在電機應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“擁有成本”的最小化利用先進的電機控制產(chǎn)品實現(xiàn)節(jié)能

　　在工業(yè)化國家，電機的耗電量占電能消耗總量的一半以上，分別占工業(yè)電能消耗量的三分之二和居民電能消耗量的大約四分之一。因此，提高電機的效率可以節(jié)省大量能源，并大幅降低運行成本。正因如此，在電機驅(qū)動設(shè)計中，應(yīng)將能源效率作為主要考慮因素，而不是像通常那樣只關(guān)心“電機的價格是多少”。

　　新一代微控制器可以提高無刷直流電機(BLDC)、永磁同步交流電機(PMSM)和交流感應(yīng)電機控制的能源效率，對全面降低能耗做出重要貢獻。

　　電機的擁有成本主要是用電成本。在其整個壽命周期內(nèi)，用電成本在電機總成本中所占比例超過90%，初始購置成本和維護成本僅占10%。據(jù)美國能源部(DOE)提供的數(shù)據(jù)，如果電機每年運行的時間超過4,000小時，那么采用能效提高4~6%的電機，兩年中節(jié)省的電能，就可以收回因采用高效電機而增加的成本。例如，常規(guī)200W BLDC電機的價格大約為100歐元，大約比能效較低的同等規(guī)格的有刷電機高出30%。即使不可能更換現(xiàn)有電機，或者更換現(xiàn)有電機需要極大的投資，優(yōu)化驅(qū)動控制器和/或算法也能起到提高能效的作用。

　　在常規(guī)工廠中，電機消耗的電能大約占電能消耗總量的三分之二。為了提高電機的效率，降低運行成本，需要對特定因素進行考慮。主要因素包括：選擇高效電機;選擇功率合適的電機;選擇適當?shù)碾姍C技術(shù);使用適當?shù)目刂扑惴ā?/p>

　　在電機負載低于其額定負載的40%時，效率會大幅下降。因此，選擇功率合適的電機，對降低運行成本非常重要。選擇電機功率的依據(jù)是，使電機的負載系數(shù)保持在65%至100%之間。通常的做法是選擇額定功率大于實際所需功率的電機，結(jié)果導(dǎo)致了電機運行的低效率。

　　在購置成本、控制設(shè)計、運行成本和能效等方面，有刷直流電機、無刷直流電機、步進電機或交流感應(yīng)電機等不同電機技術(shù)各有優(yōu)勢。應(yīng)用中采用的電機控制方式(圖1)對能效具有重大影響。步進電機和有刷直流電機的購置成本低，控制電路簡單，因此被廣泛應(yīng)用于低功率應(yīng)用中。但是步進電機和有刷直流電機的能效較低，因此運行成本較高。利用BLDC、PMSM和交流感應(yīng)電機，并采用在優(yōu)化微控制器上運行的強大的電機控制算法，可以構(gòu)建能效最高的解決方案。對于各種無刷電機，存在很多可供使用的電機控制系統(tǒng)算法—包括梯形波控制、正弦波控制和磁場定向控制(FOC)等。