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欧瑞变频器在跑步机上的应用
xiao_xiao1 发表于 2009/6/30 15:53:59 486 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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一、摘要
欧瑞传动电气有限公司自从开发出矢量控制变频器以后应用领域不断拓宽，民用跑步机的变频器应用就是其中的一个很好的例证，欧瑞传动F2000变频器具有低频力矩大、转速平稳、调速范围宽、电磁噪音小、使用方便等特定，本文就跑步机的特点详细的介绍了欧瑞变频器在此行业的应用。
二、 从早期的跑步机作为一种奢侈品，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。
三、欧瑞变频器在跑步机上的改造优势
1．提供静音化设计
由于普通变频器使用环境是在工业环境里，对于噪音管理不是很严格，一般在8K载频就可以了；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，电机在运转的过程中会发出一种高频的啸叫声，也就是输出脉冲通断过程产生的尖峰电压产生的谐波，我们称之为电磁噪音。这种噪音使跑步者产生不舒服感觉，而且这种噪音一般很难被其它声音掩盖。
一般的方法是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．控制方式为先进的磁通矢量控制
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，使输出最大转矩减小。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。
在低频力矩方面，欧瑞变频器能够提供9Hz时和50Hz普通电机一样的运转特性。在高速方面，由于电机在0-50Hz属于恒转矩控制，在50-100Hz属于恒功率输出，可能会出现在100Hz时，力矩不够用的情况。欧瑞变频器50Hz以上做了特殊处理，使得50Hz以上也可以稳定输出力矩。在客户现场进行跑步机的实地测验，从低频到高频，效果良好。
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最容易出现的异常情况。而通用变频器对欠压故障的处理方式全部为自由停车，此时，跑步机电机瞬时掉电，跑步机急速停止，这样情况尤其在高速跑步机，对人非常危险。欧瑞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
既然变频器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，欧瑞F2000系列变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。
欧瑞传动有自己研发的软件程序，在研发中把部分的工业程序给省掉，留出足够的运算时间给芯片，芯片的扫描和运算时间大大提高了。在跑步过程中，由于变频器快速的动态响应时间，快于跑步者步幅产生的脉动，动态精度大大提高，从而大大提高了跑步过程中的舒适性，使人没有趔趄的感觉。
四、结束语
以欧瑞F2000 变频器驱动普通异步电机做为电动跑步机的驱动具有电机维护、采购方便，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！