电动车辆控制系统 本发明涉及一种电动车辆的控制系统，尤其涉及一种具有使用逆变器的感应电动机的电动车辆的控制系统。
众所周知，在逆变器控制的电动车辆中，是通过把滑差频率指令加到感应电动机的旋转频率上或从其中减去来确定逆变器的输出指令。以与逆变器频率指令成比例的形式控制逆变器的输出电压，使电压V对频率F的比率V/F变得恒定不变，还通过滑差频率控制来控制电动机的电流，使它保持恒定不变。
当发生滑差(slip/skid)时，恒流控制系统抑制了滑差频率，即，通过提高和降低电动机的旋转频率来减小电动机的电流。因此，不会减小转矩，结果使滑差变大，导致较大的滑差。
在一篇名称为“逆变器控制的车辆的滑差控制”的文章(日本电气工程师协会1990年召开的工业和应用部门的全国大会会刊)(下文称为“文献(1)”)中描述了滑差再粘着(readhesion)控制方法，其中，在检测滑差时，控制器用给定的某一模式来控制滑差频率或电流指令。
而且，对于上述的恒定电流控制，在一篇名称为“VVVF逆变器控制中新颖地高粘着控制方法”的文章(电动车科学，1992年2月)(下文称为“文献(2))中提出了频率变化率控制的观点。
在该方法中，通过对频率变化率(加速度)图形进行积分来确定逆变器输出频率指令。因此，虽然甚至在发生滑差时仍能期望进行自再粘着，显示出通过检测滑差和改变频率变化率能容易地获得再粘着。
在逆变器控制方法中，逆变器输出频率指令随旋转频率变化(因为逆变器频率指令是根据旋转频率和滑差频率来确定的)以及如上所述，甚至在车辆滑差时也进行恒电流控制，在发生滑差时容易使滑差变大，引起更大的滑差。而且，逆变器输出频率控制总是要求对感应电动机的旋转频率进行检测。
在文献(1)所述的再粘着控制方法中，在检测到滑差时，用给定的图形来控制电流指令或滑差频率，这种方法难以把感应电动机的平均转矩提高到接近车轮与轨道之间的粘着极限值。因为感应电动机的转矩由滑差频率的控制图形或者电流指令确定，并且把滑差的检测标准设置得较高，足以避免对滑差的检测错误。
另一方面，在文献(2)所述的逆变器控制方法中，由于没有诸如文献(1)所示的恒定电流控制系统，虽然不用旋转频率进行控制，但仍容易出现过电流状态，因此，虽然在文献中描述，用上限和下限可变化地控制频率变化率，以克服轨道倾斜度的变化或电动车辆重量的变化，但该方法仍不实用。
本发明的目的在于提供一种电动车辆的控制系统，它能用对应于基本上不用感应电动机的旋转频率产生的逆变器输出电流指令的转矩对车辆进行加速(动力运行)和减速(再生运行)，而且还能在出现滑差的情况下，用对应于接近车轮与轨道之间的粘着极限值的转矩使车辆加速和减速。
本发明的上述目的可以通过提供一种电动车辆控制系统来实现，该控制系统包含驱动车辆的感应电动机；驱动感应电动机的逆变器；产生电流指令的装置，以从逆变器中输出电流；检测逆变器输出电流的装置；产生基准频率—时间变化率指令的装置，该指令对应于车辆的加速/减速，并大于逆变器输出频率的时间变化率；检测感应电动机驱动的驱动轮的滑差程度的装置；产生频率—时间变化率指令的装置，它通过当检测到的输出电流值大于电流指令时调节对应于检测到的输出电流值与电流指令之间的差的基准频率—时间变化率指令以及检测到的输出电流值来产生的；根据频率—时间变化率指令产生逆变器输出频率指令的装置；以及根据当检测到的输出电流值小于电流指令状态的周期超出一给定的周期时检测到的输出电流值改变电流指令的粘着装置。
根据本发明，在没有出现滑差的正常期间，控制逆变器输出频率的时间变化率指令，使逆变器的输出电流与电流指令一致。
逆变器输出频率指令根据频率—时间变化率指令在车辆动力运行时增加，在车辆再生运行时减小。因此，本质上不需要感应电动机的旋转频率来产生逆变器输出频率指令。
而且，由于频率—时间变化率指令对应于电流指令，所以车辆由对应于电流指令的转矩来加速(动力运行)或减速(再生动行)。
在发生滑差的情况下，由于对应于滑差的程度来调节频率—时间变化率指令，所以抑制了滑差。
而且，由于根据滑差的发生以及滑差条件变成车轮与轨道之间粘着极限的一段必要周期之后的时刻的逆变器输出电流来改变电流指令，所以滑差是稳定的，即，发生再粘着，并且用接近粘着极限的情况下的转矩来使车辆加速/减速。
图1是根据本发明的第一实施例的电路结构框图；
图2A是解释图1的系统在有滑差时，在Tm的变化对ΔF的变化(虚线dTm/dΔF)大于Tμ的变化对ΔF的变化(实线dTμ/dΔF)的情况下的基本运作的曲线图；
图2B是解释图1的系统在有滑差时，在虚线dTm/dΔF小于实线dTμ/dΔF的情况下的基本运作的曲线图；
图3是根据本发明的第二个实施例的电路结构的方框图；
图4是根据本发明的第三个实施例的电路结构的方框图；
图5是图4示出的频率—时间变化率发生器6的另一种结构的方框；
图6A是在一个逆变器控制一台感应电动机的情况下车辆驱动类型的方框图；
图6B是在一个逆变器控制二台感应电动机的情况下车辆驱动类型的方框图；
图6C是在一个逆变器控制四台感应电动机的情况下车辆驱动类型的方框图；
图7是图1、图3和图4的基准频率—时间变化率发生器的另一种结构的方框图；
图8A是滑差程度检测器的一种结构方框图；
图8B是滑差程度检测器的另一种结构方框图；
图8C是滑差程度检测器的又一种结构方框图；
图9是图3的再粘着控制模拟结果的一个例子的曲线图；
图10是传统方法的模拟结果的一个例子的曲线图；
图11是图3滑差误差检测的模拟结果的一个例子的曲线图；
图12是滑差误差检测的传统方法的模拟结果的一个例子的曲线图。
图1是根据本发明的第一个实施例的电路结构的方框图。参考号1为从高架线接收直流电的受电弓，参考号2为把直流电转换成三相交流电的PWM(脉宽调制)逆变器，参考号3是由逆变器2驱动的用于驱动车辆的感应电动机。
参考号4是为逆变器2输出电流产生电流指令Ip的装置，参考号5是检测逆变器2的输出电流Im的装置，参考号12是检测感应电动机3的旋转速度Fr的装置，参考号200是主控制器。
主控制器200向电流指令发生器4和电压控制器10输出由操作者操作把手发出的标志(notch)指令。电流指令发生器4接收该标志指令、感应电动机3的旋转频率Fr和负载补偿设备(图中未示出)的负载信号，并输出对应于感应电动机3的旋转频率Fr的电流指令Ip和标志信号。
标志指令规定了电动汽车的最大速度，并规定了电气机车(铁路电气轨道车辆)3内本身的电流值。由于该实施例涉及电动汽车，所以图示了规定最大速度对电流指令Ip的感应电动机旋转速度的曲线图。
负载补偿设备是检测电气车辆搭乘的乘客的重量，并对应于负载响应单元的输出，调节电流指令Ip，在全载时使之增加，在空载时使之减小，以便总能获得几乎恒定的牵引力。
参考号6是产生逆变器2的输出频率—时间变化率(输出频率变化对时间变化)的指令α的装置。在下文中，把逆变器2输出频率的时间变化率称为频率—时间变化率。
参考号7产生基准频率—时间变化率指令α*的装置，它通过用加速计算器71根据转换车辆速度得到的旋转频率Ft计算等效于车辆加速/减速的频率—时间变化率。
即，它是连接在拖车轮轴上的检测器检测到的非驱动轮(图中未图示)的旋转频率对等效于感应电动机的旋转频率，用加法器72把一给定值Δα加到得到的频率一时间变化率上。
由于加速计算器71是一差分元件，有可能提供一个带有平均值处理器(平滑装置)的装置，以除去由于轨道连接点等类似原因产生的旋转频率的振动分量。
参考号8是检测非驱动轮3的旋转频率Ft与感应电动机3的旋转频率Fr之间的旋转频率差ΔF的装置，它在动力运行时用减法器81从Fr中减去Ft，并在再生运行时用减法器81从Ft中减去Fr。
频率—时间变化率指令装置6用减法器61从电流指令Ip中减去检测到的逆变器输出电流Im值，并把差值输入到电流控制器62。当逆变器输出电流Im变成大于电流指令Ip时，电流控制器62输出对应于该电流差的负信号Δαi，并且在逆变器输出电流Im变成小于电流指令Ip时，电流控制器62使该信号Δαi为0(零)。
而且，频率—时间变化率指令装置6把电流控制器62的输出Δαi加到基准频率—时间变化率发生器7的输出Δα*上，并从其上减去Δαf，输出频率—时间变化率指令(α＝α*＋Δαi－Δαf)，Δαf是用乘法器63把滑差程度检测器的输出ΔF乘以Ka得到的。
在电气车辆中，通常当车辆在平坦的轨道上行驶时确定加速，并根据加速行驶能力设定转矩。容量，即逆变器和感应电动机使用的电流值等，根据该转矩来确定。逆变器2由多个自灭弧型半导体元件组成，这在图中未示出。
由于这些元件向感应电动机提供较大的电流，所以如果出现过电流，有可能造成对这些元件的损坏。因此，逆变器必须根据其容量来控制。换句话说，由于需要对逆变器输出电流(电动机电流)进行控制，所以在该实施例中提供了电流控制系统。
由于在上述的文献(2)中的系统对电流而言为开环，不能控制电流，所以有可能造成对这些元件的损坏，因此该系统不能实际用来构成电气车辆的控制系统。
参考号9为产生逆变器2的输出频率指令Fin的装置。在该装置中，用初始值设置器92根据感应电动机3的旋转频率来设置逆变器输出频率指令Fin的初始值Fino。
提供一种装置，在电气车辆重新动力运行和再生运行制动时使用，以使车辆由速度状态(感应电动机3的旋转频率)下平稳地进行重新动力运行和再生运行制动。
如果没有这种结构，车辆将遭受不希望有的加速或减速。然后，用积分计算器91把频率—时间变化率指令α的积分值加到初始值Fino上，或者从其上减去，以输出一个逆变器输出频率指令Fin。
参考号10为电压控制器，进行逆变器2的输出电压与逆变器输出频率指令Fin几乎成比例的变压变频控制(对于VVVF控制区域)以及逆变器2的输出电压固定到接近恒值的恒压变频控制(对于CVVF控制区域)。
而且，电压控制器还进行得到的电压指令受到主控制器200的标志信号限制的所谓标志停止操作。虽然电流指令产生器输出对应于标志的最大速度的电流指令，但也可以提供标志停止以产生加速效果。
参考号11为产生门信号的装置，该门信号输入到构成逆变器2的开关元件(未图示)，这样逆变器2可以通过接收逆变器输出频率指令Fin和从电压控制器10接收电压指令Vin进行必要的操作。
参考号13为再粘着装置。当逆变器输出电流Im和电流指令Ip彼此比较时，如果逆变器输出电流Im小于电流指令Ip这种状态持续的周期超过一给定时间值，则再粘着装置根据此时的逆变器输出电流Im改变电流指令发生器4的电流指令Ip。
此处，逆变器输出电流Im小于电流指令Ip这种状态的持续时间期间可以用电流控制器62的输出△αi为0(零)的周期，而不用比较逆变输出电流Im和电流指令Ip。
下面将描述上述结构在没有出现滑差的正常情况时的基本操作。
在图1中，在逆变器输出电流Im小于电流指令Ip的情况下，电流控制器62的输出Δαi为0(零)，频率—时间变化率指令α成为基准频率—时间变化率指令α*，它是通过把给定的值Δα加到等效于车辆的加速/减速(感应电动机3旋转频率的时间变化率)的频率—时间变化上得到的。
因此，感应电动机3的滑差频率增加了给定的值Δα和电动机电流，即，逆变器输出电流Im增加了，成为电流指令Ip。然后，当逆变器输出电流Im变得大于电流指令Ip时，电流控制器62产生输出Δαi(负值)。
因而，电流控制器62的输出Δαi校正了给定值Δα，并且频率—时间变化率指令α变成等于等效于车辆加速/减速的频率—时间变化率。换句话说，根据频率—时间变化率指令α的逆变器输出频率指令Fin的增加量(动力运行)/减小量(再生运行)等于感应电动机3旋转频率Fr的增加量/减小量，即，滑差频率变成恒定不变，逆变器输出电流Im变成稍比电流指令Ip大Δα的量。因此，频率—时间变化率指令α对应于电流指令Ip(逆变器输出电流Im)，车辆以相当于电流指令Ip的转矩加速(动力运行)/减速(再行运行)。
下面参见图2A和图2B描述加速模式下，当车辆动力运行时发生滑差的情况下的基本操作。
图2A和图2B感应电动机3的转矩Tm(滑差频率Fs)和相当于轨道与轮子之间的粘着力的转矩Tμ随滑差量ΔF而变化(滑差频率Fr与非驱动轮的旋转频率Ft(车辆速度)之间的旋转频率差)的曲线图。
图2A示出了Tm的变化对ΔF的变化(虚线dTm/dΔF)大于Tμ的变化对ΔF的变化(实线dTμ/dΔF)的情况，图2B示出了虚线dTm/dΔF小于实线dTμ/dΔF的情况。
在图1中，当对应于轨道与车轮之间的粘着极限的转矩Tμ减小，并且如图2A或图2B所示，b点变成小于a点所示的感应电动机3的转矩Tm时，感应电动机3开始出现滑差。
感应电动机开始出现滑差时，旋转频率Fr的增加量大于逆变器输出频率指令Fin和滑差频率，即，逆变器输出电流(电动机电流)Im变成小于电流指令Ip，结果，电流控制器62的输出Δαi变为0(零)。
然后，用把滑差量ΔF乘以Ka得到的Δαf调节把某一值Δα加到相当于车辆加速度的频率—时间变化率上得到的基准频率—时间变化率指令α*，则可以获得频率—时间变化率指令α。
在图2A中，在Δαf，即Ka乘以滑差量ΔF，＜一待加到车辆的频率—时间变化率上的给定值Δα(ΔF＜Δα/Ka)的情况下，频率—时间变化率指令α＞相当于车辆加速度的频率—时间变化率。
滑差频率Fs增加(Δα－Δαf)(转矩Tm(Fs)的虚线向上指)，并减少ΔF。其结果是，滑差频率FS减小，从而Tm减小，如实箭头所示。
此处，当ΔF由于Tm的变化对ΔF的变化(虚线dTm/dΔF)＞相当于轨道与轮子之间的粘着力的转矩Tμ的变化对ΔF的变化(实线dTμ/dΔF)而增加时，增加滑差(Tm－Tμ)的力减小。
当ΔF增加并且获得Δαf＞Δα(ΔF＞Δα/Ka)的条件时，频率—时间变化率指令α＜相当于车辆加速度的频率—时间变化率这一条件满足，并把滑差频率Fs减小Δαf－Δα(Tm(Ts)虚线向下指)，并减小ΔF。
因此，滑差频率Fs减小，并且，如实箭头所示，Tm减小。然后，得到Tm＜Tμ的情况，并且，ΔF从增加转为减小，Fs，即Tm，从减小转为增加，这是由于如图实箭头所示ΔF减小了。
虽然这一动作再次满足了Δαf＜Δα(ΔF＜Δα/Ka)，但由于虚线dTm/dΔF＞实线dTμ/dΔF，所以，在c点滑差进入Tm＝Tμ的平衡状态，即，满足Δαf＝Δα(频率—时间变化率指令α＝相当于车辆加速度的频率—时间变化率)。
因此，在发生滑差一段时间期间后，即，当操作点稳定在c点附近的时刻，产生电流指令Ip＞逆变器输出电流(电动机电流)Im的情况后，Ip变成其值小于在该时刻时的Ip值的Ip′。
如上所述，虽然该条件结果变成Ip′＜Im，电流控制器62控制频率—时间变化率指令α，而使，如上所述，并且如虚线箭头所示，Tm(Fs)移动了，即，当Tm＜Tμ的情况持续并且Tm在d点稳定地粘着时，ΔF将减小。
在这里，当Ka较大时，c点的ΔF变得较小，并且逆变器输出电流(电动机电流)Im，即转矩Tm，向相当于粘着极限(b点)的值接近。因此，通过适当地改变电流指令Ip而设置给定的时间间隔，可以用相当于电流指令Ip′的转矩使车辆加速，电流指令Ip′对应于接近粘着极限的值。
在图2B中，在Δαf，即Ka乘以滑差量ΔF，＜待加到车辆的频率—时间变化率上的给定值Δα(ΔF＜Δα/Ka)的情况下，与图2A所示的情况相同，如实箭头所示转矩Tm(滑差频率Fs)减小。当ΔF增加，并且获得Δαf＞Δα(ΔF＞Δα/ka)的情况时，Tm(Fs)一直减小到如实箭头所示的虚线dTm/dΔF＞实线dTμ/dΔF的区域，这与图2A所示的相同。
然后，获得Tm＜Tμ的情况，并且，ΔF从增加转为减小，Fs，即Tm，从减小转为增加，这是由于如实箭头所示ΔF减小了。
虽然再次发生Δαf＜Δα(ΔF＜Δα/Ka)的情况，但由于虚线dTm/dΔF＞实线dTμ/dΔF，所以，在Tm＜Tμ的情况持续出现引起粘着时，Tm到达e点，Fs即Tm增加，通过把一给定值加到相当于车辆加速度的频率—时间变化率，使其导向a点。
在这里，从发生滑差，即电流指令Ip＞逆变器输出电流(电动机电流)Im发生的时间到Fs，即Tm到达e点到a点的中间，即小于b点的f点的一段时间间隔之后，把Ip改变成其值小于此时的Ip值的值。
如上所述，虽然该条件结果变成Ip′＜Im，但仍由电流控制器62来控制频率—时间变化率指令α，使。
因此，通过设置给定的时间间隔以适当地改变电流指令Ip，可以使转矩Tm接近相当于粘着极限的值(b点)，因此，可以用相当于电流指令Ip′的转矩来加速车辆，该电流指令对应于粘着极限附近的值。
考虑到b点上相当于轨道与车轮之间的粘着力转矩Tμ补偿了图2A和图2B中的感应电动机3在a点上的转矩Tm，必须使粘着装置13具有在逆变器输出电流(电动机电流)Im超过改变Ip′之后的电流指令的时间间隔大于给定的时间间隔时，在改变的Ip′到改变的Ip之前的电流指令之后，适当地返回电流指令的功能。
上述的基本操作与车辆再生运行和减速模式时的滑动相同。
如上所述，根据本实施例，由于逆变器输出频率指令是根据频率—时间变化率指令产生的，所以基本上不必用旋转频率为产生逆变器输出频率指令。
在没有出现滑差的正常情况时，由于控制频率—时间变化率指令，使逆变器输出电流变为电流指令，所以其效果是几乎没有过电流出现，并用相当于电流指令的转矩来对车辆加速/减速。
而且，在发生滑差的情况下，用相应于滑差的量来调节频率—时间变化率指令，以抑制止滑差。
再者，由于在从发生滑差的时刻到滑差进入接近的粘接极限的情况的时刻这一给定的时间间隔之后，电流指令根据此时的逆变器输出电流改变电流指令，所以其作用是车辆用相当于接近粘接极限的值的转矩来加速/减速。
除上述作用之外，根据本实施例，甚至在没有滑差发生的正常运行期间，滑差程度检测器的输出ΔF有误差时，只要该误差分量不超出要加到相当于加速/减速车辆的频率—时间变化率上的给定值Δα，就不会产生问题。
而且，即使误差分量超过该给定值Δα，由于误差分量与给定值Δα之间的差的积分值是随滑差频率变化的，只要这是暂时的，滑差频率的变化(电流和转矩的变化)也是较小的。
在图1所示的实施例中，为了消除滑差程度检测器8的输出ΔF稳态误差的影响，可以设置一个校正ΔF的稳态误差的装置。
该装置在没有出现滑差的正常期间，即在电流指令Ip＜逆变器输出电流Im的情况下(在ΔF＝0的情况下)周期性地检查ΔF以校正输出ΔF的误差。
在恒速行驶的情况下，通过用一恒速行驶指令把频率—时间变化率指令α设置成0(零)这一手段，可以维持该指令输出时的速度。
而且，逆变器输出频率指令产生装置9需要一限制感应电动机3的滑差频率的手段，以使它不超出一给定值Fsm，即，限制逆变器输出频率指令Fin，使它不大于把Fsm加到车辆动力运行时的旋转频率上获得的频率，并限制逆变器输出频率指令Fin，使它不小于从车辆再生运行时的旋转频率减去Fsm获得的频率。
图3是根据本发明的第二实施例的电路结构的方框图。第二实施例与图1的第一实施例的不同点是逆变器频率指令产生器9和再粘着装置13。
即，逆变器输出频率指令产生器9增加了乘法器93、94以及加/减装置95、96，用电流控制器62的输出Δαi、滑差程度检测器8的输出ΔF和再粘着装置13的输出ΔFf(恒值)来调节逆变器输出频率指令Fin。
再粘着装置13(1)在从发生滑差时的Ts1后的某一时刻，即，电流指令Ip＞逆变器输出电流Im的条件满足时，改变频率—时间变化率指令产生器6的乘法器63的乘法系数Ka；(2)在一给定时间Ts2(＞Ts1)时把改变后的Ka返回给其原始值。
还有(3)如上所述，根据Ts2后的逆变器输出电流Im改变电流指令Ip；以及(4)根据滑差程度检测器8的Ts2后的输出ΔF输出恒定的频率调节量ΔFf值。下面描述上述操作。
在图3的第二实施例的逆变器输出频率指令产生器9中，用乘法器93把电流控制器92的输出Δαi乘以Ki，用加法/减法装置95把该结果加到积分计算器91的输出Fin′上，或者从其上减去该结果(动力运行时相加，再生运行时相减)，以调节逆变器输出频率指令Fin。
如此操作之后，当逆变器输出电流Im大约超出电流指令Ip时，可以改善逆变器输出电流的控制响应能力。
在逆变器输出频率指令产生器9中，用乘法器94把滑差程度检测器8的输出ΔF乘以Kf，并用加法/减法装置95把该结果加到积分计算器91的输出Fin′上，或者从其上减去该结果(动力运行时相加，再生运行时相减)，以调节逆变器输出频率指令Fin。如此操作之后，当感应电动机3进入滑差时，可以改善逆变器输出电流的控制响应能力。
如上所述，频率—时间变化率指令产生器6的乘法器63的乘法系数以取较大值为佳。然而，当它太大时，在没有滑差发生的正常运行期间滑差程度检测器8的输出ΔF发生误差时，ΔF乘以Ka得到的Δαf可能大于加到相当于车辆加速/减速的频率—时间变化率上的给定的值Δα。
结果，出现频率—时间变化率指令α＜相当于车辆加速、减速的频率—时间变化率的情况(逆变器输出电流Im＜电流指令Ip)，因而不能得到所需要的加速/减速。
因此，在没有滑差的正常运行期间，把频率—时间变化率指令发生器6的乘法器63的乘法系数Ka设置得相当小，在从发生滑差时起的Ts1之后的第一给定时刻，即，在电流指令Ip＞逆变输出电流Im的条件满足时，把该值Ka改变成较大值，在第二给定时刻Ts2(＞Ts1)，把改变后的Ka返回至其原始值。
如此操作之后，在没有发生滑差的正常运行期间，可以减小滑差程度检测器8的输出ΔF误差的影响。
除此之外，如上所述，最好提供一个校正ΔF的稳态误差的装置。如上所述，还可以根据Ts2后的逆变器输出电流Im改变此时的电流指令Ip。
而且，在Ts2后的时刻，根据滑差程度检测器8此时的输出ΔF，把此时的恒定值加到积分装置91的输出Fin′上，或者从其上减去该恒定值(在动力运行时相减，在再生运行时相加)，以调节逆变器输出频率指令Fin。
如此操作之后，对应于ΔF使滑差频率会聚，可以确定地进行再粘着。此处，当滑差和再粘着重复时每次累加ΔFf。
如上所述，根据图3的第二实施例，除了上述的如图1所示的第一实施例的效果之外，还可以改善逆变器输出电流Im的控制响应能力和滑差的控制响应能力。
而且，可以减小滑差程度检测器8的输出ΔF的误差的影响，因而，可以确定地进行再粘着。
图4是根据本发明的第三实施例的电路结构的方框图。第三实施例与图3所示的第二实施例的不同点在于频率—时间变化率产生装置6和逆变器输出频率指令产生器9。
即，在频率—时间变化率指令产生器6中，用减法器61从电流指令Ip中减去逆变器输出电流Im，并且电流控制器65对应于该差值输出频率—时间变化率指令a′。
限幅器66把α′的上限限制到基准频率—时间变化率指令α*。用减法器67从对应于滑差量ΔF的Δαf中减去α′，以输出频率—时间变化率指令α。
在逆变器输出频率指令产生器9中，用放大器97替代了图3中的乘法器93，如上所述，当电流控制器65的输出α′变成负(电流指令Ip＜逆变器输出电流Im)时调节逆变器91的输出Fin′。
在具有上述结构的电路中，控制频率—时间变化率指令α，使逆变器输出电流Im在没有滑差发生的正常运行期间成为电流指令Ip。
而且，在出现滑差的正常情况下，当逆变器输出电流Im变成小于电流指令Ip时，电流控制器65的输出α′变成基准频率—时间变化率指令α*，并用相应于滑差程度ΔF的Δαf调节α*。即，这与图3所示的实施例的操作基本相同。
因此，根据图4的实施例，可以获得与上述图3的实施例相同的效果。
勿需多言，通过把频率—时间变化率产生器构置成设置有产生合适的频率—时间变化率指令αp的装置，用加法器69把该αp与对应于电流指令Ip和逆变器输出电流Im之间的差值的电流控制器65的输出相加，产生频率—时间变化率指令α′。
在图1、图3和图4的实施例中，产生大于相当于车辆加速/减速的频率—时间变化率的基准频率—时间变化率指令α*的装置具有这样的结构，在该结构中，根据拖车的非驱动轮的旋转频率Ft计算相当于车辆加速/减速的频率—时间变化率，然后把结果与给定的值Δα相加。然而，装置7也可以如下构成。
(1)…举电动汽车作为车辆的例子，如图6A，6B和6C所示，电动汽车一般由四个感应电动机31至34驱动。图6A示出了一个逆变器21(22，23，24)控制一个感应电动机31(32，33，34)的情况。图6B示出了一个逆变器21(22)控制两个感应电动机31，32(33，34)的情况。图6C示出了一个逆变器21控制四个感应电动机31至34的情况。顺便说一下，图1，图3和图4的实施例是图6A的一个逆变器控制一个感应电动机的情况。
此处，由检测器121至124检测感应电动机31至34的旋转频率Fr1到Fr4，根据每个检测到的旋转频率计算相当于车辆加速/减速的各频率—时间变化率。
然后，从计算得到的频率—时间变化率挑选出合适的一个变化率，或者根据它们计算得到平均值，把结果与给定的值Δα相加，产生基准频率—时间变化率指令α*。
在图7中示出了例子中的一个。在图7中，用加速/减速计算器711至714根据感应电动机31至34的旋转频率Fr1至Fr4计算频率—时间变化率。
当车辆处于动力运行时选择它们中的最小值(当由于轨道接点最小值检测出震动时，选择第二最小值)，当车辆处于再生运行时，选择它们中的最大值(当由于轨道接点最大值检测出震动时，选择第二最大值)，然后，用加法器72把给定值Δα加到该结果上，输出基准频率—时间变化率指令α*。
虽然没有图示，但也可以除去感应电动机31至34的四个频率—时间变化率中的最大值和最小值，把余下的值进行平均，并把给定值Δα加到该平均值上。
由于电气火车一般是由多台驱动车来驱动的，所以与上述相同，可以根据驱动车的感应电动机的频率—时间变化率来产生基准频率—时间变化率指令α*。
(2)…控制系统(未图示)可以这样构成，根据电流指令Ip或者逆变器输出电流(电动机电流)Im估计相当于车辆加速/减速的频率—时间变化率，根据估计得到的频率—时间变化率产生大于相当于车辆加速/减速的频率—时间变化率的基准频率时间变化率指令α*。
在这种情况下，在图1和图3的实施例中可以根据电流控制器62的输出Δαi，在图4的实施例中，可以根据电流控制器65的输出α′与α*之间的差，估计相当于车辆加速/减速的频率—时间变化率与α*之间的差量。
因此，考虑到由于装载率和/或倾斜率，相当于车辆加速/减速的频率—时间变化率随负载而变化，所以最好是有一装置用以改变α*，周期性地检查Δα*或者α′与α*之间的差，并当Δα*或者α′与α*之间的差不必要地较大或较小时，改变α*。
当如图6B和图6C所示，一个逆变器控制多个感应电动机时，在图1、图3和图4的实施例中，可以如上认为。
在图1、图3和图4的实施例中，虽然检测滑差程度ΔF的装置8构置成检测驱动轮的旋转频率与非驱动轮Ft的旋转频率之间的差，但它也可以如下进行构置。
(1)…在如图6A所示的一个逆变器控制一个感应电动机的情况下，检测滑差程度ΔF的装置8如图8A所示构置。即，从由逆变器21控制的感应电动机31的旋转频率Fr1检测出旋转频率差ΔF，用选择器82从由其它逆变器22至24控制的感应电动机22至24的旋转频率Fr2至Fr4中选出一个旋转频率。
例如，当车辆进行动力运行时，用减法器81从Fr1中减去它们中的最小值Frpo，检测出旋转频率差ΔF(如果由于轨道接点而最小值检测出震动时，选择第二最小值)。
当车辆处于再行运行时，用减法器81从它们的最大值Frgo中减去Fr1检测出旋转频率差ΔF(如果由于轨道接点而最大值检测出震动时，选择第二最大值)。
(2)…在如图6B所示的一个逆变器控制两个感应电动机的情况下，检测滑差程度ΔF的装置8如图8B所示构置。
即，如图8B的(B-1)所示，用选择器83在车辆进行动力运行时在感应电动机31和32的旋转频率Fr1和Fr2之间选出较大值Frm，或者在车辆进行再生运行时，在它们之间选出较小值Frs。
当车辆进行动力运行时，用减法器81从Frm中减去Ft，或者当车辆处于再生运行时，用减法器81从Ft中减去Frm，检测出该值与非驱动轮的旋转频率的旋转频率差值ΔF。
按另一种方式，如图8B的(B-2)所示，当车辆进行动力运行时，根据从逆变器21控制的感应电动机31和32的旋转频率Fr1和Fr2中选出的较大的一个Frm，或者当车辆进行再生运行时根据选出的较小的一个Frs用选择器83检测出旋转频率差ΔF，并且，用选择器84从其它逆变器22控制的感应电动机23和24的旋转频率Fr3和Fr4以及Fr1和Fr2中选择出一个旋转频率。
例如，当车辆处于动力运行时，用减法器81从Frgo中减去它们中的最小值Frpo，检测出旋转频率差ΔF(当由于轨道接点最小值检测出震动时，选择第二最小值)。
当车辆处于再行运行时，用减法器81从它们的最大值Frgo中减去Frs检测出旋转频率差ΔF(当由于轨道接点而最大值检测出震动时，选择第二最大值)。
(3)…在如图6C所示的一个逆变器控制四个感应电动机的情况下，检测滑差度ΔF的装置8如图8C所示构置。
即，如图8B的(C-1)所示，用选择器83在车辆进行动力运行时在感应电动机31到34的旋转频率Fr1至Fr4之间选出最大值Frmax，或者在车辆进行再生运行时，在它们之间选出最小值Frmin。
当车辆进行动力运行时，用减法器81从Frmax中减去Ft，或者当车辆处于再生运行时，用减法器81从Ft中减去Frmin，检测出该值与非驱动轮的旋转频率的旋转频率差值ΔF。
按另一种方式，如图8C的(C-2)所示，当车辆进行动力运行时，根据从逆变器2控制的感应电动机31至34的旋转频率Fr1至Fr4中选出的较大的最大值Frmax，或者当车辆进行再生运行时根据最小值Frmin用选择器83检测出旋转频率差ΔF，并且，从旋转频率Fr1至Fr4选择出一个旋转频率。
例如，当车辆处于动力运行时，用减法器81从Frmax中减去它们中的最小值Frpo，检测出旋转频率差ΔF(当由于轨道接点最小值检测出震动时，选择第二最小值)。
当车辆处于再行运行时，用减法器81从它们的最大值Frgo中减去Frmin检测出旋转频率差ΔF(当由于轨道接点而最大值检测出震动时，选择第二最大值)。
由于电气列车(铁路电气轨道车辆)一般是由多辆驱动车驱动的，所以可以用与上述(1)至(3)项所述的方式从这些驱动车的感应电动机的旋转频率检测出滑差程度。
下面描述一些模拟例子。
图9和图10示出了在感应电动机3有滑差的情况下运行的模拟例子。图9示出了图3实施例再粘着控制的情况，图10示出了传统的在检测到滑差时根据恒定的图形控制滑差频率的再粘着控制的情况(当检测到滑差时，把滑差频率减小到恒速，当获得再粘着时，缓慢地把滑差频率恢复到恒速)。
从根据图3的实施例的图9可以理解，根据电流指令Ip来控制感应电动机3的转矩Tm，一直到转矩Tm达到粘接极限。从根据图3(图9)的实施例的图9和图10可以理解，与传统的方法(图10)相比，滑差频率减小，而转矩增加到粘着极限。
图11和图12示出了在感应电动机3的旋转频率Fr振动变化以至于错误地检测到滑差的情况下的模拟例子。
图11示出了图3实施例的再粘着控制的情况，图12示出了传统的在检测到滑差时根据恒定的图形控制滑差频率的再粘着控制的情况(当检测到滑差时，把滑差频率减小到恒速，当获得再粘着时，缓慢地把滑差频率恢复到恒速)。
从图11和图12可以理解，当错误地检测出滑差时，在图3(图11)的实施例中，感应电动机3的转矩Tm稍稍变化，但在传统的方法(图12)中，转矩Tm有较大的减小。
因此，在传统的再粘着控制方法中，必须把滑差的检测标准设置得较高，从而滑差增加得比图10中所示的要大，并且转矩Tm有较大的减小，加速特性降低。
在上述实施例中，把电流描述成控制转矩的操纵变量。然而，在控制转矩的操纵变量为转矩指令或者转矩电流指令等诸如交流电动机的矢量控制的控制中，当把本发明应用于这类指令时，可以获得相同的效果。这也属于本发明的范围。
根据本发明，由于逆变器的输出频率指令是基于频率—时间变化率指令产生的，所以基本上不必检测感应电动机的旋转频率来产生逆变器的输出频率指令。
而且，由于频率—时间变化率指令是受控制的，因此，在不发生滑差的正常运行期间，逆变器输出电流与电流指令一致，其效果是几乎不会出现过电流，并且车辆可以用相当于电流指令的转矩来加速/减速。
而且，在发生滑差的情况下，对应于滑差程度来调节频率—时间变化率指令，因此抑制了滑差。
在滑差发生并且滑差的值按近车轮与轨道之间的粘着极限一段时间期间后，根据逆变器的输出电流指令来改变电流指令。
因此，其效果是在滑差稳定，即发生再粘着时，用相当于接近粘着极限的值的转矩加速/减速车辆。