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 7/63 B60L 3/00 B60L 9/18

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流架線から集電される直流電圧を、電
   気車に搭載される誘導電動機に供給するための３相の交
   流電圧に変換する電力変換器と、前記誘導電動機の回転速度を検出する回転速度検出器
   と、 前記回転速度検出器により検出された回転速度から前記
   誘導電動機の回転角速度を演算する速度変換器と、 前記速度変換器により演算された回転角速度を積分して
   位相角を演算する積分器と、 前記誘導電動機に流れるＵ、Ｖ、Ｗ相電流を検出する電
   流検出器と、前記電流検出器により検出されたＵ相電流、Ｖ相電流及
   びＷ相電流、並びに前記積分器により演算された位相角
   に基づき、ｑ軸フィードバック電流、及びｄ軸フィード
   バック電流 を演算するフィードバック電流演算器と、保安機器に影響を与える 周波数成分を設定する周波数設
   定器と、前記フィードバック電流演算器により演算されたｑ軸フ
   ィードバック電流から、前記周波数設定器により設定さ
   れた周波数成分を抽出して第１の補正量を出力する 周波
   数成分検出器と、前記第１の補正量を打ち消す特性となるように位相を調
   整して第２の補正量を出力 する位相調整器と、前記第２の補正量に乗ずるゲインを設定する ゲイン設定
   器と、前記第２の補正量と前記ゲインを乗算して第３の補正量
   を出力する乗算器と、第１のｑ軸電流指令 を設定する電流指令設定器と、前記第１のｑ軸電流指令から前記第３の補正量を減算し
   て第２のｑ軸電流指令 を演算する減算器と、前記フィードバック電流演算器により演算されたｑ軸フ
   ィードバック電流が前記減算器により演算された第２の
   ｑ軸電流指令と一致するような電圧指令を演算して前記
   電力変換器に出力する電圧指令演算器と を備えたことを
   特徴とする電気車の制御装置。
2. 【請求項２】 直流架線から集電される直流電圧を、電
   気車に搭載される誘導電動機に供給するための３相の交
   流電圧に変換する電力変換器と、前記誘導電動機の回転速度を検出する回転速度検出器
   と、 前記回転速度検出器により検出された回転速度から前記
   誘導電動機の回転角速度を演算する速度変換器と、 前記速度変換器により演算された回転角速度を積分して
   位相角を演算する積分器と、 前記誘導電動機に流れるＵ、Ｖ、Ｗ相電流を検出する電
   流検出器と、前記電流検出器により検出されたＵ相電流、Ｖ相電流及
   びＷ相電流、並びに前記積分器により演算された位相角
   に基づき、ｑ軸フィードバック電流、及びｄ軸フィード
   バック電流 を演算するフィードバック電流演算器と、保安機器に影響を与える 周波数成分を設定する周波数設
   定器と、前記フィードバック電流演算器により演算されたｑ軸フ
   ィードバック電流から、前記周波数設定器により設定さ
   れた周波数成分を抽出して第１の補正量を出力する 周波
   数成分検出器と、前記第１の補正量を打ち消す特性となるように位相を調
   整して第２の補正量を出力 する位相調整器と、前記第２の補正量に乗ずるゲインを設定する ゲイン設定
   器と、前記第２の補正量と前記ゲインを乗算して第３の補正量
   を出力する乗算器と、第１のトルク指令を設定するトルク指令設定器と、 前記第１のトルク指令から前記第３の補正量 を減算して
   第２のトルク指令を演算する減算器と、前記誘導電動機の発生するトルクが前記減算器により演
   算された第２のトルク指令と一致するような電圧指令を
   演算して前記電力変換器に出力する電圧指令演算器と を
   備えたことを特徴とする電気車の制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２の何れかに記載の
   電気車の制御装置において、前記周波数成分検出器に入
   力するｑ軸フィードバック電流の代わりに、ｄ軸フィー
   ドバック電流を入力することを特徴とする電気車の制御
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れかに記載の電気車
   の制御装置において、前記フィードバック電流演算器の
   代わりに、前記電流検出器により検出されたＵ相電流、
   Ｖ相電流及びＷ相電流に基づき、前記誘導電動機の電流
   実効値を演算する電流実効値演算器を備え、 前記周波数成分検出器の入力として、ｑ軸フィードバッ
   ク電流若しくはｄ軸フィードバック電流の代わりに、前
   記電流実効値を入力することを特徴とする電気車の制御
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れかに記載の電気車
   の制御装置において、前記ゲイン設定器の代わりに、前
   記誘導電動機の回転角速度に対してゲインを任意に設定
   できるようなゲインテーブルを備え、 前記ゲインテーブルは、前記速度変換器により演算され
   た回転角速度に対応するゲインを出力 することを特徴と
   する電気車の制御装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５の何れかに記載の電気車
   の制御装置において、前記乗算器と前記減算器の間に設
   けられ、入力される前記第３の補正量が補正量最大値よ
   り大きい時は、前記補正量最大値を出力し、入力される
   前記第３の補正量が補正量最小値より小さい時は、前記
   補正量最小値を出力するリミッタをさらに備えたことを
   特徴とする電気車の制御装置。