東武伊勢崎線・日光線から東京メトロ日比谷線に直通する通勤電車としておなじみの、東武20050系・20070系のVVVFインバータ―装置の変調周波数を解析してみました。

車両紹介　東武20050系・20070系

東武20050系は、東武日光線の南栗橋駅から、東武伊勢崎線を経由して東京メトロ日比谷線の中目黒まで乗り入れる、地下鉄直通用の通勤電車です。東武20000系をベースに8編成が製造され、ラッシュ時の輸送力強化のため前後4両は5ドア車になっています。制御方式は20000系で採用されているAFE主回路チョッパ制御から、VVVFインバータ制御に変更されています。

東武20070系は日比谷線直通用の増備車で、3編成が製造されました。制御方式は20050系と同様のVVVFインバータ制御ですが、20000系と同じく全て3ドア車です。また、シングルアーム式パンタグラフが採用されています。他の東武20000系列と同じく、日比谷線のトンネル断面積が小さいという事情から車体長18mで製造されましたが、東武線内を走る車両の大半は車体長が20mであり、東武20000系列はホームドア設置の足かせになることから、20m級新型車両(東武70000系)への置き換えが決定しています。

2017年に20070系初の廃車が発生し、渡瀬(旧北館林荷扱所)の廃車解体場に21871Fが回送されましたが、中間のモハ2両を除く6両は解体されずに津覇車両でリニューアル工事されている模様で、今後の動向が注目されます。

東武20050系のモーター音と走行シーン

東武20050系の走行シーンをまとめた動画です。新型車両70000系への置き換えが進み、日比谷線直通運用からは少しずつ数を減らしています。

【元動画はこちら】東武20050系走行シーンまとめ
2018年現在、津覇車輛でワンマン化改造が行われ、5ドア車は3ドアに改造するためのドア埋めを行っている模様です。宇都宮線などのワンマン線区でまだまだ活躍してくれそうですね!

VVVFインバーター装置の解析　東武20050系

東武20050系の床下に設置されているVVVFインバータ装置です。スイッチング素子にはGTO素子を使用した2レベルインバータで、メーカーは東洋電機製造です。類似した東洋製のインバータ装置は、東武9050系や東急1000系、京成AE100系、京急1500系など、同時期に製造された車両に広く採用されています。

モハラジオにより録音した東武20070系の磁歪音がこちらです。
【元動画はこちら】モハラジオ録音 東武20070系

モハラジオで録音した東武20070系の磁歪音の推移を、波形解析ソフト「Wavetone」を用いてグラフ化すると、このようになりました。

東洋GTO VVVFインバーターの再現

自作したVVVFインバーターで、東武20050系・20070系が搭載する東洋GTO VVVFインバーターの変調パターンを再現してみました! 実物と同じように三相交流を生成し、三相誘導モーターを可変電圧可変周波数制御しています。
【元動画はこちら】東洋GTO VVVFインバーターを再現してみました!