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關鍵詞：跑步機 變頻器 控制系統
Key words: Treadmill Inverter Control system

1 引 言
用跑步機比在戶外路面上跑最大的好處就是跑步機提供了避震效果，大量消除了每一步伐的反作用沖擊力，保護了你的膝蓋關節，因此近年來倍受歡迎。跑步機的基本功能就是構建一條運動的跑道（跑步帶），跑道的運動方向與運動者的跑動方向相反，但速度必須自動保持一致，這樣就使得運動者能夠在原地進行跑步鍛煉了。如果說馬達是跑步機的心臟，那么機電系統的功能就是跑步機的心肺功能。完善的機電系統，可以充分地發揮馬達的功率效能。跑步機所使用的機電系統也在與時俱進，由早期的SCR系統發展到目前的PWM系統。現在市面上的跑步機大都使用PWM系統，比起舊式的SCR系統，現代跑步機的跑感更佳，跑起來更平暢自然，應用臺達變頻器研制的跑步機如圖1所示。

2 臺達跑步機專用變頻器的特點
變頻器是跑步機的核心，與市場上其它跑步機相比，臺達生產的跑步機專用變頻器針對性強，完全符合跑步機的運行特性，該變頻器在以下幾個方面有其獨特的優勢。
1） 提供較寬的載波頻率范圍
由于使用環境以及使用對象的特殊性，跑步機的控制性能有區別于其它電機控制的特殊要求。跑步機一般的使用環境是在室內，對于靜音也有特別的要求。跑步機以馬達帶動驅動皮帶，再透過滾筒來運轉跑步帶，這一系列的機電及機械運作過程，會產生一定的聲響。如果使用變頻器來控制電機，電機在運轉的過程中會發出一種高頻的嘯叫聲，這種嘯叫聲稱為電磁噪音。該種噪音容易使人產生焦躁的情緒，而且這種噪音一般很難被其它聲音掩蓋。消除噪音的方法是調整變頻器的載波頻率，通常能夠調整的最大值為15kHz。在其它的環境中，將載波頻率調整到最大（15kHz）,就可能滿足使用者的要求，這時電機發出的噪音并不明顯。現在各生產廠家對于機械部分都采取了一些防噪的措施，因此跑步機使用的環境背景噪音都比較小，這就使得原本在其它場合不是很明顯的電磁噪音特別的刺耳。針對這種特殊需求，臺達跑步機專用變頻器將載波頻率的可調整最大值上升到16kHZ，再一次降低了電機發出的噪音分貝，使得運動者能夠在更加良好的環境中鍛煉身體。

2 控制方式為SPWM，提供無速度矢量控制方式
該控制方式在不需要外部轉速反饋的情況下（對于外部接線沒有任何增加），可得到比較硬的機械特性。矢量控制方式的運用，使異步電動機的低頻工作特性達到了十分完美的地步，與直流電動機相比，已經毫不遜色了。在低頻力矩方面，能夠提供5Hz時150%的額定輸出力矩。
3 提供較低的瞬間低電壓準位值
因為跑步機使用的場所為一般住宅或運動中心，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，設計者必須考慮該類變數的影響，該變數將有可能造成瞬間低電壓偵測動作。為防止Lv偵測動作，臺達跑步機專用變頻器增加了一個參數：Lv準位設定。根據客戶的實際使用情況設置這個參數，能夠將低電壓報警的電壓值自由設定，讓由于突發性負載原因造成停機的可能性大幅降低。
4 提供標準的485通訊接口
使用標準的485通訊接口，可使調試和使用過程變得動更加簡單方便，原本每一臺變頻器都需要手工設置參數，現在只需要執行下載參數，該參數就會快捷地寫入到變頻器中，減輕了調試人員的重復勞動量；在配線方面也更加簡潔，485通訊只需要連接兩根信號線（SG+/SG-）。由于變頻器本身就是一個干擾源，485接口在抗干擾能力上比模擬量輸入強。
5 在485通訊控制的方式下，外部端子能夠接受EF信號
跑步機在正常運行的情況下是看不出這個功能的重要性的，但是一旦出現問題，例如最嚴重的就是當控制器死機時，電機的運轉不受控制，這種情況很容易對鍛煉者造成身體的傷害。如果能夠提供一個功能，直接命令變頻器停止輸出（停止工作），讓電機自由停車，就會減小出現異常情況對人身造成傷害的可能性。一般情況下，都需要增加其它低壓電器來切斷電機的電源；而臺達變頻器卻能夠在不需要增加電器組件的情況下實現這個功能，減少跑步機的硬件成本以及維護工作量。

3 調試與運行
為了達到跑步機性能的最佳化，在使用可以從以下方面調整臺達跑步機專用變頻器參數：選擇向量控制 P105=01；輸入電機的基準電壓，頻率，電流（P04，P05，P52）；自動量測電機參數；輸入電機的額定轉差；觀察運轉時空載和負載電流的大小和波動；如果出現噪音問題，可調整載波頻率；如果出現負載運轉過程中自動停機問題，可調整Lv準位值。這些在臺達跑步機的隨機使用說明中都給出詳細的指導說明。

4 結束語
上述對跑步機控制系統中的應用相關問題作了簡要討論，其中核心的問題是如何正確使用變頻器，使跑步機發揮最佳的性能，由于臺達跑步機充分考慮了各種運行特性，克服了市場上一般跑步機的缺陷，因而臺達跑步機更受客戶歡迎。