TWI395601B - 健身器材節能與能源回收控制系統 - Google Patents

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Description

健身器材節能與能源回收控制系統
本揭示內容是有關於一種電力裝置，且特別是有關於一種健身器材的電力裝置。
習知新型專利M325670提及一種使用運動器材發電饋入市電之裝置。然而，通篇文章僅教示「該使用者之卡路里21藉由其運動提供一瞬時之功率輸入Pi，其輸入功率帶動運動器材3產生一機械輸出功率Pm，該機械輸出再帶動該發電機4產生電力輸出Pe，藉由該轉換器5將發電機4所發之電力輸出轉換成與市電7同步之交流功率輸出以單位功因之方式饋入市電7；藉由控制饋入市電之功率俾可間接控制發電機4之輸出功率，及進一步控制運動器材3之動能輸出部32的轉矩與轉速，達成控制使用者消耗卡路里速率之目的；又該使用者耗能模式設定61後，該瞬時功率命令計算器62俾可依據使用者設定之卡路里量及運動強度換算使用者所需消耗之瞬時功率命令Pe*，另藉由該瞬時功率計算器64依據發電機4之輸出電壓及電流計算運動器材3目前瞬時輸出功率Pe，再藉由功率控制器63調整使Pe=Pe*，其誤差並產生一饋入市電7之電流振幅命令Im*，且藉由電流振幅命令Im*與感測之市電7電壓相乘即可得到一饋入市電，且與市電7電壓同相之電流命令IS*，最後，藉由電流控制器65控制轉換器5之切換，俾使市電7之輸出電流等於所設定之電流命令(Is=Is*)，俾達發電機4所輸出之電力饋入市電7之目的，同時由於電流為正弦波且與市電7相同，可以保持饋入市電7之功率因數為一。」既無實際運作電路或機構，亦未確實探討是否可行。
因此，本揭示內容之一技術態樣是在提供一種健身器材節能與能源回收控制系統，以有效利用健身器材所產生之能量或降低用電。
根據本技術態樣之一實施方式，提出一種健身器材節能與能源回收控制系統，包括一雙向電力轉換電路、一雙向電力驅動電路、一電動/發電兩用轉子機具以及一能量管理電路。雙向電力轉換電路主要係由多個受控之功率晶體所組成，且一端電性連接一電力饋線。雙向電力驅動電路係以其一端電性連接雙向電力轉換電路之另一端，電動/發電兩用轉子機具則電性連接雙向電力驅動電路之另一端。電動/發電兩用轉子機具係用以連動一健身器材。能量管理電路電性連接雙向電力轉換電路、雙向電力驅動電路及電動/發電兩用轉子機具。其中，能量管理電路係於電動/發電兩用轉子機具處於一發電模式時，啟動雙向電力轉換電路，使雙向電力驅動電路透過雙向電力轉換電路，反饋電力於電力饋線。另一方面，能量管理電路係於電動/發電兩用轉子機具處於一電動模式時，將雙向電力轉換電路設定成整流模式，使雙向電力驅動電路透過雙向電力轉換電路，自電力饋線取得驅動電動/發電兩用轉子機具所需之電力。
值得注意的是，本技術態樣於其他實施方式中，提出將一蓄電池透過能量管理電路電性連接於雙向電力驅動電路，以於電動/發電兩用轉子機具處於發電模式時，進行充電；且於電動/發電兩用轉子機具處於該電動模式時，提供健身器材一直流電力。更提出將一操作介面電性連接於能量管理電路，以供設定電動/發電兩用轉子機具對蓄電池進行充電之一轉速下限值。另一方面，雙向電力轉換電路可由一雙向電力流動轉換裝置及一雙向電力流動直流電壓轉換裝置所組成。雙向電力流動轉換裝置可以是一全橋功率晶體整流電路或一半橋功率晶體整流電路。雙向電力流動直流電壓轉換裝置可以是一功率晶體直流昇壓-降壓電路。
此外，在另一實施方式中，能量管理電路係由一能量調節電路及一程序處理電路所組成。其中，程序處理電路包括一轉速偵測器、一雙向電力驅動電路控制模組、一微處理器模組以及一電壓補償模組。轉速偵測器係於發電模式下偵測電動/發電兩用轉子機具之一轉速。雙向電力驅動電路控制模組係以電動/發電兩用轉子機具之轉速為依據，在發電模式下控制其本身的輸出電壓，以提高發電效率；以及，在電動模式下控制流入電動/發電兩用轉子機具之電流，以達到控制速度之目的。
微處理器模組係於發電模式下，根據使用者之運動需求，參考轉子機具轉速及預期可發電之交流電力之大小，來決定轉子機具之輸出負載，並控制能量調節電路將使用者運動所消耗之能量，經由雙向電力轉換電路以交流電流之型式反饋至電力饋線。此反饋能量大小是利用調整輸入電力饋線的電流大小及調整電力饋線電壓之相位差來達到；而雙向電力驅動電路之直流電壓大小則是經由電壓補償模組與能量調節電路來調控。所提之雙向電力流動轉換裝置、雙向電力流動直流電壓轉換裝置、雙向電力驅動電路及能量管理電路皆建構在脈波寬度調變之功率晶體控制策略。
藉此，前述諸實施方式之健身器材節能與能源回收控制系統可以將使用者在操作健身器材時產生的功率，反饋回市電系統。值得注意的是，健身器材節能與能源回收控制系統會依據使用者設定或預設值加入負載並主動監控健身器材所產生之功率，以根據功率之變化提供各種不同的節能機制來導引使用者產生能源之使用、儲存及回送至電力饋線。
雖然，曾有人提出空泛之理論與構想，利用健身器材所產生之功率來反饋市電。但是，本創作之發明人實際研究這種構想，發現並未能據以實施。經實際觀察，轉子負載是隨不同使用者或同一使用者之不同使用方式而變化的，所以產生的反饋電力也是時變而不穩定的。因此，本創作之發明人基於多年實務經驗及長期努力研發，提出一種健身器材節能與能源回收控制系統，來根據負載端的變化，主動提供控制機制，使健身器材所產生之功率得以有效率之利用及反饋回市電。值得注意的是，本創作之發明人提出確切的設計電路；不只針對負載端的變化進行策略選擇，更能使健身器材所產生之能量得以較佳之功率因數(power factor)送回電力饋線。
請參考第1圖，第1圖是本揭示內容一實施方式之健身器材節能與能源回收控制系統的功能方塊圖。第1圖中，本實施方式之健身器材節能與能源回收控制系統100包括一雙向電力轉換電路110、一雙向電力驅動電路120、一電動/發電兩用轉子機具130、一能量管理電路140、一蓄電池150、一操作界面160及一健身器材170。當然，蓄電池150與操作界面160並不是必備的；同理，圖中更繪示一放電模組149來搭配蓄電池150；而健身器材170則是在應用本實施方式之健身器材節能與能源回收控制系統時才需要存在。換句話說，雙向電力轉換電路110、雙向電力驅動電路120、電動/發電兩用轉子機具130及能量管理電路140可被模組化為一體之裝置；在使用上，只要抽換一般健身器材170內的馬達，改為電動/發電兩用轉子機具130，便可實現本實施方式。各構件之連接關係如圖所示，且亦已詳述於前，在此不予贅述。茲解釋工作原理如下：
為使能量管理電路140能確實配合電動/發電兩用轉子機具130之負載特性，能量管理電路140係被編程與電路設計為控制雙向電力轉換電路110及雙向電力驅動電路120，在發電模式下執行多種控制機制。
具體而言，若健身器材節能與能源回收控制系統100本身不配備蓄電池150，則執行至少兩種控制機制；若存在蓄電池150，則執行至少三種控制機制如下。
第一控制機制：當電動/發電兩用轉子機具130的轉子低速運轉，且並無蓄電池150時，由於其發電量有限，能量管理電路140將雙向電力轉換電路110設定成整流模式，只透過雙向電力驅動電路120將電動/發電兩用轉子機具130所產生之電力提供給健身器材節能與能源回收控制系統100中各模組，或經由放電模組149將多餘之能量釋放。
第二控制機制：承上，若健身器材節能與能源回收控制系統100存在蓄電池150，則能量管理電路140將雙向電力轉換電路110設定為整流模式，再透過雙向電力驅動電路120將電動/發電兩用轉子機具130所產生之電力提供給健身器材節能與能源回收控制系統100中各模組，且亦對蓄電池150進行充電。
第三控制機制：當電動/發電兩用轉子機具130的轉子高速運轉，能量管理電路140啟動雙向電力轉換電路110，透過雙向電力驅動電路120將電動/發電兩用轉子機具130所產生之電力反饋回電力饋線。另一方面，當蓄電池150存電量不足時，電動/發電兩用轉子機具130所產生之電力亦可用以對蓄電池150進行充電。
另一方面，雙向電力轉換電路110可由一雙向電力流動轉換裝置111及一雙向電力流動直流電壓轉換裝置112所組成。請一併參考第2A圖與第2B圖，第2A圖是雙向電力流動轉換裝置111之一實施方式的電路圖，第2B圖是雙向電力流動轉換裝置111之另一實施方式的電路圖。第2A圖中，雙向電力流動轉換裝置111是一個全橋功率晶體整流電路；第2B圖中，雙向電力流動轉換裝置111則是一個半橋功率晶體整流電路。當健身器材節能與能源回收控制系統100處於電動模式時，雙向電力流動轉換裝置111將來自電力饋線之固定電壓與頻率的交流電力轉換為直流電力，再供給包括雙向電力驅動電路120、電動/發電兩用轉子機具130及能量管理電路140在內的健身器材170。
而當健身器材節能與能源回收控制系統100處於發電模式時，能量管理電路140則透過控制雙向電力流動轉換裝置111內的多個功率晶體(例如：矽控整流子)之開關順序，將使用者運動產生之能量以電能之形式送回電力饋線。
請參考第3圖，第3圖是前述之雙向電力流動轉換裝置111所產生之實際波形圖。在實作上，回送電能之功率因數大於-0.95，可以符合用電品質之國際規範，而功率因數之調控是利用偵測電路找出電力饋線之交流電壓相位，再經由第2A圖或第2B圖所示之雙向電力流動轉換裝置111進行電路調控，使送回電力饋線之電流為正弦波，且電流波形之相位落後電壓波形相位180°電氣角，來達到調控功率因數接近-0.95以上之需求，以降低能源回送到饋線時，對供電系統電力品質之影響。當然，回送至電力饋線之電流亦可為非正弦波，電流可於60°~120°或240°~300°之饋線電壓電氣相角送回饋線。
請再參考第4圖，第4圖是雙向電力流動直流電壓轉換裝置112之一實施方式的電路圖。第4圖中，雙向電力流動直流電壓轉換裝置112是一個功率晶體直流升壓與降壓電路，由Sa 與分別作為降壓與升壓電路之主控開關功率晶體，經由脈寬調變來控制電壓V2 。其中，V1 基本上是固定的電壓，而電壓V2 是隨目前使用者於發電機模式下之發電量或在馬達模式下輸出至轉子機具130之功率來決定，當發電量或送入轉子機具之能量愈高或轉子機具轉速愈高時則V2 愈高，當V2 接近V1 時則可保持V2 在定值，而不再調整。
請一併參考第5A圖與第5B圖，第5A圖是電動/發電兩用轉子機具130的負載特性曲線圖，此圖形可以由使用者自行輸入或由製造商事先輸入，隨後由雙向電力驅動電路120調控電動/發電兩用轉子機具130，依據如第5A圖所示的負載特性曲線來作動，進而對使用者產生運動之效果。
第5B圖是電動/發電兩用轉子機具130之發電電壓與轉速關係曲線圖。當電動/發電兩用轉子機具130被運作在發電模式時，能量管理電路140會依照電動/發電兩用轉子機具130的轉速調整健身器材節能與能源回收控制系統100之電壓V 2 。具體而言，當轉速低於ω L 時，電壓V 2 固定在V 2 L ；當轉速高於ω H 時，電壓V 2 固定在V 2 H ；當轉速在ω L 與ω H 間時，則電壓V 2 隨預設之電壓與轉速關係(例如第5B圖所示之斜率)進行電壓之調整。
此外，當電動/發電兩用轉子機具130運作在馬達模式時，上述方法亦可用以調整輸出電壓V 2 ，以達到提升效能之目的。值得一提的是，V 2 電壓之建立可經由能量管理電路140、雙向電力驅動電路120或兩者一起作用來實施。藉此，電動/發電兩用轉子機具130運作在發電模式時，可將使用者運動產生之能量經由負載裝置轉換為電能供給整體系統使用或回送至市電，同時達到運動與節能之效果。而當電動/發電兩用轉子機具130運作在馬達模式時，則由市電提供電動/發電兩用轉子機具130作動之動力，帶動使用者在無須出力下持續進行先前之運動，達到劇烈運動後舒緩肌肉之效果。
另一方面，如第1圖所示，能量管理電路140係由一能量調節電路141及一程序處理電路142所組成。上述之各種控制機制皆是由能量調節電路141及程序處理電路142所配合完成。具體而言，能量調節電路141主要功能是用來當作雙向電力轉換電路110與雙向電力驅動電路120的能量緩衝裝置；其係由電力轉換電路與電池150所構成。當電動/發電兩用轉子機具130發電量不足時，停止雙向電力轉換電路110並將轉子機具130所產生之電量存入蓄電池150，此時若蓄電池150存電量過高則產生之電能是經由放電模組149直接釋放。另外，若蓄電池150存電量不足時則可經由能量調節電路141對蓄電池150充電，此時充電之能量可來自電力饋線或轉子機具130。
若系統不含蓄電池150且當電動/發電兩用轉子機具130發電量不足時，則能量調節電路141直接將轉子機具130所產生之電量經由放電模組149釋放或供應控制系統100中各模組電源。能量調節電路141之可行實現電路如第4圖所示，亦即可採用與雙向電力流動直流電壓轉換裝置112相同之架構。
請參考第6圖，第6圖是第1圖之詳細功能方塊圖。第6圖中，程序處理電路142包括一轉速偵測器143、一雙向電力驅動電路控制模組144、一微處理器模組145以及一電壓補償模組146。轉速偵測器143係於發電模式下偵測電動/發電兩用轉子機具130之轉速，雙向電力驅動電路控制模組144係根據轉速來控制雙向電力驅動電路120擷取電動/發電兩用轉子機具130之交流電力的時間點。
微處理器模組145係於發電模式下，根據轉速及交流電力之大小，控制雙向電力轉換電路110反饋交流電力於電力饋線的時間點，以達相位匹配。與此同時，微處理器模組145還會產生一電壓補償值給電壓補償模組146，使其根據電壓補償值驅動能量調節電路141，以補償雙向電力驅動電路120自電動/發電兩用轉子機具130取得之反饋電力的電壓值，若發電量不足時可啟動放電模組149將多於之電量消耗至電組上。電壓補償模組146可以是由軟體撰寫或由硬體電路所建構之比例積分器或其他類似功能之閉回路控制架構。
請參考第7圖，第7圖是第6圖之轉速偵測器143所產生之脈波訊號波形圖。本實施方式是利用轉速偵測器143產生之脈波訊號來估算速度。具體而言，轉速偵測器143包括轉子偵測器147與速度估測器148。轉子偵測器147為一感測元件於轉子轉動一周會產生固定數目之脈波訊號，而速度估測器148則利用此脈波訊號來估算轉子之速度。其速度估算之方法可以是單位時間(T)計數轉子偵測器147所產生之脈波數目(如下列第1式)或脈波上升緣間之時間(如下列第2式)：
請參考第8圖，第8圖是能量調節電路141的運作策略示意圖。其係由電動/發電兩用轉子機具130之負載輸出與轉速，來選擇能量管理電路140要運作在發電模式下的第一控制機制(Case 1)、第二控制機制(Case 2)或第三控制機制(Case 3)。值得注意的是，第7圖之運作策略示意圖係由微處理器模組145產生後，提供給能量調節電路141使用。至於發電量之多寡可即時由估算之功率P 2 (=V 2 I 2 )來得知，作為第一控制機制(Case 1)、第二控制機制(Case 2)或第三控制機制(Case 3)之判斷依據。
能量調節電路141除提供整體系統中各模組所需之低壓控制電源(如5V、15V與-15V)外，更可作為對蓄電池150儲存能量或抽取能量之裝置，能量調節電路141對蓄電池150使用與否取決於使用者使用狀態與電池殘電量(State of charge,SOC)。
請參考第9圖，第9圖是雙向電力驅動電路控制模組144的功能方塊圖，各項符號說明如下：：三相定子線圈之電流命令峰值；：三相定子線圈之電流命令；i u ,i v ,i w ：目前三相定子線圈之電流；：需求轉子機具130之輸出負載；：轉子機具130之轉速命令；ω r ：轉子機具130之目前轉速；以及K t ：轉子機具130之轉矩常數。
雙向電力驅動電路控制模組144可依據操作介面160之設定，對電動/發電兩用轉子機具130施以馬達或發電機之操作模式控制。當操作在馬達模式時，SW切換至1的位置，此時模組進入速度閉迴路控制(Speed close loop control)模式，經由速度控制器強迫電動/發電兩用轉子機具130之轉動速度之三相定子線圈依據目前轉子磁場進行電流控制，此模組進入速度ω r 跟隨轉速命令，此轉速命令可來自使用者設定或設計者之預設值。 速度控制器之輸出與相乘後可得到需求之三相定子線 圈之電流命令峰值。
當操作在發電機模式時，SW切換至2的位置，此時進入負載輸出控制，其係根據如第5A圖所示之負載變化特性，來產生各種控制命令，此時需求轉子機具130之 輸出負載為經由產生需求之三相定子線圈之電流 命令峰值。由發電或馬達模式產生之再經由電流命令產生器1441產生三相平衡電流命令，此三相電流命令之波形可以是類方波或正弦波。電流命令與從轉子機具130所讀回之三相定子線圈之電流i u ,i v ,i w 之誤差值送至電流控制器進行運算，運算之結果送入PWM產生器輸出訊號送入雙向電力驅動電路120以產生可變電壓與頻率之三相電源來推轉子機具130，達到電流控制之目的。
請一併參考第10A圖與第10B圖，第10A圖是雙向電力驅動電路控制模組144對雙向電力驅動電路120及電動/發電兩用轉子機具130進行電動模式下的6步波電流控制時的波形圖，第10B圖是雙向電力驅動電路控制模組144對雙向電力驅動電路120及電動/發電兩用轉子 機具130進行電動模式下的三相弦波電流控制時的波形圖。由第10A圖與第10B圖，可以看到三相平衡電流命令可以是六步波或正弦波及三相定子線圈之電流i u ,i v ,i w 分別追隨其命令。如此，系統可以經由得到良好之轉子機具130輸入電流調控，而得到較佳之發電或馬達模式下操作性能。值得注意的是，此處所言之電流調控是涵蓋電流之波形、大小與頻率之控制。
三相弦波電流控制需訊號解析度較高之轉子偵測器147；其價格較高，約美金10元以上，但可大幅降低轉子機具130操作噪音與振動。6步波電流控制可用訊號解析度較低之轉子偵測器147。其價格低，約美金0.5元以下，但轉子機具130操作噪音與振動較高。因此本案是使用訊號解析度較低之轉子偵測器147，經由微處理器模組145之韌體設計，執行複合模式之電流控制，亦即在低速時使用6步波電流控制而於高速時則使用三相弦波電流控制，如此可兼具低價格及降低噪音與振動之優點。
雖然本發明已以諸實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧健身器材節能與能源回收控制系統
110‧‧‧雙向電力轉換電路
111‧‧‧雙向電力流動轉換裝置
112‧‧‧雙向電力流動直流電壓轉換裝置
120‧‧‧雙向電力驅動電路
130‧‧‧電動/發電兩用轉子機具
140‧‧‧能量管理電路
142‧‧‧程序處理電路
141‧‧‧能量調節電路
144‧‧‧雙向電力驅動電路控制模組
143‧‧‧轉速偵測器
145‧‧‧微處理器模組
1441‧‧‧電流命令產生器
146‧‧‧電壓補償模組
147‧‧‧轉子偵測器
148‧‧‧速度估測器
149‧‧‧放電模組
150‧‧‧蓄電池
160‧‧‧操作界面
170‧‧‧健身器材
為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與 實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是本揭示內容一實施方式之健身器材節能與能源回收控制系統的功能方塊圖。
第2A圖是第1圖之雙向電力流動轉換裝置111之一實施方式的電路圖。
第2B圖是第1圖之雙向電力流動轉換裝置111之另一實施方式的電路圖。
第3圖是第1圖之雙向電力流動轉換裝置111所產生之實際波形圖。
第4圖是第1圖之雙向電力流動直流電壓轉換裝置112之一實施方式的電路圖。
第5A圖是電動/發電兩用轉子機具130的負載特性曲線圖。
第5B圖是電動/發電兩用轉子機具130之發電電壓與轉速關係曲線圖。
第6圖是第1圖之詳細功能方塊圖。
第7圖是第6圖之轉速偵測器143所產生之脈波訊號波形圖。
第8圖是能量調節電路141的運作策略示意圖。
第9圖是雙向電力驅動電路控制模組144的功能方塊圖。
第10A圖是電動/發電兩用轉子機具130在6步波電流控制時的波形圖。
第10B圖是電動/發電兩用轉子機具130在三相弦波 電流控制時的波形圖。
100．．．健身器材節能與能源回收控制系統
110．．．雙向電力轉換電路
111．．．雙向電力流動轉換裝置
112．．．雙向電力流動直流電壓轉換裝置
120．．．雙向電力驅動電路
130．．．電動/發電兩用轉子機具
140．．．能量管理電路
142．．．程序處理電路
141．．．能量調節電路
150．．．蓄電池
149．．．放電模組
170．．．健身器材
160．．．操作界面

Claims (10)

  1. 一種健身器材節能與能源回收控制系統，包括：一雙向電力轉換電路，主要係由複數個受控之功率晶體所組成，且一端電性連接一電力饋線；一雙向電力驅動電路，係以其一端電性連接該雙向電力轉換電路之另一端；一電動/發電兩用轉子機具，電性連接該雙向電力驅動電路之另一端，係用以連動一健身器材；以及一能量管理電路，電性連接該雙向電力轉換電路、該雙向電力驅動電路及該電動/發電兩用轉子機具；其中，該能量管理電路係於該電動/發電兩用轉子機具處於一發電模式時，啟動該雙向電力轉換電路，使該雙向電力驅動電路透過該雙向電力轉換電路，反饋電力於該電力饋線；其中，該能量管理電路係於該電動/發電兩用轉子機具處於一電動模式時，將該雙向電力轉換電路設定為整流模式，使該雙向電力驅動電路透過該雙向電力轉換電路，自該電力饋線取得驅動該電動/發電兩用轉子機具所需之電力。
  2. 如請求項1所述之健身器材節能與能源回收控制系統，更包括一蓄電池，係透過該能量管理電路電性連接於該雙向電力驅動電路，以於該電動/發電兩用轉子機具處於該發電模式時，進行充電；且於該電動/發電兩用轉子機具處於該電動模式時，提供該健身器材一直流電力。
  3. 如請求項2所述之健身器材節能與能源回收控制系統，更包括一操作介面，係電性連接於該能量管理電路，以供設定該電動/發電兩用轉子機具對該蓄電池進行充電之一轉速下限值。
  4. 如請求項1所述之健身器材節能與能源回收控制系統，其中該雙向電力轉換電路係由一雙向電力流動轉換裝置及一雙向電力流動直流電壓轉換裝置所組成。
  5. 如請求項4所述之健身器材節能與能源回收控制系統，其中該雙向電力流動轉換裝置係為一全橋功率晶體整流電路。
  6. 如請求項4所述之健身器材節能與能源回收控制系統，其中該雙向電力流動轉換裝置係為一半橋功率晶體整流電路。
  7. 如請求項4所述之健身器材節能與能源回收控制系統，其中該雙向電力流動直流電壓轉換裝置係為一功率晶體直流昇壓-降壓電路。
  8. 如請求項1所述之健身器材節能與能源回收控制系統，其中該能量管理電路係由一能量調節電路及一程序處理電路所組成。
  9. 如請求項8所述之健身器材節能與能源回收控制系統，其中該程序處理電路包括：一轉速偵測器，係於該發電模式下，偵測該電動/發電兩用轉子機具之一轉速；一雙向電力驅動電路控制模組，係根據該轉速，在該發電模式下控制其本身的輸出電壓，以提高發電效率，以及在該電動模式下控制流入該電動/發電兩用轉子機具之電流，進而控制其速度；一微處理器模組，係於該發電模式下，根據一使用者之運動需求，參考該轉速及預期可發電之交流電力大小，來決定該電動/發電兩用轉子機具之輸出負載，並控制該能量調節電路將該使用者運動所消耗之能量，經由該雙向電力轉換電路以交流電流之型式反饋至該電力饋線；以及一電壓補償模組，係用以配合該能量調節電路以調控該雙向電力驅動電路之直流電壓大小。
  10. 如請求項9所述之健身器材節能與能源回收控制系統，其中該雙向電力驅動電路控制模組係為一脈波寬度調變電路。
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