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臺達(dá)變頻器在跑步機控制系統(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，人們越來越重視自身的身體健康，更熱衷于參加各種體育運動，其中借助跑步機進行鍛煉，其運動形式簡單，適合在家庭或者健身房室內(nèi)使用。本文對臺達(dá)變頻器在跑步機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用相關(guān)問題作了簡要討論。<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：跑步機變頻器控制系統(tǒng)<BR> Key words: Treadmill Inverter Control system<BR> 1 引言<BR> 用跑步機比在戶外路面上跑最大的好處就是跑步機提供了避震效果，大量消除了每一步伐的反作用沖擊力，保護了你的膝蓋關(guān)節(jié)，因此近年來倍受歡迎。跑步機的基本功能就是構(gòu)建一條運動的跑道（跑步帶），跑道的運動方向與運動者的跑動方向相反，但速度必須自動保持一致，這樣就使得運動者能夠在原地進行跑步鍛煉了。如果說馬達(dá)是跑步機的心臟，那么機電系統(tǒng)的功能就是跑步機的心肺功能。完善的機電系統(tǒng)，可以充分地發(fā)揮馬達(dá)的功率效能。跑步機所使用的機電系統(tǒng)也在與時俱進，由早期的SCR系統(tǒng)發(fā)展到目前的PWM系統(tǒng)。現(xiàn)在市面上的跑步機大都使用PWM系統(tǒng)，比起舊式的SCR系統(tǒng)，現(xiàn)代跑步機的跑感更佳，跑起來更平暢自然，應(yīng)用臺達(dá)變頻器研制的跑步機如圖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 臺達(dá)跑步機專用變頻器的特點<BR> 變頻器是跑步機的核心，與市場上其它跑步機相比，臺達(dá)生產(chǎn)的跑步機專用變頻器針對性強，完全符合跑步機的運行特性，該變頻器在以下幾個方面有其獨特的優(yōu)勢。<BR> 1）提供較寬的載波頻率范圍<BR> 由于使用環(huán)境以及使用對象的特殊性，跑步機的控制性能有區(qū)別于其它電機控制的特殊要求。跑步機一般的使用環(huán)境是在室內(nèi)，對于靜音也有特別的要求。跑步機以馬達(dá)帶動驅(qū)動皮帶，再透過滾筒來運轉(zhuǎn)跑步帶，這一系列的機電及機械運作過程，會產(chǎn)生一定的聲響。如果使用變頻器來控制電機，電機在運轉(zhuǎn)的過程中會發(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，這時電機發(fā)出的噪音并不明顯。現(xiàn)在各生產(chǎn)廠家對于機械部分都采取了一些防噪的措施，因此跑步機使用的環(huán)境背景噪音都比較小，這就使得原本在其它場合不是很明顯的電磁噪音特別的刺耳。針對這種特殊需求，臺達(dá)跑步機專用變頻器將載波頻率的可調(diào)整最大值上升到16kHZ，再一次降低了電機發(fā)出的噪音分貝，使得運動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（對于外部接線沒有任何增加），可得到比較硬的機械特性。矢量控制方式的運用，使異步電動機的低頻工作特性達(dá)到了十分完美的地步，與直流電動機相比，已經(jīng)毫不遜色了。在低頻力矩方面，能夠提供5Hz時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> 因為跑步機使用的場所為一般住宅或運動中心，其使用的電源為一般市電。當(dāng)負(fù)載在無法預(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動作。為防止Lv偵測動作，臺達(dá)跑步機專用變頻器增加了一個參數(shù)：Lv準(zhǔn)位設(shè)定。根據(jù)客戶的實際使用情況設(shè)置這個參數(shù)，能夠?qū)⒌碗妷簣缶碾妷褐底杂稍O(shè)定，讓由于突發(fā)性負(fù)載原因造成停機的可能性大幅降低。<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)試和使用過程變得動更加簡單方便，原本每一臺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)就會快捷地寫入到變頻器中，減輕了調(diào)試人員的重復(fù)勞動量；在配線方面也更加簡潔，485通訊只需要連接兩根信號線（SG+/SG-）。由于變頻器本身就是一個干擾源，485接口在抗干擾能力上比模擬量輸入強。<BR> 5 在485通訊控制的方式下，外部端子能夠接受EF信號<BR> 跑步機在正常運行的情況下是看不出這個功能的重要性的，但是一旦出現(xiàn)問題，例如最嚴(yán)重的就是當(dāng)控制器死機時，電機的運轉(zhuǎn)不受控制，這種情況很容易對鍛煉者造成身體的傷害。如果能夠提供一個功能，直接命令變頻器停止輸出（停止工作），讓電機自由停車，就會減小出現(xiàn)異常情況對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切斷電機的電源；而臺達(dá)變頻器卻能夠在不需要增加電器組件的情況下實現(xiàn)這個功能，減少跑步機的硬件成本以及維護工作量。<BR> 3 調(diào)試與運行<BR> 為了達(dá)到跑步機性能的最佳化，在使用可以從以下方面調(diào)整臺達(dá)跑步機專用變頻器參數(shù)：選擇向量控制 P105=01；輸入電機的基準(zhǔn)電壓，頻率，電流（P04，P05，P52）；自動量測電機參數(shù)；輸入電機的額定轉(zhuǎn)差；觀察運轉(zhuǎn)時空載和負(fù)載電流的大小和波動；如果出現(xiàn)噪音問題，可調(diào)整載波頻率；如果出現(xiàn)負(fù)載運轉(zhuǎn)過程中自動停機問題，可調(diào)整Lv準(zhǔn)位值。這些在臺達(dá)跑步機的隨機使用說明中都給出詳細(xì)的指導(dǎo)說明。<BR> 4 結(jié)束語<BR> 上述對跑步機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用相關(guān)問題作了簡要討論，其中核心的問題是如何正確使用變頻器，使跑步機發(fā)揮最佳的性能，由于臺達(dá)跑步機充分考慮了各種運行特性，克服了市場上一般跑步機的缺陷，因而臺達(dá)跑步機更受客戶歡迎。<BR>