迅磊變頻器在跑步機(jī)上的應(yīng)用

　　迅磊電氣有限公司自從開發(fā)出矢量控制變頻器以后應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，民用跑步機(jī)的變頻器應(yīng)用就是其中的一個(gè)很好的例證，迅磊傳動(dòng)F系列變頻器具有低頻力矩大、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)、調(diào)速范圍寬、電磁噪音小、使用方便等特點(diǎn)，本文就跑步機(jī)的特點(diǎn)詳細(xì)的介紹了迅磊變頻器在此行業(yè)的應(yīng)用。

　　從早期的跑步機(jī)作為一種奢侈品，到現(xiàn)在普通家庭和健身中心皆有跑步機(jī)，是社會(huì)進(jìn)步的象征。跑步機(jī)所使用的機(jī)電控制系統(tǒng)也是與時(shí)俱進(jìn)，由早期的調(diào)壓調(diào)速/直流調(diào)速，發(fā)展到目前的變頻調(diào)速，高級(jí)一點(diǎn)的跑步機(jī)變頻器大體使用v/f或者磁通矢量控制方式，使得跑步機(jī)的跑感更佳，跑起來(lái)更順暢自然。迅磊變頻器在跑步機(jī)上的改造優(yōu)勢(shì)：

　　提供靜音化設(shè)計(jì)

　　由于普通變頻器使用環(huán)境是在工業(yè)環(huán)境里，對(duì)于噪音管理不是很嚴(yán)格，一般在8K載頻就可以了；跑步機(jī)一般的使用環(huán)境是在室內(nèi)，對(duì)于靜音也有特別的要求。跑步機(jī)以電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)透過(guò)滾筒來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)跑步帶，這一系列的機(jī)電及機(jī)械運(yùn)作過(guò)程，也會(huì)產(chǎn)生一定的聲響。使用變頻器來(lái)控制電機(jī)，電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中會(huì)發(fā)出一種高頻的嘯叫聲，也就是輸出脈沖通斷過(guò)程產(chǎn)生的尖峰電壓產(chǎn)生的諧波，我們稱之為電磁噪音。這種噪音使跑步者產(chǎn)生不舒服感覺，而且這種噪音一般很難被其它聲音掩蓋。

　　一般的方法是調(diào)整變頻器的載波頻率，就可滿足使用者的要求，電機(jī)發(fā)出的噪音也就不是很明顯。控制方式為先進(jìn)的磁通矢量控制。目前在跑步機(jī)的變頻器有兩種控制方式，一種是V/F控制，一種是磁通矢量控制。

　　V/F控制，實(shí)際就是可變化的頻率對(duì)應(yīng)著可變化的輸出電壓的簡(jiǎn)稱。變頻器輸出一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)著一個(gè)電壓，低頻時(shí)，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機(jī)械特性終究沒(méi)有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，同時(shí)低速時(shí)因定子繞組壓降和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。  

　　磁通矢量控制方式，是基于磁場(chǎng)定向控制理論發(fā)展而來(lái)的，它的基本控制思想將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量 (勵(lì)磁電流) 和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量 (轉(zhuǎn)矩電流) 分別加以控制，并根據(jù)輸入的電動(dòng)機(jī)的銘牌參數(shù)，按照轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式分別對(duì)作為基本控制量的勵(lì)磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電流使勵(lì)磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)矩電流的指令值和檢測(cè)值達(dá)到一致，并輸出轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)矢量控制。

　　在低頻力矩方面，迅磊變頻器能夠提供9Hz時(shí)和50Hz普通電機(jī)一樣的運(yùn)轉(zhuǎn)特性。在高速方面，由于電機(jī)在0-50Hz屬于恒轉(zhuǎn)矩控制，在50-100Hz屬于恒功率輸出，可能會(huì)出現(xiàn)在100Hz時(shí)，力矩不夠用的情況。迅磊變頻器50Hz以上做了特殊處理，使得50Hz以上也可以穩(wěn)定輸出力矩。在客戶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行跑步機(jī)的實(shí)地測(cè)驗(yàn)，從低頻到高頻，效果良好。
　　

　　安全性保護(hù)措施

　　因?yàn)榕懿綑C(jī)使用的場(chǎng)所為一般住宅或健身運(yùn)動(dòng)中心，其使用的電源為一般市電。當(dāng)負(fù)載在無(wú)法預(yù)知使用者的設(shè)定速度以及使用者的體重情況下，設(shè)計(jì)者必須考慮此變數(shù)，而此項(xiàng)變數(shù)將會(huì)有可能造成瞬間低電壓誤報(bào)動(dòng)作和誤報(bào)警。

[$page]　　由于跑步機(jī)特殊的家用環(huán)境，用配電容量和電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響，欠壓是跑步機(jī)運(yùn)行過(guò)程中最容易出現(xiàn)的異常情況。而通用變頻器對(duì)欠壓故障的處理方式全部為自由停車，此時(shí)，跑步機(jī)電機(jī)瞬時(shí)掉電，跑步機(jī)急速停止，這樣情況尤其在高速跑步機(jī)，對(duì)人非常危險(xiǎn)。迅磊跑步機(jī)專用變頻器在150—250V電壓之間能夠工作，讓由于突發(fā)性負(fù)載原因造成停機(jī)的可能性大幅降低。即使停機(jī)也是按照減速停車的方式，以免發(fā)生摔倒使用者，對(duì)人身是一種良好保護(hù)。

　　舒適性處理方式

　　既然變頻器是人們的強(qiáng)身健體工具，那么與人有關(guān)的設(shè)備在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，必然要提出舒適性的要求。在跑步過(guò)程中，由于跑步的速度需要根據(jù)要求或者按照設(shè)定的程序調(diào)速運(yùn)行，并且在跑步過(guò)程中變頻器承受的是一個(gè)脈動(dòng)負(fù)載，那么變頻器能夠提供的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度對(duì)跑步機(jī)的舒適性將起到關(guān)鍵左右。比如，在低頻時(shí)，迅磊F系列系列變頻器良好的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速精度（轉(zhuǎn)速脈動(dòng)小）可以讓人感覺到的“踩海綿”的感覺大大降低甚至消失。在低速和高速逆向踩踏皮帶時(shí)，也沒(méi)有出現(xiàn)電機(jī)減速的現(xiàn)象。

　　迅磊傳動(dòng)有自己研發(fā)的軟件程序，在研發(fā)中把部分的工業(yè)程序給省掉，留出足夠的運(yùn)算時(shí)間給芯片，芯片的掃描和運(yùn)算時(shí)間大大提高了。在跑步過(guò)程中，由于變頻器快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，快于跑步者步幅產(chǎn)生的脈動(dòng)，動(dòng)態(tài)精度大大提高，從而大大提高了跑步過(guò)程中的舒適性，使人沒(méi)有趔趄的感覺。