从早期的跑步机作为一种 品,到现在普通家庭和健身中心皆有跑步机,是社会进步的象征。跑步机所使用的机电控制系统也是与时俱进,由早期的调压调速/直流调速,发展到目前的变频调速,高级一点的跑步机变频器大体使用v/f或者磁通矢量控制方式,使得跑步机的跑感更佳,跑起来更顺畅自然。
变频控制应用在跑步机上的优势:
1.提供静音化设计
跑步机一般的使用环境是在室内,对于静音也有特别的要求。跑步机以电机带动减速机透过滚筒来运转跑步带,这一系列的机电及机械运作过程,也会产生一定的声响。使用变频器来控制电机,通过调整变频器的载波频率,就可满足使用者的要求,电机发出的噪音也就不是很明显。
2.控制方式为 的磁通矢量控制
目前在跑步机的变频器有两种控制方式,一种是V/F控制,一种是磁通矢量控制。
V/F控制,实际就是可变化的频率对应着可变化的输出电压的简称。变频器输出一个频率对应着一个电压,低频时,由于输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响比较显著,使输出 转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意,控制曲线会随负载的变化而变化,转矩响应慢、电机转矩利用率不高,同时低速时因定子绕组压降和逆变器死区效应的存在而性能下降,稳定性变差等。
磁通矢量控制方式,是基于磁场定向控制理论发展而来的,它的基本控制思想将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制,并根据输入的电动机的铭牌参数,按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流(或者磁通)和转矩电流进行检测,并通过控制电动机定子绕组上的电流使励磁电流(或者磁通)和转矩电流的指令值和检测值达到一致,并输出转矩,从而实现矢量控制。
3.安全性保护措施
因为跑步机使用的场所为一般住宅或健身运动中心,其使用的电源为一般市电。当负载在无法预知使用者的设定速度以及使用者的体重情况下,设计者必须考虑此变数,而此项变数将会有可能造成瞬间低电压误报动作和误报警。由于跑步机特殊的家用环境,用配电容量和电网电压质量的影响,欠压是跑步机运行过程中 容易出现的异常情况。跑步机专用变频器在150—250V电压之间能够工作,让由于突发性负载原因造成停机的可能性大幅降低。即使停机也是按照减速停车的方式,以免发生摔倒使用者,对人身是一种良好保护。
4.舒适性处理方式
既然跑步机是人们的强身健体工具,那么与人有关的设备在运动过程中,必然要提出舒适性的要求。在跑步过程中,由于跑步的速度需要根据要求或者按照设定的程序调速运行,并且在跑步过程中变频器承受的是一个脉动负载,那么变频器能够提供的稳态转速精度和动态响应速度对跑步机的舒适性将起到关键左右。比如,在低频时,频器良好的稳态转速精度(转速脉动小)可以让人感觉到的“踩海绵”的感觉大大降低甚至消失,在低速和高速逆向踩踏皮带时,也没有出现电机减速的现象,从而大大提高了跑步过程中的舒适性。
用变频控制系统驱动普通异步电机做为电动跑步机的驱动具有电机维护简单、采购方便的特点,完全适合跑步机行业的一切应用,具有较为广阔的市场前景!
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