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VVVF-GTO

じーてぃーおーいんばーたーせいぎょ

GTOサイリスタを使用したVVVFインバーター制御のことをときにこのように呼ぶ。 GTO-VVVFとも表記される。
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概要編集

GTOサイリスタ(Gate Turn-Off Thyristor,ゲートターンオフサイリスタ)を使用したVVVFインバーター制御は、従来型の抵抗制御やチョッパ制御に比べ省エネルギー化を実現出来ることから1980年代から90年代に製造された電車に多く採用された。しかし、90年代以降はGTOサイリスタはよりスイッチング速度を高速化し、更なる効率化を図れるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を用いたVVVFインバータに取って代わられ、2005年頃を最後に新造車は日本で見られなくなった。

このタイプのインバータの特徴として、発進時・減速時の走行(変調)音が現在製造されている車両に比べて大きいというのがある。

その特殊な音が一部の鉄道マニアに支持され、特に東京都交通局5300系など特徴的なものは爆音VVVFと呼称されるようになった。


登場から四半世紀以上経過した現在では、部品(基盤や素子)の確保が困難になり始めていることもあり、先述したIGBT-VVVFインバータや半導体にSiC(炭化ケイ素)を使用し、トランジスタの構造をIGBTからMOSFETに変更した通称SiC-VVVF(SiC-MOSFETとも)に交換されるケースが多くなっている。

JR西日本207系1000番台や223系0番台(いずれも東芝GTO)に対してのリニューアル時も例外ではなくVVVFの交換や更新を行ってきた。しかし、2020年以降207系では何故かVVVFの交換や更新を行わずにGTOのまま出場した編成も出てきている。


日本で使われたGTOサイリスタは三菱日立東洋東芝シーメンス富士電機である。海外では、ABBアルストムなども見られる。


pixivでは、GTO-VVVFの電車を描いたイラストににこのタグがつけられる。


その音を聞いてみよう編集

これは東芝GTOを採用した207系1000番台未更新車の音である。


なぜ爆音になるのか編集

GTO素子のVVVFは、多くは低音寄りでよく響く音を発するが、その理由は許容できるスイッチング周波数が低く、磁歪音が響きやすい帯域になるからである。


登場時は大容量かつ扱いやすい素子として用いられていたが、1990年代前半に高耐圧IGBTが登場すると、

・ゲートが電流制御なのでゲートアンプの容積が大きく、損失も大きい

・ターンオン/ターンオフが遅いのでスイッチング周波数を高くしにくく、スイッチング損失が大きくなりがち

・消弧時の電圧跳ね上がりが甚大でスナバ回路が必須、損失が大きい

・スイッチング周波数が低いので磁歪音の音圧低減に不利

という欠点が目立つようになり、以降徐々にIGBTへと置き換えが進んだ。


VVVFにGTOサイリスタを使用した車両編集

初採用(日本)編集


最後の採用(日本)編集

  • 名古屋市交通局名城線2000形(2004年/最終増備車/日立)
  • JR東日本209系3100番台(2005年/中間車2両のみ・全廃/三菱)
  • 京都市交通局東西線50系(2004年/六地蔵延伸時/三菱)

韓国での採用編集

  • KORAIL311000系(一部のみ・メイン画像の一番左/東芝)
  • KORAIL341000系(一部のみ・メイン画像中央/東芝)
  • KORAIL351000系(一部のみ・メイン画像の一番右/東芝)
  • 釜山都市鉄道2000系(GECアルストム)
  • ソウルメトロ新4000系(GECアルストム)

など。


中国での採用編集

など。


台湾での採用編集

など。


その他の国での採用編集

など…と、採用例は多い。


GTO-VVVFのようでGTO-VVVFでないもの編集

シーメンスやアルストム、アンサルドブレーダなどのインバーターにはGTO-VVVFのような音を発するIGBT素子を使ったものが存在する。特にシーメンスのICE3やアルストムのメトロポリス、アンサルドブレーダのミラノ地下鉄用車両「Meneghino」は典型的な例である。


三菱の機関車用IGBTインバーターにもGTO-VVVFのような音を発するものが存在する(今のところEF210EF510のみ)。


さらには207系1000番台の更新車も東芝IGBTだが、中盤からはGTO-VVVFの音に切り替わる。


シーメンスの例編集


アルストムの例編集


アンサルドブレーダの例編集


三菱の例編集


207系1000番台の例編集


関連タグ編集

VVVF IGBT

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