JPH1118496A - 電気車の制御装置および制御方法 - Google Patents

電気車の制御装置および制御方法

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JPH1118496A
JPH1118496A JP9161343A JP16134397A JPH1118496A JP H1118496 A JPH1118496 A JP H1118496A JP 9161343 A JP9161343 A JP 9161343A JP 16134397 A JP16134397 A JP 16134397A JP H1118496 A JPH1118496 A JP H1118496A
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magnet
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induced voltage
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Sanshiro Obara
三四郎 小原
Noriyoshi Sasazawa
憲佳 笹沢
Toshisada Mitsui
利貞 三井
Nobunori Matsudaira
信紀 松平
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Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電気車の駆動制御装置、特にバッテリーを充電
する永久磁石型電動機の磁石温度の上昇による発電出力
低下を補償した電気車の制御装置を得る。 【解決手段】磁極位置センサを用いた永久磁石型同期機
と、前記同期機を駆動する電力変換器と、前記同期機の
ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令を発生する電流指令発生手
段と、前記ｄ、ｑ軸電流指令と前記同期機の電流検出値
をもとにｄｑ軸電圧指令値を生成し、座標変換処理を行
って交流電圧指令値を生成するｄｑ軸電流制御手段と、
前記交流電圧指令値から前記電力変換器のパワー素子を
駆動する信号を出力するＰＷＭ制御手段とを備えた電気
車の制御装置において、前記同期機の推定誘起電圧と温
度推定テーブルから前記同期機の磁石温度を推定する磁
石温度推定手段と、前記磁石温度の上昇に応じて前記同
期機の出力を補償する磁石温度補償手段とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気車の制御装置
および制御方法に係り、特に、車輪駆動源としての永久
磁石型同期電動機やバッテリー充電用永久磁石型同期発
電機のような磁極位置センサを用いた同期機を備えた電
気車の制御装置および制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気車用の交流電動機を駆動する
制御装置は電動機として誘導電動機であれ、永久磁石を
用いた同期電動機であれ、電動機の電流をトルク電流Ｉ
ｑと励磁電流Ｉｄに分解して制御するベクトル制御が実
用化されている。この永久磁石型同期電動機の磁石の温
度上昇による出力低下を補償するために特開平７ー２１
２９１５では電動機の電圧、電流さらに温度センサをも
とにｑ軸電流指令Ｉｑ＊のみを補償している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】永久磁石型同期電動機
の磁石の温度変化に伴う出力特性は、磁石材料により異
なる。例えば、温度による誘起電圧の低下は、フェライ
ト磁石でほぼ−０．２％／℃、ネオジ磁石で−０．１％
／℃である。このような誘起電圧の低下により電動機の
出力あるいはトルクは低下する。
【０００４】特に装置を小型、高性能化するために、機
器の実装密度を高めた同期電動機や同期発電機では、磁
石の温度上昇が顕著となり、同期機の出力あるいはトル
クの低下が著しい。
【０００５】このような、永久磁石型同期機の磁石温度
上昇を検出し、温度上昇に伴う出力低下を補償する手段
として、電気車に搭載された同期機のステータのコア温
度からロータの磁石温度を間接的に推定し、出力低下を
補償することが考えられる。しかし、実験によれば、ス
テータのコア温度とロータの磁石温度の間には、磁石温
度の上昇時あるいは下降時に、±３０℃程度の温度誤差
が生じる。そのため、コア温度に基づいて磁石温度を推
定し出力低下を補償する方法は、同期機の出力を十分補
償し出力精度を確保することができない。
【０００６】永久磁石型同期機の温度上昇に伴う出力変
動を正確に検知する方法としては、インバータを停止さ
せ、同期機を空転させて誘起される電圧を検出する方法
が考えられる。しかし、この方法は実験室で行うことは
可能であるが、同期機を実際の電気車に搭載した状態で
行うことはできない。
【０００７】他方、永久磁石型同期機の出力あるいはト
ルクの低下要因として、磁石の温度上昇のほかに、永久
磁石の減磁も考えられる。
【０００８】本発明は、永久磁石型同期機を備えた電気
車における同期機の磁石温度上昇を的確に推定して出力
変動を補償し、良好な走行制御が可能な電気車の制御装
置および制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】本発明の他の目的は、永久磁石型同期機を
備えた電気車における同期機の磁石温度上昇及び永久磁
石の減磁を的確に推定して、出力補償その他必要な処置
を行うことのできる電気車の制御装置を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁極位置セン
サを用いた永久磁石型同期発電機および電動機の同期
機、前記同期機を駆動する電力変換器、同期機のｄ軸電
流指令とｑ軸電流指令を発生する電流指令発生手段、ｄ
ｑ軸電流指令と同期機電流からのｄｑ軸電流を検出値を
もとにｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊、座標変換処理
を行って交流電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊，Ｖｗ＊、さら
に磁極位置センサと角度センサから座標変換処理で使用
する位相演算処理や速度演算を行うｄｑ軸電流制御手
段、前記交流電圧指令値から前記電力変換器のパワー素
子を駆動する信号を出力するＰＷＭ手段を備えた電気車
の制御装置において、前記同期機の誘起電圧を推定する
誘起電圧推定手段と、永久磁石の材料によって決まる前
記同期機の誘起電圧と温度の関係を与える温度推定テー
ブルと、前記同期機の推定誘起電圧と前記温度推定テー
ブルとから前記同期機の磁石温度を推定する磁石温度推
定手段と、推定された前記同期機の磁石温度の上昇に応
じて前記同期機の出力を補償する磁石温度補償手段とを
設けたことを特徴とする。
【００１１】本発明の他の特徴は、前記誘起電圧推定手
段が、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、
回転数そして電力変換器の入力電圧を入力することにあ
る。
【００１２】本発明の他の特徴は、前記磁石温度推定手
段の出力値である磁石温度推定値をもとに、ｑ軸電流の
電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を補償することにある。
【００１３】本発明の他の特徴は、磁極位置センサを用
いた永久磁石型同期機と、前記同期機を駆動する電力変
換器と、前記同期機のｄ軸電流指令とｑ軸電流指令を発
生する電流指令発生手段と、前記ｄ、ｑ軸電流指令と前
記同期機の電流検出値をもとにｄｑ軸電圧指令値を生成
し、座標変換処理を行って交流電圧指令値を生成するｄ
ｑ軸電流制御手段と、前記交流電圧指令値から前記電力
変換器のパワー素子を駆動する信号を出力するＰＷＭ制
御手段とを備えた制御装置による電気車の制御方法にお
いて、誘起電圧推定手段により前記同期機の誘起電圧を
推定し、磁石温度推定手段により、永久磁石の材料によ
って決まる前記同期機の誘起電圧と温度の関係を与える
温度推定テーブルと前記同期機の推定誘起電圧とから前
記同期機の磁石温度を推定し、磁石温度磁石温度補償手
段により、推定された前記磁石温度の上昇に応じて前記
同期機の出力を補償することにある。
【００１４】本発明によれば、推定誘起電圧と温度推定
テーブルから磁石温度を推定するため、永久磁石型同期
機を備えた電気車における同期機の磁石温度上昇を的確
に推定して出力変動を補償し、良好な走行制御が可能な
電気車の制御装置および制御方法を提供することができ
る。
【００１５】また、永久磁石型同期機を備えた電気車に
おける同期機の磁石温度上昇及び永久磁石の減磁を的確
に推定して、出力補償その他必要な処置を行うことがで
きる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図によって本発明の実施例
を説明する。まず、図１は、本発明の一実施例になる電
気車用駆動制御システムの構成を示すものである。電動
機１は永久磁石型同期電動機であり、電力変換器として
逆変換器すなわちインバータ２を用いる。永久磁石型同
期電動機１には、その回転角度センサであるエンコーダ
３及び磁極位置を検出する磁極位置検出器４が直結され
ている。電動機制御装置５は、エンコーダ３と磁極位置
検出器４の出力及び電流検出器６の出力に基づいてＰＷ
Ｍ信号を生成し、インバータ２を制御する。
【００１７】駆動システム制御部１１は、アクセルペタ
ル及びブレーキペタルの操作量に応じた電動機トルク指
令τＭ*を電動機制御装置５に送り、電動機１がアクセ
ルペタル及びブレーキペタルの操作量に対応したトルク
を発生するように制御する。電動機制御装置５は、エン
コーダ３と磁極位置検出器４の出力及び電流検出器６の
出力に基づいてｄｑ軸電流指令値や交流電圧指令値を生
成するｄｑ軸電流制御機能と、交流電圧指令値に基づい
てインバータ２を制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ
信号生成機能を備えている。インバータ２は、６個のパ
ワー素子（ＩＧＢＴ）と各パワー素子に並列に接続され
たダイオードを用いて構成され、電動機１のＵ、Ｖ、Ｗ
各相の巻線に流れる電流を制御する３相ブリッヂ回路
と、１個の平滑コンデンサとを備えている。
【００１８】永久磁石型同期電動機１の電源は、バッテ
リー７もしくはガソリンエンジン８で駆動される永久磁
石型同期発電機９からコンバータ１０を介して供給され
る。また、永久磁石型同期発電機９によりバッテリー７
を充電する。
【００１９】図２に、永久磁石型同期電動機１の制御を
行う電動機制御装置５の詳細機能ブロック図を示す。電
動機制御装置５は、３／２相変換手段２０２，ＩｄＩｑ
電流制御手段２０４，２／３相変換手段２０６，ＰＷＭ
制御手段２０８及び位相演算手段２１０，速度演算手段
２１２を備えている。速度演算手段２１２の入力側は、
エンコーダ３に接続され、位相演算手段２１０の入力側
はエンコーダ３及び磁極位置検出手段４に接続されてい
る。電動機制御装置５はさらに、Ｉｑ制御手段２２４及
びＩｄ制御手段２２６を含む電流指令発生手段２２０を
備えている。
【００２０】電動機制御装置５はまた、永久磁石型同期
電動機１の磁石温度を推定する磁石温度推定手段２３
２、磁石温度の上昇に伴い電動機出力を補償する磁石温
度補償手段２３４、磁石の減磁を検出する磁石異常検出
手段２４２、磁石の減磁量に応じた出力補正をする指令
補正手段２４４を含む磁石温度補償手段２３０を備えて
いる。磁石温度推定手段２３２は、ｑ軸電圧指令値Vｑ
*、ｄ軸電流指令値Id*、同期機の回転数ω、及び電力変
換器２の直流電圧ＶBを入力として同期機の推定誘起電
圧を演算する誘起電圧推定手段２３２１と、この推定誘
起電圧から磁石温度ＴMGを推定するための温度推定テー
ブル２３２２を備えている。
【００２１】永久磁石型同期発電機９も、永久磁石型同
期電動機１の電動機制御装置５と同様な、磁石温度推定
手段、磁石温度補償手段、磁石異常検出出段及び指令補
正手段を含む磁石温度補償手段を含む制御装置(図示せ
ず)を備えている。以下、電動機制御装置５について説
明し、永久磁石型同期発電機９の制御装置の説明は省略
する。
【００２２】電動機制御装置５において、トルク分電流
に相当するｑ軸電流の指令値Ｉｑ*は、トルク指令値τ
Ｍ* と回転数をもとにＩｑ制御手段２２４で算出する。
一方、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ*も、トルク指令値τＭ*と
回転数をもとに、Ｉｄ制御手段２２６で算出する。この
ようにして、電動機制御装置におけるＩｄ，Ｉｑテーブ
ル２２４，２２６は、トルク指令値τＭ０と回転数をも
とに高効率制御に要求される電流指令値Ｉｑ* ，Ｉｄ*
を算出する。
【００２３】３／２相座標変換手段２０２は、電流検出
器６で検出した電動機電流の３相交流電流を３／２相の
座標変換処理を行いｄ，ｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑを算出す
る。これらの検出値Ｉｄ，Ｉｑと指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*
をもとに、ＩｄＩｑ電流制御手段２０４は、比例あるい
は比例積分電流制御処理を行い、電圧指令値Ｖｄ*，Ｖ
ｑ*を算出する。
【００２４】さらに、２／３相変換手段２０６におい
て、２／３相の座標変換を行い３相交流電圧指令値ＶＵ
* ，ＶＶ* ，ＶＷ* を算出する。ＰＷＭ制御手段２０８
はこの電圧指令値ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* から三角波信
号の搬送波信号との比較処理を行って、ＰＷＭ信号を発
生し、インバータ２を駆動する。このようにして電動機
１にＰＷＭ制御された電圧を印加することにより、電動
機電流が電流指令値Ｉｑ* ，Ｉｄ* に一致するように制
御する。
【００２５】なお、２／３相変換処理２０６，３相／２
相座標変換手段２０２の座標変換処理で使用する位相角
θ１は、位相演算手段２１０において、電動機１の誘起
電圧と同位相の信号を出力する磁極位置検出器４、回転
角度信号（パルス信号）を出力するエンコーダ３の各出
力から算出する。
【００２６】この磁極位置検出器４の出力信号と電動機
電流Ｉ１，誘起電圧Ｅ０に対する、電動機制御装置５内
部の位相角θ１の位相関係を図３に示す。位相信号は、
エンコーダ３のパルス信号を累積する位相演算手段２１
０で演算され、鋸波状信号となる。磁極位置検出器４の
出力信号である磁極位置信号は、電動機１の誘起電圧Ｅ
０と同期させる。このような処理を行うことによって、
電動機制御装置５は、トルク指令値τＭ* のトルクでか
つ損失を最小とする、高効率制御を行う。
【００２７】そのときの電動機１のベクトル図を図４に
示す。高効率点を得るためのＩｑ*,Ｉｄ* により、最適
な進み角β（β＝ｔａｎ−１（Ｉｄ* ／Ｉｑ* ））で制
御される。なお、進み角βの基準点は図３示すｔ０時点
であり、このｔ０時点で制御されている電流Ｉ１を破線
で示す。
【００２８】電動機１の出力トルクは（１）式で示され
る。 τＭ＝Ｐｎ［｛Ｅ０＋（１−ρ）ＬｄＩｄ｝Ｉｑ］ …（１） ただし、Ｐｎは定数、ρはＬｑとＬｄの比、Ｅ０は誘起
電圧である。
【００２９】（１）式において、右辺第１項は同期トル
ク、第２項はリアクタンストルクと呼ばれている。
【００３０】電動機への印加電圧一定とし、進み角βを
可変としたトルク特性は、図５に示すようになる。同期
トルク及びリアクタンストルクの和が発生トルクτＭで
ある。このように（１）式のρが１よりも大きい逆突極
特性をもつ同期電動機は進み角βが４５度付近で最大ト
ルクを発生するので、この角度以上で制御される。この
ような動作で電気自動車は駆動される。
【００３１】次に、電動機の温度補償制御の動作を図６
以下で説明する。まず、図６に、永久磁石型同期電動機
の磁石温度ＴMGに対する誘起電圧Ｅ0と出力トルク特性
の関係を示す。磁石温度ＴMGの上昇に伴い、誘起電圧及
び出力トルクは低下することがわかる。
【００３２】同期機の電圧、電流の基本式は次式に示す
通りである。 Ｖｄ＝Ｘｑ・Ｉｑ−ｒ1・Ｉｄ Ｖｑ＝Ｅ0＋Ｘｄ・Ｉｄ＋ｒ1・Ｉｑ …（２） ここで、ｒ1を無視すると、 Ｖｄ＝Ｘｑ・Ｉｑ, Ｖｑ＝Ｅ0＋Ｘｄ・Ｉｄ …（３） 故に、 Ｅ0＝ Ｖｑ− Ｘｄ・Ｉｄ となる。
【００３３】ここで、Ｖｑは、 電動機制御装置５内の
電圧指令値Ｖｑ＊、Ｘｄは１／３００minで規格化した
固定値を用いる。Ｉｄは指令値Ｉｄ＊を用いる。
【００３４】誘起電圧Ｅ0は、同期機の回転数に比例し
て増加する。そこで、誘起電圧Ｅ0を、特定の回転数ω
で規格化する。例えば、１／３００minで規格化された
誘起電圧Ｅ010は、次のようになる。
【００３５】 Ｅ010＝ Ｅ0×（ω3000／ωｒ） …（４） 故に、 Ｅ010＝（ω3000／ωｒ）× ｛（ＶB0／ＶB）× Ｖｑ＊− Ｘｄ・Ｉｄ＊｝ ＝ｋ1・Ｖｑ＊− ｋ2・Ｘｄ・Ｉｄ＊ …（５） （５）式において、電圧指令値Ｖｑ＊を直流電圧ＶBで
補正している。ＶB0は設計値、ＶBは実測値である。電
動機制御装置５内での電圧指令値Ｖｑ＊は、実質ＰＷＭ
信号を発生するための信号であることから、ＶBの大き
さにより補正することにより、図４のようなベクトル図
に示すＶｑ＊として示すことができる。また、（５）式
において、ｋ1、ｋ2の係数を回転数ωｒにより可変して
Ｅ010を演算する。
【００３６】磁石温度推定手段２３２は、誘起電圧推定
手段２３２１で求めた推定誘起電圧Ｅ010と温度推定テ
ーブル２３２２の関係から磁石温度TMGを推定する。
【００３７】また、図７の（ａ）に磁石温度が低温時の
電動機制御動作ベクトル図、（ｂ）に磁石温度が高温時
の電動機制御動作ベクトル図を示す。これらのベクトル
図において、Ｘd，Ｘqはｄｑ軸インピーダンスで、 Ｘd
＝ωｆＬｄ，Ｘq＝ωｆＬｑで示され、図８に示すよう
に、ＬｄはＩｄのいかんに係わらず一定となり、Ｌｑは
Ｉｑに応じて減少する。
【００３８】図７において、磁石温度上昇によりＥ00＞
Ｅ01のように誘起電圧Ｅが減少する。それに伴って、電
動機電圧が減少する(Ｖ10＞Ｖ11)。その結果、力率が変
動し、出力トルクが減少する。そこで、（５）の演算式
にもとづく推定誘起電圧Ｅ010から温度推定テーブルを
参照して磁石温度TMGを推定して、 Ｉｄ、Ｉｑの補償を
行う。
【００３９】このように、本発明は、磁石温度TMGの変
化に伴う同期機の出力変動を、電流指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ
＊の補償により補償することを特徴としている。
【００４０】すなわち、磁石温度補償手段２３４は、図
９の詳細ブロック図に示すように、Ｉｄ補償テーブル２
３４１、Ｉｑ補償テーブル２３４２を備えている。これ
らＩｄ補償テーブル２３４１、Ｉｑ補償テーブル２３４
２は、同期機の出力指令τM0と磁石温度TMGをもとに、
ｄｑ軸電流の電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を補償する補償係
数Kd、Kqを出力する。
【００４１】図１０、１１は、磁石温度補償制御手段の
Ｉｄ、Ｉｑテーブルのデータの一例を示す。図１０のＩ
ｄテーブルは、磁石温度推定値TMGとトルク指令値相当
値τM0 を入力することにより、電流指令値Ｉｄ＊の補
償係数Kｄが得られる。図１１のＩｑテーブルは、磁石
温度推定値TMGとトルク指令値相当値τM0 を入力とする
ことにより、電流指令値Ｉｑ＊の補償係数Kｑが得られ
る。
【００４２】図１２に、磁石温度推定手段２３２によ
り、温度推定テーブル２３２２を用いた磁石温度の推定
手順を示す。
【００４３】まず、電動機の始動直後、コア温度ＴＭ2
と推定磁石温度ＴＭＧOを等しい(図１２の(1)として、
温度推定デーフル２３２２を参照して得たＥ020(図１２
の(2))と(５)式で算出したＥO10を比較して、Ｅ020＝Ｅ
O10となるように予め、係数ｋ1．ｋ2をマッチングして
置く。そうすることにより動作中に(５)式で算出したＥ
O10から磁石温度ＴＭＧ1を推定する。(図１２の(4))こ
のようにして推定された、磁石温度ＴMＧ10は、実際の
同期機の磁石温度に非常に近いものとなる。したがっ
て、本発明の方法によれば、図１３に示すように、実際
の磁石温度の変化に追従した的確な温度補償が行え、コ
ア温度からの推定方式に比べて、出力トルクの制御精度
が向上する。
【００４４】本発明の他の実施例になる磁石温度推定手
段として、図１４に示すように(５)式で算出したＥO10
と磁石温度１００℃の誘起電圧ＥO100との比(図１４の
(1))から、温度推定テーブルを用いて磁石温度ＴＭＧO
を推定してもよい。
【００４５】図１２、１４で推定磁石温度が磁石の許容
減磁温度ＴＭＧMAXに達した場合は、異常判定手段２４
２はシステム停止等の異常処理を行う。もし、許容減磁
温度ＴＭＧMAXを多少越え、システム停止後誘起電圧を
測定した結果、減磁の程度が小さく運転が可能な場合に
は、磁石温度推定手段２３２は新たに温度推定テーブル
２３２２の特性(一点鎖線)で推定した磁石温度を推定す
る。多少減磁したことにより出力が減少するので、出来
る限りトルク指令τＭ*を指令補正手段２４４で増や
し、さらに磁石温度補償手段２３４で温度補償を行い、
異常判定手段２４２で磁石温度を監視しながら運転を続
ける。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、推定誘起電圧と温度推
定テーブルから磁石温度を推定するため、永久磁石型同
期機を備えた電気車における同期機の磁石温度上昇を的
確に推定して出力変動を補償し、良好な走行制御が可能
な電気車の制御装置を提供することができる。
【００４７】本発明によればまた、永久磁石型同期機を
備えた電気車における同期機の磁石温度上昇及び永久磁
石の減磁を的確に推定して、出力補償その他必要な処置
を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例になる発電システムを備えた
電気車の駆動システム構成図。
【図２】図１の電動機制御装置の詳細機能ブロック図。
【図３】電動機制御装置内部の位相角θ１，θ２の位相
関係を示す図。
【図４】同期電動機の制御動作時のベクトル図。
【図５】電動機への印加電圧一定とし、進み角βを可変
としたトルク特性図。
【図６】磁石温度に対する誘起電圧Ｅ0と出力トルク特
性の関係を示す図。
【図７】磁石温度の変化に対する電動機制御動作ベクト
ル図の関係を示す図。
【図８】Ｉｄ，ＩｑとＬｄ、Ｌｑの関係を示す図。
【図９】図２に示す磁石温度補償制御手段の詳細制御ブ
ロック図を示す。
【図１０】磁石温度補償制御手段のＩｄテーブルのデー
タを示す図。
【図１１】磁石温度補償制御手段のＩｑテーブルのデー
タを示す図。
【図１２】温度推定テーブルを用いた磁石温度推定手段
による温度の推定手順を示す。
【図１３】本発明の効果を示す図。
【図１４】本発明の他の実施例の動作説明図。
【図１５】磁石温度と許容減磁特性及び許容減磁温度と
の関係を示す図である。
【符号の説明】
５…電動機制御装置、２０２…３／２相変換手段，２０
４…ＩｄＩｑ電流制御手段，２０６…２／３相変換手
段，２０８…ＰＷＭ制御手段、２１０…位相演算手段，
２１２…速度演算手段、２２４…Ｉｑ制御手段、２２６
…Ｉｄ制御手段、２２０…電流指令発生手段、２３２…
磁石温度推定手段、２３４…磁石温度補償手段、２４２
…磁石異常検出手段、２４４…指令補正手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松平 信紀 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】磁極位置センサを用いた永久磁石型同期機
    と、前記同期機を駆動する電力変換器と、前記同期機の
    ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令を発生する電流指令発生手
    段と、前記ｄ、ｑ軸電流指令と前記同期機の電流検出値
    をもとにｄｑ軸電圧指令値を生成し、座標変換処理を行
    って交流電圧指令値を生成するｄｑ軸電流制御手段と、
    前記交流電圧指令値から前記電力変換器のパワー素子を
    駆動する信号を出力するＰＷＭ制御手段とを備えた電気
    車の制御装置において、 前記同期機の誘起電圧を推定する誘起電圧推定手段と、
    永久磁石の材料によって決まる前記同期機の誘起電圧と
    温度の関係を与える温度推定テーブルと、前記同期機の
    推定誘起電圧と前記温度推定テーブルとから前記同期機
    の磁石温度を推定する磁石温度推定手段と、推定された
    前記同期機の磁石温度の上昇に応じて前記同期機の出力
    を補償する磁石温度補償手段とを設けたことを特徴とす
    る電気車の制御装置。
  2. 【請求項２】前記磁石温度補償手段は、前記磁石温度推
    定手段の出力値である磁石温度推定値をもとに、前記
    ｄ、ｑ軸電流の電流指令を補正することを特徴とする請
    求項１記載の電気車の制御装置。
  3. 【請求項３】前記誘起電圧推定手段は、前記ｑ軸電圧指
    令値、前記ｄ軸電流指令値、前記同期機の回転数、及び
    前記電力変換器の入力直流電圧を入力として前記同期機
    の推定誘起電圧を演算し、 前記磁石温度推定手段は、該推定誘起電圧と前記温度推
    定テーブルから前記磁石温度を推定し、 前記磁石温度補償手段は、該磁石温度推定値とＩｄ補償
    テーブル及びＩｑ補償テーブルをもとに前記ｄｑ軸電流
    の電流指令を補償することを特徴とする請求項２記載の
    電気車の制御装置。
  4. 【請求項４】前記誘起電圧推定手段は、前記電力変換器
    の入力直流電圧に応じて前記ｑ軸電圧指令値を補正する
    機能を有していることを特徴とする請求項３記載の電気
    車の制御装置。
  5. 【請求項５】前記磁石温度補償手段の前記Ｉｄ補償テー
    ブル及び前記Ｉｑ補償テーブルは、前記同期機の出力指
    令と前記磁石温度推定値を入力として、前記前記ｄｑ軸
    電流の電流指令補償値を出力するように構成されている
    ことを特徴とする請求項３記載の電気車の制御装置。
  6. 【請求項６】磁極位置センサを用いた永久磁石型同期機
    と、前記同期機を駆動する電力変換器と、前記同期機の
    ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令を発生する電流指令発生手
    段と、前記ｄ、ｑ軸電流指令と前記同期機の電流検出値
    をもとにｄｑ軸電圧指令値を生成し、座標変換処理を行
    って交流電圧指令値を生成するｄｑ軸電流制御手段と、
    前記交流電圧指令値から前記電力変換器のパワー素子を
    駆動する信号を出力するＰＷＭ制御手段とを備えた電気
    車の制御装置において、 前記同期機の誘起電圧を推定する誘起電圧推定手段と、
    永久磁石の材料によって決まる前記同期機の誘起電圧と
    温度の関係を与える温度推定テーブルと、前記同期機の
    推定誘起電圧と前記温度推定テーブルとから前記同期機
    の磁石温度を推定する磁石温度推定手段と、推定された
    前記同期機の磁石温度に基づいて前記同期機の永久磁石
    の減磁を検出する異常判定手段とを有することを特徴と
    する電気車の制御装置。
  7. 【請求項７】磁極位置センサを用いた永久磁石型同期機
    と、前記同期機を駆動する電力変換器と、前記同期機の
    ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令を発生する電流指令発生手
    段と、前記ｄ、ｑ軸電流指令と前記同期機の電流検出値
    をもとにｄｑ軸電圧指令値を生成し、座標変換処理を行
    って交流電圧指令値を生成するｄｑ軸電流制御手段と、
    前記交流電圧指令値から前記電力変換器のパワー素子を
    駆動する信号を出力するＰＷＭ制御手段とを備えた電気
    車の制御装置において、前記同期機の誘起電圧を推定す
    る誘起電圧推定手段と、永久磁石の材料によって決まる
    前記同期機の誘起電圧と温度の関係を与える温度推定テ
    ーブルと、前記同期機の推定誘起電圧と前記温度推定テ
    ーブルとから前記同期機の磁石温度を推定する磁石温度
    推定手段と、推定された前記同期機の磁石温度に基づい
    て前記同期機の永久磁石の減磁を検出する異常判定手段
    と、前記永久磁石の減磁に応じて前記同期機の出力を補
    償するために指令値を補正する指令補正手段とを有する
    ことを特徴とする電気車の制御装置。
  8. 【請求項８】磁極位置センサを用いた永久磁石型同期機
    と、前記同期機を駆動する電力変換器と、前記同期機の
    ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令を発生する電流指令発生手
    段と、前記ｄ、ｑ軸電流指令と前記同期機の電流検出値
    をもとにｄｑ軸電圧指令値を生成し、座標変換処理を行
    って交流電圧指令値を生成するｄｑ軸電流制御手段と、
    前記交流電圧指令値から前記電力変換器のパワー素子を
    駆動する信号を出力するＰＷＭ制御手段とを備えた電気
    車の制御装置において、 前記同期機の誘起電圧を推定する誘起電圧推定手段と、
    永久磁石の材料によって決まる前記同期機の誘起電圧と
    温度の関係を与える温度推定テーブルと、前記同期機の
    推定誘起電圧と前記温度推定テーブルとから前記同期機
    の磁石温度を推定する磁石温度推定手段と、推定された
    前記同期機の磁石温度に基づいて前記同期機の永久磁石
    の減磁を検出する異常判定手段と、前記磁石温度推定値
    の上昇及び前記永久磁石の減磁に応じて前記同期機の出
    力を補償する磁石温度補償手段とを有することを特徴と
    する電気車の制御装置。
  9. 【請求項９】磁極位置センサを用いた永久磁石型同期機
    と、前記同期機を駆動する電力変換器と、前記同期機の
    ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令を発生する電流指令発生手
    段と、前記ｄ、ｑ軸電流指令と前記同期機の電流検出値
    をもとにｄｑ軸電圧指令値を生成し、座標変換処理を行
    って交流電圧指令値を生成するｄｑ軸電流制御手段と、
    前記交流電圧指令値から前記電力変換器のパワー素子を
    駆動する信号を出力するＰＷＭ制御手段とを備えた制御
    装置による電気車の制御方法において、 誘起電圧推定手段により前記同期機の誘起電圧を推定
    し、 磁石温度推定手段により、永久磁石の材料によって決ま
    る前記同期機の誘起電圧と温度の関係を与える温度推定
    テーブルと前記同期機の推定誘起電圧とから前記同期機
    の磁石温度を推定し、 磁石温度磁石温度補償手段により、推定された前記磁石
    温度の上昇に応じて指令補正手段で前記ｄｑ軸指令値を
    補償することを特徴とする電気車の制御方法。
  10. 【請求項１０】磁極位置センサを用いた永久磁石型同期
    機と、前記同期機を駆動する電力変換器と、前記同期機
    のｄ軸電流指令とｑ軸電流指令を発生する電流指令発生
    手段と、前記ｄ、ｑ軸電流指令と前記同期機の電流検出
    値をもとにｄｑ軸電圧指令値を生成し、座標変換処理を
    行って交流電圧指令値を生成するｄｑ軸電流制御手段
    と、前記交流電圧指令値から前記電力変換器のパワー素
    子を駆動する信号を出力するＰＷＭ制御手段とを備えた
    電気車の制御方法において、 誘起電圧推定手段により前記同期機の誘起電圧を推定
    し、 磁石温度推定手段により、永久磁石の材料によって決ま
    る前記同期機の誘起電圧と温度の関係を与える温度推定
    テーブルと、前記同期機の推定誘起電圧ととから前記同
    期機の磁石温度を推定し、 異常判定手段により、推定された前記同期機の磁石温度
    に基づいて前記同期機の永久磁石の減磁を検出し、 指令補正手段により、前記永久磁石の減磁に応じて前記
    同期機の出力を補償することを特徴とする電気車の制御
    方法。
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