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台达变频器的解决方案-跑步机控制系统

导读: 变频器是跑步机的核心,与市场上其它跑步机相比,台达生产的跑步机专用变频器针对性强,完全符合跑步机的运行特性,该变频器在以下几个方面有其独特的优势。

     1、引言 

      用跑步机比在户外路面上跑最大的好处就是跑步机提供了避震效果,大量消除了每一步伐的反作用冲击力,保护了你的膝盖关节,因此近年来倍受欢迎。跑步机的基本功能就是构建一条运动的跑道(跑步带),跑道的运动方向与运动者的跑动方向相反,但速度必须自动保持一致,这样就使得运动者能够在原地进行跑步锻炼了。如果说马达是跑步机的心脏,那么机电系统的功能就是跑步机的心肺功能。完善的机电系统,可以充分地发挥马达的功率效能。跑步机所使用的机电系统也在与时俱进,由早期的SCR系统发展到目前的PWM系统。现在市面上的跑步机大都使用PWM系统,比起旧式的SCR系统,现代跑步机的跑感更佳,跑起来更平畅自然,应用台达变频器研制的跑步机如图1所示。

 

台达跑步机

      2、台达跑步机专用变频器的特点 

      变频器是跑步机的核心,与市场上其它跑步机相比,台达生产的跑步机专用变频器针对性强,完全符合跑步机的运行特性,该变频器在以下几个方面有其独特的优势。

      1)提供较宽的载波频率范围 

      由于使用环境以及使用对象的特殊性,跑步机的控制性能有区别于其它电机控制的特殊要求。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。跑步机以马达带动驱动皮带,再透过滚筒来运转跑步带,这一系列的机电及机械运作过程,会产生一定的声响。如果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,这种啸叫声称为电磁噪音。该种噪音容易使人产生焦躁的情绪,而且这种噪音一般很难被其它声音掩盖。消除噪音的方法是调整变频器的载波频率,通常能够调整的最大值为15kHz。在其它的环境中,将载波频率调整到最大(15kHz,就可能满足使用者的要求,这时电机发出的噪音并不明显。现在各生产厂家对于机械部分都采取了一些防噪的措施,因此跑步机使用的环境背景噪音都比较小,这就使得原本在其它场合不是很明显的电磁噪音特别的刺耳。针对这种特殊需求,台达跑步机专用变频器将载波频率的可调整最大值上升到16kHZ,再一次降低了电机发出的噪音分贝,使得运动者能够在更加良好的环境中锻炼身体。 

      2)控制方式为SPWM,提供无速度矢量控制方式 

      该控制方式在不需要外部转速反馈的情况下(对于外部接线没有任何增加),可得到比较硬的机械特性。矢量控制方式的运用,使异步电动机的低频工作特性达到了十分完美的地步,与直流电动机相比,已经毫不逊色了。在低频力矩方面,能够提供5Hz150%的额定输出力矩。 

      3)提供较低的瞬间低电压准位值 

      因为跑步机使用的场所为一般住宅或运动中心,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,设计者必须考虑该类变数的影响,该变数将有可能造成瞬间低电压侦测动作。为防止Lv侦测动作,台达跑步机专用变频器增加了一个参数:Lv准位设定。根据客户的实际使用情况设置这个参数,能够将低电压报警的电压值自由设定,让由于突发性负载原因造成停机的可能性大幅降低。 

      4)提供标准的485通信接口 

      使用标准的485通讯接口,可使调试和使用过程变得动更加简单方便,原本每一台变频器都需要手工设置参数,现在只需要执行下载参数,该参数就会快捷地写入到变频器中,减轻了调试人员的重复劳动量;在配线方面也更加简洁,485通讯只需要连接两根信号线(SG+/SG-)。由于变频器本身就是一个干扰源,485接口在抗干扰能力上比模拟量输入强。 

      5)在485通讯控制的方式下,外部端子能够接受EF信号 

      跑步机在正常运行的情况下是看不出这个功能的重要性的,但是一旦出现问题,例如最严重的就是当控制器死机时,电机的运转不受控制,这种情况很容易对锻炼者造成身体的伤害。如果能够提供一个功能,直接命令变频器停止输出(停止工作),让电机自由停车,就会减小出现异常情况对人身造成伤害的可能性。一般情况下,都需要增加其它低压电器来切断电机的电源;而台达变频器却能够在不需要增加电器组件的情况下实现这个功能,减少跑步机的硬件成本以及维护工作量。 

      3、调试与运行 

      为了达到跑步机性能的最佳化,在使用可以从以下方面调整台达跑步机专用变频器参数:选择向量控制P105=01;输入电机的基准电压,频率,电流(P04P05P52);自动量测电机参数;输入电机的额定转差;观察运转时空载和负载电流的大小和波动;如果出现噪音问题,可调整载波频率;如果出现负载运转过程中自动停机问题,可调整Lv准位值。这些在台达跑步机的随机使用说明中都给出详细的指导说明。 

      4、结束语 

      上述对跑步机控制系统中的应用相关问题作了简要讨论,其中核心的问题是如何正确使用变频器,使跑步机发挥最佳的性能,由于台达跑步机充分考虑了各种运行特性,克服了市场上一般跑步机的缺陷,因而台达跑步机更受客户欢迎。

 

 

责任编辑:lime
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