インバーターに中の人がいて歌っている。ソレを知るのは工場の中の人だけ。GTO(後藤)君とIGBT(伊後端)君、影が薄いがPtr(羽多良)君も居たハズ。ちなみに今後GTO(後藤)君の活躍の場が少しずつ減っていく。現在はIGBT(伊後端)君が主流。後藤君の中には絶対音感を持つ者も居るが、後5年ほどで伊後端君と交代するらしい。伊後端君は声が小さくシャイなのだが、鉄オタはどちらかというとジャイアンみたいな後藤君の方が好き。VVVFは、鉄道車両における制御手法の一つ。VVVFインバータ装置を指す場合もある。直訳)の頭文字を取ってVVVFであるが、和製英語である。Frequencyなどで通っている。VVVFの読みは「ブイブイブイエフ」、あるいは「スリーブイエフ」である。インバータとは直流電力を交流電力に変換する装置のことで、VVVFは電圧と周波数(:1秒間にプラスとマイナスを切り替える回数。交流モーターではその回転数に比例する)を同時かつ連続的に制御できるということを強調した呼び方である。VVVF制御なのかVVVFを用いる一番の理由は、主電動機に三相交流モーター(特に誘導モーター)を使用するためである。従来使われていた直流モーターは、電圧の調整だけで速度制御が行える反面、回転子の電磁石に電力を送る摩擦部品(整流子&ブラシ)が必要なため高速回転が難しく、回転騒音が大きい、メンテナンスの手間が余計にかかるなど様々な欠点があった。誘導モーターはそうした部品が無いので小型軽量で、高速回転も難なく行える。回転数が交流電力の周波数に比例することから、速度制御には電圧だけでなく周波数の制御が必要である。そのため、かつては一定回転数で使用するモーターとして扱われてきたが、VVVF制御の技術が確立されたことで、これを電車の直流モーターと同じように駆動することが可能になった。インバータの回路にダイオードを組み込めば、周波数の制御のみで回生(発電)ブレーキが使用できる。3相交流のうち2相の相順を入れ替えればモーターの回転方向、すなわち車両の進行方向が切り替わる。したがって、直流モーターの制御機構に必要だった機械的なスイッチ類が大幅に省略できるのも、VVVF制御の持つ大きな利点である。現代ではほぼ全ての新型車両がVVVF制御であるほか、直流モーターの車両をわざわざVVVF制御に改造した例も数多い。近年では誘導モーターに代わってPMSMを使う車両も増えているが、こちらも制御方式はVVVF制御である。VVVF制御車の音についてVVVF制御の電車が独特な音を奏でるのは、交流電力の電圧と周波数をインバータの素子によるスイッチングで連続的に変えていくため、そのノイズがモーターのコイルから磁励音となって発せられるためである。その音はメーカーや車両によって異なり、ちゃんとモーターが動いてくれれば基本的にはなんでも良いため、形式によって音が変わる。ちなみに加速するときでなく減速するときも音を奏でることが多い(回転しているモーターを発電機のように扱い、他の電車へ電気を送る)。Transistor)の2種類がある。素子によりスイッチング速度に限界があり、GTOは比較的低いため低速域での変調回数が多く、どうしてもその音が耳につきやすい。某社のインバーターはこの音が不快な音にならないように制御をいじったものである。IGBTはスイッチング速度が高く変調回数を少なくすることができるため、GTOよりは耳障りな音が出にくくなる。初期のVVVF制御車のインバータにはGTO素子が用いられていたが、2000年代に入ると、装置が小型化できることなどからIGBT素子が主流となった。近年では、IGBT素子よりもさらにスイッチング速度が高いMOS-FET素子も使われている。近年普及している「SiC素子」も結局はIGBTなどと同じトランジスタの一種であり、GTOサイリスタ→IGBTのように、スイッチング周波数が大きく変化するわけではない。「SiC素子」であるかどうかを音から判断するのは、本来は困難である。音だけで自信満々に「これはSiC」などと言ってる人がいたらまず疑ってかかろう。他の要因と取り違えている可能性が高い。「SiC素子」って何?そもそもSiCとは炭化ケイ素という化合物の化学式であり、スイッチング素子の名称ではない。したがって、本来GTOサイリスタやIGBTと並列に「SiC素子」という用語を用いるのは不適切である。従来のGTOサイリスタやIGBTはシリコン(Si)から製造されていたが、近年Siに代わってSiCから製造されたスイッチング素子が普及しており、それらが便宜上「SiC素子」と表記されてしまっているのが実情である。ちなみに「sic」や「SIC」と表記するのも誤り。「SiCモーター」は論外。SiCを用いた素子は、Siの素子に対し高電圧・高温での動作が可能スイッチング速度が非常に速いという長所があり、VVVF装置の劇的な小型軽量化ができるほか、モーターに送る交流電力を正弦波に近づけられるため、モーターの損失と電磁騒音の低減が可能となる。それだけでは車両全体としての省エネ効果は微々たるものであり、新しい設計のモーターを併用するケースが多い。スイッチング素子は従来のSiによるIGBTで、回生電流が通るダイオードにのみSiCを用いたものが「ハイブリッドSiC」と呼ばれ、スイッチング素子にもSiCを用いたものが「フルSiC」と呼ばれる。「フルSiC」タイプのスイッチング素子は、IGBTではなくMOS-FETとなる。※MOS-FETの読みは「モス・エフ・イー・ティー」である。「モスフェット」ではない。鉄道以外のVVVFVVVFインバータ制御が用いられる機器は鉄道車両だけではなく、エアコンなどの家電製品や或いはハイブリッド自動車のモーターの制御等、他の分野でも広く用いられている、割とありふれた制御方式でもある。鉄道以外の分野ではVVVFと特別に区別することなく「インバータ制御」と呼ぶのが普通である。この記事を閲覧している方々の中にも、「プリウス」や「インサイト」等のハイブリッド自動車が低速走行をしているときや、モーターを内蔵した家電製品が起動する際に独特の磁励音が耳に入ったという経験を持つ方も少なくないだろう。変わった例としてはメリーゴーラウンド等の遊園地の遊戯機器の制御にも結構用いられている。メリーゴーラウンドに関しては、余程古いものや一部の海外メーカー製を除くと殆どVVVF制御が採用されている傾向があるようだ。全部TOP■ニコニコ動画モバイル運営元:ドワンゴ。