一、摘要

　　歐瑞傳動(dòng)電氣有限公司自從開(kāi)發(fā)出矢量控制變頻器以后應用領(lǐng)域不斷拓寬，民用跑步機的變頻器應用就是其中的一個(gè)很好的例證，歐瑞傳動(dòng)F2000變頻器具有低頻力矩大、轉速平穩、調速范圍寬、電磁噪音小、使用方便等特定，本文就跑步機的特點(diǎn)詳細的介紹了歐瑞變頻器在此行業(yè)的應用。 

　　二、關(guān)鍵詞：F2000變頻器、跑步機、電磁噪聲、轉速脈動(dòng)

　　從早期的跑步機作為一種奢侈品，到現在普通家庭和健身中心皆有跑步機，是社會(huì )進(jìn)步的象征。跑步機所使用的機電控制系統也是與時(shí)俱進(jìn)，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(diǎn)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(lái)更順暢自然。 

　　三、歐瑞變頻器在跑步機上的改造優(yōu)勢

　　1．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?chē)栏?，一般?K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(dòng)減速機透過(guò)滾筒來(lái)運轉跑步帶，這一系列的機電及機械運作過(guò)程，也會(huì )產(chǎn)生一定的聲響。使用變頻器來(lái)控制電機，電機在運轉的過(guò)程中會(huì )發(fā)出一種高頻的嘯叫聲，也就是輸出脈沖通斷過(guò)程產(chǎn)生的尖峰電壓產(chǎn)生的諧波，我們稱(chēng)之為電磁噪音。這種噪音使跑步者產(chǎn)生不舒服感覺(jué)，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(mǎn)足使用者的要求，電機發(fā)出的噪音也就不是很明顯。

　　2．控制方式為先進(jìn)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(shí)際就是可變化的頻率對應著(zhù)可變化的輸出電壓的簡(jiǎn)稱(chēng)。變頻器輸出一個(gè)頻率對應著(zhù)一個(gè)電壓，低頻時(shí)，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著(zhù)，使輸出最大轉矩減小。另外，其機械特性終究沒(méi)有直流電動(dòng)機硬，動(dòng)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(xiàn)會(huì )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(shí)低速時(shí)因定子繞組壓降和逆變器死區效應的存在而性能下降，穩定性變差等。  

　　磁通矢量控制方式，是基于磁場(chǎng)定向控制理論發(fā)展而來(lái)的，它的基本控制思想將異步電動(dòng)機的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)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，并根據輸入的電動(dòng)機的銘牌參數，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(jìn)行檢測，并通過(guò)控制電動(dòng)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(shí)現矢量控制。

　　在低頻力矩方面，歐瑞變頻器能夠提供9Hz時(shí)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(huì )出現在100Hz時(shí)，力矩不夠用的情況。歐瑞變頻器50Hz以上做了特殊處理，使得50Hz以上也可以穩定輸出力矩。在客戶(hù)現場(chǎng)進(jìn)行跑步機的實(shí)地測驗，從低頻到高頻，效果良好。

　　3．安全性保護措施

　　因為跑步機使用的場(chǎng)所為一般住宅或健身運動(dòng)中心，其使用的電源為一般市電。當負載在無(wú)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，而此項變數將會(huì )有可能造成瞬間低電壓誤報動(dòng)作和誤報警。

　　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(zhì)量的影響，欠壓是跑步機運行過(guò)程中最容易出現的異常情況。而通用變頻器對欠壓故障的處理方式全部為自由停車(chē)，此時(shí)，跑步機電機瞬時(shí)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。歐瑞跑步機專(zhuān)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(chē)的方式，以免發(fā)生摔倒使用者，對人身是一種良好保護。

　　4．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(guān)的設備在運動(dòng)過(guò)程中，必然要提出舒適性的要求。在跑步過(guò)程中，由于跑步的速度需要根據要求或者按照設定的程序調速運行，并且在跑步過(guò)程中變頻器承受的是一個(gè)脈動(dòng)負載，那么變頻器能夠提供的穩態(tài)轉速精度和動(dòng)態(tài)響應速度對跑步機的舒適性將起到關(guān)鍵左右。比如，在低頻時(shí)，歐瑞F2000系列變頻器良好的穩態(tài)轉速精度（轉速脈動(dòng)?。┛梢宰屓烁杏X(jué)到的“踩海綿”的感覺(jué)大大降低甚至消失。在低速和高速逆向踩踏皮帶時(shí)，也沒(méi)有出現電機減速的現象。

　　歐瑞傳動(dòng)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(shí)間給芯片，芯片的掃描和運算時(shí)間大大提高了。在跑步過(guò)程中，由于變頻器快速的動(dòng)態(tài)響應時(shí)間，快于跑步者步幅產(chǎn)生的脈動(dòng)，動(dòng)態(tài)精度大大提高，從而大大提高了跑步過(guò)程中的舒適性，使人沒(méi)有趔趄的感覺(jué)。

　　四、結束語(yǔ)

　　以歐瑞F2000 變頻器驅動(dòng)普通異步電機做為電動(dòng)跑步機的驅動(dòng)具有電機維護、采購方便，完全適合跑步機行業(yè)的一切應用，具有較為廣闊的市場(chǎng)前景！