迅磊電氣有限公司自從開發(fā)出矢量控制變頻器以后應用領域不斷拓寬,民用跑步機的變頻器應用就是其中的一個很好的例證,迅磊傳動F系列變頻器具有低頻力矩大、轉速平穩(wěn)、調速范圍寬、電磁噪音小、使用方便等特點,本文就跑步機的特點詳細的介紹了迅磊變頻器在此行業(yè)的應用。
從早期的跑步機作為一種奢侈品,到現(xiàn)在普通家庭和健身中心皆有跑步機,是社會進步的象征。跑步機所使用的機電控制系統(tǒng)也是與時俱進,由早期的調壓調速/直流調速,發(fā)展到目前的變頻調速,高級一點的跑步機變頻器大體使用v/f或者磁通矢量控制方式,使得跑步機的跑感更佳,跑起來更順暢自然。迅磊變頻器在跑步機上的改造優(yōu)勢:
提供靜音化設計
由于普通變頻器使用環(huán)境是在工業(yè)環(huán)境里,對于噪音管理不是很嚴格,一般在8K載頻就可以了;跑步機一般的使用環(huán)境是在室內,對于靜音也有特別的要求。跑步機以電機帶動減速機透過滾筒來運轉跑步帶,這一系列的機電及機械運作過程,也會產(chǎn)生一定的聲響。使用變頻器來控制電機,電機在運轉的過程中會發(fā)出一種高頻的嘯叫聲,也就是輸出脈沖通斷過程產(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。
一般的方法是調整變頻器的載波頻率,就可滿足使用者的要求,電機發(fā)出的噪音也就不是很明顯。控制方式為先進的磁通矢量控制。目前在跑步機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,實際就是可變化的頻率對應著可變化的輸出電壓的簡稱。變頻器輸出一個頻率對應著一個電壓,低頻時,由于輸出電壓較低,轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,使輸出最大轉矩減小。另外,其機械特性終究沒有直流電動機硬,動態(tài)轉矩能力和靜態(tài)調速性能都還不盡如人意,控制曲線會隨負載的變化而變化,轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高,同時低速時因定子繞組壓降和逆變器死區(qū)效應的存在而性能下降,穩(wěn)定性變差等。
磁通矢量控制方式,是基于磁場定向控制理論發(fā)展而來的,它的基本控制思想將異步電動機的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量 (勵磁電流) 和產(chǎn)生轉矩的電流分量 (轉矩電流) 分別加以控制,并根據(jù)輸入的電動機的銘牌參數(shù),按照轉矩計算公式分別對作為基本控制量的勵磁電流(或者磁通)和轉矩電流進行檢測,并通過控制電動機定子繞組上的電流使勵磁電流(或者磁通)和轉矩電流的指令值和檢測值達到一致,并輸出轉矩,從而實現(xiàn)矢量控制。
在低頻力矩方面,迅磊變頻器能夠提供9Hz時和50Hz普通電機一樣的運轉特性。在高速方面,由于電機在0-50Hz屬于恒轉矩控制,在50-100Hz屬于恒功率輸出,可能會出現(xiàn)在100Hz時,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)場進行跑步機的實地測驗,從低頻到高頻,效果良好。
安全性保護措施
因為跑步機使用的場所為一般住宅或健身運動中心,其使用的電源為一般市電。當負載在無法預知使用者的設定速度以及使用者的體重情況下,設計者必須考慮此變數(shù),而此項變數(shù)將會有可能造成瞬間低電壓誤報動作和誤報警。
[$page] 由于跑步機特殊的家用環(huán)境,用配電容量和電網(wǎng)電壓質量的影響,欠壓是跑步機運行過程中最容易出現(xiàn)的異常情況。而通用變頻器對欠壓故障的處理方式全部為自由停車,此時,跑步機電機瞬時掉電,跑步機急速停止,這樣情況尤其在高速跑步機,對人非常危險。迅磊跑步機專用變頻器在150—250V電壓之間能夠工作,讓由于突發(fā)性負載原因造成停機的可能性大幅降低。即使停機也是按照減速停車的方式,以免發(fā)生摔倒使用者,對人身是一種良好保護。
舒適性處理方式
既然變頻器是人們的強身健體工具,那么與人有關的設備在運動過程中,必然要提出舒適性的要求。在跑步過程中,由于跑步的速度需要根據(jù)要求或者按照設定的程序調速運行,并且在跑步過程中變頻器承受的是一個脈動負載,那么變頻器能夠提供的穩(wěn)態(tài)轉速精度和動態(tài)響應速度對跑步機的舒適性將起到關鍵左右。比如,在低頻時,迅磊F系列系列變頻器良好的穩(wěn)態(tài)轉速精度(轉速脈動。┛梢宰屓烁杏X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,也沒有出現(xiàn)電機減速的現(xiàn)象。
迅磊傳動有自己研發(fā)的軟件程序,在研發(fā)中把部分的工業(yè)程序給省掉,留出足夠的運算時間給芯片,芯片的掃描和運算時間大大提高了。在跑步過程中,由于變頻器快速的動態(tài)響應時間,快于跑步者步幅產(chǎn)生的脈動,動態(tài)精度大大提高,從而大大提高了跑步過程中的舒適性,使人沒有趔趄的感覺。
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