毕业设计--基于UF控制的跑步机变频电路的设计

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1、 第 1 页 共 32 页 1 1 绪论绪论 1.1 1.1 课题的提出及意义课题的提出及意义 跑步是目前国际流行并被医学界和体育界给予高度评价的有氧健身运动，是保持一 个人身心健康最有效，最科学的健身方式，也越来越受到大家喜爱。 户外长跑曾经是大众最喜闻乐见的运动形式，沿着林荫道呼吸着早晨清新的空气， 听着指头的鸟鸣，既能愉悦身心，又可锻炼身体。只是随着都市的大气变得污浊，生活 节奏变得紧张，户外长跑变得不那么流行了，而跑步机则成为了时下健身最热门的健身 器械。跑步机不仅可以让我们免受汽车尾气之苦，也是我们可以选择自己方便的时间随 时锻炼。 电动跑步机，是多年来国际流行的大众健身器材，通过电

2、机带动跑带使人以不同的 速度被动的跑步或走动。由于电动跑步机上的电子辅助装备功能非常多，锻炼者可体验 不同的跑步环境，如平地跑，上坡跑，丘陵跑，变速跑等，个人可以根据自己的锻炼目 的进行锻炼。跑步机在健身者运动是能显示出跑步时的速度，时间，心率，热量，节拍， 距离等指标，使健身者能够随时根据自身的身体状况调节训练强度。 他是目前健身器材中的主流产品，它是通过电机带动跑步带使人以不同的速度被动 地跑或走，在人体用力方面，比在地面上跑、走省去了一个蹬伸动作，可是人比在地面 运动消耗更多能量。但由于其功能比较单一，缺乏娱乐性和交互性，长时间锻炼会使人 感动枯燥乏味。在全社会崇尚健身就是生活质量的今天

3、，传统电动跑步机这种单调重复 运动已难以满足人们对健身品质的要求，而具有虚拟现实功能的智能跑步机，以计算机 虚拟的模拟环境代替现实世界的真实环境， 给人身临其境的沉浸感， 增加了健身的乐趣， 已成为目前的研究热点。 变频器作为电动跑步机的主要变速执行和控制器件，在跑步机上也得到越来越广泛 的应用。跑步机专用变频器，是研发人员根据跑步机的实际需要，为跑步机量身定制的 一款新型变频器。 1.2 1.2 变频器研究现状变频器研究现状 自从逆变器二十世纪六十年代问世，从主电路结构区分，可分为两类：交交变频的 AC-DC-AC 变频器。在主电路，直流中间环节的 AC-DC-AC 转换器 AC-AC 变频

4、器。如果逆 变器主电路的工作模式，变频器可分为两种电压和电流。交交变频一般用于低频率，大 第 2 页 共 32 页 容量的电机驱动，可以实现的 AC-DC-AC 变频器能量回馈电网和四象限操作，主要用于 中小容量电机驱动。 在 20 世纪 80 年代以后，供给电子技术迅速发展动力，与可控硅整流器和门非常可 能关闭可控硅整流器，等等和姐这儿来的绝缘栅的双极类型晶体管，对高压绝缘材料门 双极性可控硅整流器的抵抗的出现并且做容量变频器是越来越大和越来越小容量。近年 来和一个新的联合功率设备模块，它的诞生将 IGBT 激励电路芯片和它的周围，保护电 路队在模块集成的整体的甚而隔离装置。开关的力量模块加

5、速，小的激励电流，能告诉 侦察有流程的短路。有自卫的强的能力。简而言之，强有力 IPM 的模块，易使用，进一 步简化了变频器的硬件结构，改变变频器综合化的表现。 将告诉从控制模式，从一开始变频器的开环恒压频比控制方法，开发目前三个主要 控制方式：U/F 控制模式、矢量控制方式和直接转矩控制模式下，除了和模糊控制、自 适应控制、新类型的控制模式。三个主要的应用程序控制模式各有优势，在选择控制模 式，需要根据不同的控制对象，具体的环境中工作，和需求来选择，从而达到最优的控 制性能，同时尽可能使成本最低的电路。 变频器特定凸显了六个发展特点：1.主要电路电源开关关闭组件、模块、集成、情 报和开关频率

6、的不断提高。为了进一步减少开关损耗。2.主要电路变频器的拓补结构： 变频器实现可再生能源电网的反馈和节约能源， 网侧变换器应该是可逆的转换器， 同时， 电力可以双向流在双 PWM 整流器，对网侧变换器适当控制能使输入电流接近减少污染的 正弦波电网。3.脉冲宽度调制变量压力传感器控制方法可以使用正弦脉宽调制（SPWM） 控制， 消除指定数量的谐波电流跟踪控制PWM控制和电压空间矢量控制 （磁链跟踪控制） 。 4.交流电动机频率调整控制方法主要体现为进步 【1】 。 在当前市场上许多变频器，从市场需要和变频器技术的发展趋势看，变频器一般发 展趋势为：大容量和小型化。有生产力的力量的更加进一步的发展，往不可避免的方向 的大容量的变频器。同时，变频器的大规模集成系统设计，改进冷却的技术的改善是小 型化变频器的重要因素。力量和控制组分高级综合化，聪明的力量模块，高性能控制芯 片作未来交换器对小型化方向。高性能专业。由于传病媒介控制和扭矩控制，可靠性变 频器，控制精度的介绍得到伟大改善，并且高扭矩，高性能，低泛音等等也是追求的变 频器表现对一个。变频器加强通信作用的，能提供各种各样适合通