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臺(tái)達(dá)變頻器在跑步機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用中達(dá)電通股份有限公司

Application of Delta Inverter in Treadmill Control System<BR> 中達(dá)電通股份有限公司供稿<BR> 摘要：隨著生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越重視自身的身體健康，更熱衷于參加各種體育運(yùn)動(dòng)，其中借助跑步機(jī)進(jìn)行鍛煉，其運(yùn)動(dòng)形式簡(jiǎn)單，適合在家庭或者健身房室內(nèi)使用。本文對(duì)臺(tái)達(dá)變頻器在跑步機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用相關(guān)問(wèn)題作了簡(jiǎn)要討論。<BR> Abstract: With the improvement of living standard, people care more and more about health and keen on taking all kinds of sports. Using treadmill to do physical excise is suitable in indoor and gym as the simple excising form. The article briefly discusses the application of Delta inverter in treadmill control system.<BR> 關(guān)鍵詞：跑步機(jī) 變頻器控制系統(tǒng)<BR> Key words: Treadmill Inverter Control system<BR> 1 引言<BR> 用跑步機(jī)比在戶外路面上跑最大的好處就是跑步機(jī)提供了避震效果，大量消除了每一步伐的反作用沖擊力，保護(hù)了你的膝蓋關(guān)節(jié)，因此近年來(lái)倍受歡迎。跑步機(jī)的基本功能就是構(gòu)建一條運(yùn)動(dòng)的跑道（跑步帶），跑道的運(yùn)動(dòng)方向與運(yùn)動(dòng)者的跑動(dòng)方向相反，但速度必須自動(dòng)保持一致，這樣就使得運(yùn)動(dòng)者能夠在原地進(jìn)行跑步鍛煉了。如果說(shuō)馬達(dá)是跑步機(jī)的心臟，那么機(jī)電系統(tǒng)的功能就是跑步機(jī)的心肺功能。完善的機(jī)電系統(tǒng)，可以充分地發(fā)揮馬達(dá)的功率效能。跑步機(jī)所使用的機(jī)電系統(tǒng)也在與時(shí)俱進(jìn)，由早期的SCR系統(tǒng)發(fā)展到目前的PWM系統(tǒng)。現(xiàn)在市面上的跑步機(jī)大都使用PWM系統(tǒng)，比起舊式的SCR系統(tǒng)，現(xiàn)代跑步機(jī)的跑感更佳，跑起來(lái)更平暢自然，應(yīng)用臺(tái)達(dá)變頻器研制的跑步機(jī)如圖1所示。<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/200671719184985069.bmp" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/200671719184985069.bmp" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 2 臺(tái)達(dá)跑步機(jī)專用變頻器的特點(diǎn)<BR> 變頻器是跑步機(jī)的核心，與市場(chǎng)上其它跑步機(jī)相比，臺(tái)達(dá)生產(chǎn)的跑步機(jī)專用變頻器針對(duì)性強(qiáng)，完全符合跑步機(jī)的運(yùn)行特性，該變頻器在以下幾個(gè)方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。<BR> 1）提供較寬的載波頻率范圍<BR> 由于使用環(huán)境以及使用對(duì)象的特殊性，跑步機(jī)的控制性能有區(qū)別于其它電機(jī)控制的特殊要求。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)以馬達(dá)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)皮帶，再透過(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，會(huì)產(chǎn)生一定的聲響。如果使用變頻器來(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，這種嘯叫聲稱為電磁噪音。該種噪音容易使人產(chǎn)生焦躁的情緒，而且這種噪音一般很難被其它聲音掩蓋。消除噪音的方法是調(diào)整變頻器的載波頻率，通常能夠調(diào)整的最大值為15kHz。在其它的環(huán)境中，將載波頻率調(diào)整到最大（15kHz）,就可能滿足使用者的要求，這時(shí)電機(jī)發(fā)出的噪音并不明顯。現(xiàn)在各生產(chǎn)廠家對(duì)于機(jī)械部分都采取了一些防噪的措施，因此跑步機(jī)使用的環(huán)境背景噪音都比較小，這就使得原本在其它場(chǎng)合不是很明顯的電磁噪音特別的刺耳。針對(duì)這種特殊需求，臺(tái)達(dá)跑步機(jī)專用變頻器將載波頻率的可調(diào)整最大值上升到16kHZ，再一次降低了電機(jī)發(fā)出的噪音分貝，使得運(yùn)動(dòng)者能夠在更加良好的環(huán)境中鍛煉身體。<BR> 2 控制方式為SPWM，提供無(wú)速度矢量控制方式<BR> 該控制方式在不需要外部轉(zhuǎn)速反饋的情況下（對(duì)于外部接線沒(méi)有任何增加），可得到比較硬的機(jī)械特性。矢量控制方式的運(yùn)用，使異步電動(dòng)機(jī)的低頻工作特性達(dá)到了十分完美的地步，與直流電動(dòng)機(jī)相比，已經(jīng)毫不遜色了。在低頻力矩方面，能夠提供5Hz時(shí)150%的額定輸出力矩。<BR> 3 提供較低的瞬間低電壓準(zhǔn)位值<BR> 因?yàn)榕懿綑C(jī)使用的場(chǎng)所為一般住宅或運(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)者必須考慮該類變數(shù)的影響，該變數(shù)將有可能造成瞬間低電壓偵測(cè)動(dòng)作。為防止Lv偵測(cè)動(dòng)作，臺(tái)達(dá)跑步機(jī)專用變頻器增加了一個(gè)參數(shù)：Lv準(zhǔn)位設(shè)定。根據(jù)客戶的實(shí)際使用情況設(shè)置這個(gè)參數(shù)，能夠?qū)⒌碗妷簣?bào)警的電壓值自由設(shè)定，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。<BR> 4 提供標(biāo)準(zhǔn)的485通訊接口<BR> 使用標(biāo)準(zhǔn)的485通訊接口，可使調(diào)試和使用過(guò)程變得動(dòng)更加簡(jiǎn)單方便，原本每一臺(tái)變頻器都需要手工設(shè)置參數(shù)，現(xiàn)在只需要執(zhí)行下載參數(shù)，該參數(shù)就會(huì)快捷地寫入到變頻器中，減輕了調(diào)試人員的重復(fù)勞動(dòng)量；在配線方面也更加簡(jiǎn)潔，485通訊只需要連接兩根信號(hào)線（SG+/SG-）。由于變頻器本身就是一個(gè)干擾源，485接口在抗干擾能力上比模擬量輸入強(qiáng)。<BR> 5 在485通訊控制的方式下，外部端子能夠接受EF信號(hào)<BR> 跑步機(jī)在正常運(yùn)行的情況下是看不出這個(gè)功能的重要性的，但是一旦出現(xiàn)問(wèn)題，例如最嚴(yán)重的就是當(dāng)控制器死機(jī)時(shí)，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)不受控制，這種情況很容易對(duì)鍛煉者造成身體的傷害。如果能夠提供一個(gè)功能，直接命令變頻器停止輸出（停止工作），讓電機(jī)自由停車，就會(huì)減小出現(xiàn)異常情況對(duì)人身造成傷害的可能性。一般情況下，都需要增加其它低壓電器來(lái)切斷電機(jī)的電源；而臺(tái)達(dá)變頻器卻能夠在不需要增加電器組件的情況下實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，減少跑步機(jī)的硬件成本以及維護(hù)工作量。<BR> 3 調(diào)試與運(yùn)行<BR> 為了達(dá)到跑步機(jī)性能的最佳化，在使用可以從以下方面調(diào)整臺(tái)達(dá)跑步機(jī)專用變頻器參數(shù)：選擇向量控制 P105=01；輸入電機(jī)的基準(zhǔn)電壓，頻率，電流（P04，P05，P52）；自動(dòng)量測(cè)電機(jī)參數(shù)；輸入電機(jī)的額定轉(zhuǎn)差；觀察運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)空載和負(fù)載電流的大小和波動(dòng)；如果出現(xiàn)噪音問(wèn)題，可調(diào)整載波頻率；如果出現(xiàn)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中自動(dòng)停機(jī)問(wèn)題，可調(diào)整Lv準(zhǔn)位值。這些在臺(tái)達(dá)跑步機(jī)的隨機(jī)使用說(shuō)明中都給出詳細(xì)的指導(dǎo)說(shuō)明。<BR> 4 結(jié)束語(yǔ)<BR> 上述對(duì)跑步機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用相關(guān)問(wèn)題作了簡(jiǎn)要討論，其中核心的問(wèn)題是如何正確使用變頻器，使跑步機(jī)發(fā)揮最佳的性能，由于臺(tái)達(dá)跑步機(jī)充分考慮了各種運(yùn)行特性，克服了市場(chǎng)上一般跑步機(jī)的缺陷，因而臺(tái)達(dá)跑步機(jī)更受客戶歡迎。<BR>