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。

概要

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(二酸化ケイ素)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。

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や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

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。

VVVFにGTOサイリスタを使用した車両

初採用(日本)

日本で最初に採用:東京急行電鉄6000系(試験車として一部を改造・全廃/日立・東芝・東洋)
関西私鉄で初めて採用:近畿日本鉄道 1420系(三菱)
量産車で初めて採用:大阪市交通局(現:OsakaMetro)20系(全車更新済み・更新後廃車になったものもある/三菱・日立・東芝)
新交通システムで採用:西武鉄道 8500系(唯一の事例・現在は更新済み/日立)
長大編成で初採用:新京成電鉄 8800形(現在更新中/三菱)
国鉄で採用:207系900番台(唯一の事例・全廃/富士電機・東芝だが、音は日立)
海外製を初採用:JR東日本 E501系(全車更新済み/シーメンス)
機関車で初採用:JR貨物 EF200(全廃/日立)

最後の採用(日本)

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/中間車のみ/三菱)

韓国での採用

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

北京地下鉄DKZ4形(全車更新済み/東洋)
上海地下鉄AC01形(一部のみ/シーメンス)
上海地下鉄AC02形(シーメンス)
香港地下鉄ADtranz-CAF電車(AEG)

など。

台湾での採用

台湾鉄路管理局 EMU500形(現在更新中・ツリカケ駆動/シーメンス)
台湾鉄路管理局E1000形(置き換え予定あり/GECアルストム)
台北捷運C301形(全車更新済み/ウェスチングハウス)

など。

その他の国での採用

ドイツではシーメンス製のGTOインバーターが多く採用されたが、現在はIGBT素子が使われる。
フランスではアルストム製が主流であった。
エジプトのカイロ地下鉄2号線では東芝製のGTO-VVVFが使われた車両が存在する。
インドネシアのKRLジャボタベックでは非冷房車全廃までの間、多くのGTO-VVVF車が投入された。その中には日立製もあった。
アメリカのデトロイト・ピープル・ムーバーやカナダのバンクーバーのスカイトレインなどではボンバルディア製Innovia_ART100系電車が投入されたがすべてGTO-VVVFである。

など…と、採用例は多い。

GTO-VVVFのようでGTO-VVVFでないもの

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ICE3は典型的な例である。