2010年4月22日木曜日

IGBT素子タイプのVVVF駆動音再現に特化したコントローラの開発

 今まで、様々なVVVF駆動音を再現してきたが、何故かIGBT素子のVVVF駆動音は当方のコントローラと相性が悪く、試行錯誤してプログラムを調整しても、なかなか上手く行かなかった。そこで、基板設計や出力回路、プログラムを見直し、IGBT素子VVVF駆動音用に特化したコントローラを開発した。まだまだ試作段階の域を脱していないが、とりあえず走行実験を行なった。
再現するのはE233系3000番台日立製IGBT素子VVVFインバータ駆動音、321系東洋製IGBT素子VVVFインバータ駆動音、京急新1000形三菱製IGBT素子VVVFインバータ駆動音である。IGBTの特徴は高周波の励磁音と同期する際の低周波音と勝手に判断し、その特徴を生かす為に、回路の修正、プログラムの修正を施した。


しかし、相変わらず、いい音を出してくれるのはKATOの阪急6300系である。KATOのE231系近郊型ではモータにフライホイールが入っている影響か、ギアの音が特に大きい。TOMIXのE233系ではモータの励磁音はほとんど聞こえない。本来ならば不必要なエネルギーを音に変換して発生させているので、大きな無駄である。

6 件のコメント:

  1. はじめまして。ねおりゅうさんの影響を受け、音が出るパワーパック製作を始めたdie_bahnと申します。

    実車電機メーカーさんの書かれた論文で読んだのですが、最近のインバータでは、ノイズを聴感上低減するため、特に低速において、キャリア周波数を拡散することが行われているようです。小生もこれを再現しようとしましたが、8ビットマイコンの処理能力では無理だと諦めました。
    なんとか、アナログ的にスペクトル拡散できないか検討中の今日この頃です。

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  2. コメントありがとうございます。

    確かに走行音の周波数を解析してみると、複数の周波数が重なっているのが分かります。ただ、模型のモータはDCモータで殆どの場合、1個で動作しますので、周波数を拡散して制御した場合、音としてはほとんど聞き取れなくないのではないかと思います。私はマイコンやデジタル回路が趣味で、アナログ回路に関しては全くなのですが、フィルタや発進回路を組み込めば可能なのかもしれません。

    やはり、モータから音がなると、非常に実感的で普通のパワーパックには戻れそうにありません(笑)。

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  3. スペクトル拡散実験しました。
    音色的には、たしかに実車に近づいた気もしますが、ねおりゅうさんのご指摘とおり、変調音が聞き取りにくくなるなど、副作用大との結果でした。残念。

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  4. コメントありがとうございます。

    die_bahnさんのブログも拝見いたしました。ノコギリ波の実験は非常に興味深く、私も参考にさせていただきます。

    スペクトル拡散ですが、大抵の車両は倍音が出ていると思います。それでも鉄道模型で再現するにはなかなか難しいと思われます。マイコンで制御する場合にはDSPプロセッサを利用して、本格的に信号を生成すると良いのかもしれませんが、私の知識ではオーバースペックなので、方形波で我慢しているところです。

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  5. ブログには書きませんでしたが、パルス幅ではなく、パルス間隔をノコギリ状に変化させる実験も行い、音色的には後者の方がより良好な結果でした。しかし、実車がランダムに周波数を変化させているのに対し、実験では一定のパターンで変化させたため、まだまだ改良の余地ありといったところです。乱数発生が高速にできると良いのですが(アナログノイズをAD変換して利用する?)・・・

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  6. コメントありがとうございます。

    A/D変換を利用した乱数発生は時間がかかるのと、思いのほか乱数にならない?ようです。私の実験に問題があったのかもしれませんが、何にせよ、8bitマイコンでは限界かもしれません。

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