高效節(jié)能將是未來電機控制發(fā)展的主旋律
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電機控制是指，對電機的啟動、加速、運轉、減速及停止進行的控制。根據(jù)不同電機的類型及電機的使用場合有不同的要求及目的。對于電機，通過電機控制，達到電機快速啟動、快速響應、高效率、高轉矩輸出及高過載能力的目的。
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/202003/411023.htm電機控制發(fā)展歷史
最近兩年，電機市場正在從使用低能效的直流電機、步進電機、通用或交流感應電機轉向更高能效的無刷直流(BLDC)電機和永磁同步電機(PMSM)，這一趨勢構成的部分原因是政府法規(guī)強制使用符合特定國際能效分類規(guī)范(IE1、IE2及IE3)的電機，另外還在于推動高能效BLDC或PMSM電機應用所需的半導體產品價格的快速下降。
自從十七世紀初期伏特發(fā)明電池以來，人類就迎來了電氣時期。在對電機的研發(fā)中，大體可以劃分為四個階段。
· 從十八世紀二十年代至十九世紀為第一階段，電磁原理現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)，而且還出臺了有關的法則，交流電機被研發(fā)出來 —— 電機被應用于工業(yè)領域中，并發(fā)揮著作用。
· 從二十世紀初期到七十年代為第二階段，此時電動機不斷地成長，進入到成熟期 —— 開始引入了電子控制技術和半導體驅動技術，使得變頻驅動技術在應用領域中發(fā)揮著作用，趨于實用化。
· 從二十世紀七十年代到二十世紀的末期第三階段，計算機技術的發(fā)展速度越來越快，而且迎來了高性能驅動發(fā)展，一些驅動裝置已經智能化方向發(fā)展 —— 控制系統(tǒng)裝置也趨于程序化。
· 從二十世紀末到二十一世紀為第四階段，多媒體技術盛行，互聯(lián)網(wǎng)技術在各個領域普及，就是在這樣的信息技術背景下 —— 電動機開始向節(jié)能方向發(fā)展，為構建環(huán)境友好型設備奠定技術，保證電機在運行中發(fā)揮著應有的性能，而且還發(fā)揮著節(jié)約能源的作用。
電機一直都在朝著高效能、小型化、低成本、高兼容性、結構簡單化的方向發(fā)展，這催生了更多先進的電機控制技術出現(xiàn)，從而不斷改變著電機控制市場的發(fā)展趨勢。
電機控制的發(fā)展趨勢
在德國提出工業(yè)4.0，美國提出先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略方案，我國推動傳統(tǒng)制造業(yè)的轉型與升級的大背景下，傳統(tǒng)的電機和電機控制也正在發(fā)生改變，對電機控制也提出了新的需求。
節(jié)能
電機體系節(jié)能也是大勢所趨，但是僅僅用高效電機替換一般電機對整個電機體系的節(jié)能效果提高并不明顯，整個電機體系的節(jié)能才是真正的節(jié)能。因而，變頻器、伺服、逆變器和專用電機驅動大量用在風機、泵、壓縮機、升降機、電焊機、電動車電機、空調壓縮機、洗衣機電機和冰箱壓縮機中。
變頻器是電機體系節(jié)能的主力，節(jié)能首要表現(xiàn)在風機、泵類的運用上，選用變頻器后，能夠經過下降供電頻率來下降泵或風機的轉速，跟著轉速的下降，功率會快速下降。同時變頻器一般選用交-直-交變頻供電的方式，溝通異步電機吸收滯后的無功功率，經過變頻器供電，對電網(wǎng)而言，功率因數(shù)也有了一定提高，總體上節(jié)約了一部分電網(wǎng)輸電進程中損耗的電能。
變頻器、伺服驅動、逆變器和專用操控器中的IPM模塊、IGBT和MOSFET對節(jié)能降耗起到關鍵性效果。這些功率器材要求也越來越多，比方要求更低的產品成本、更緊湊的封裝尺度、更好的散熱功用，對功率器材的多樣化也提出要求，比方低功耗器材、緊湊規(guī)劃的大功率器材、低壓大功率器材、大電流高電壓器材等等。
高效
電機控制系統(tǒng)不但是變換和傳送能量的裝置，也是傳遞和溝通信息的通道，未來的工業(yè)電機體系不僅僅是一個執(zhí)行機構，同時也會是整個工廠體系的一個有機組成部分和動力運用監(jiān)控點。現(xiàn)在西門子、ABB生產的一些電機，能夠主動的采集和記錄電機內的電壓、電流、溫升、振蕩等狀況改變，并經過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)實時的送到操控中心，以供對電機的運轉狀況進行檢測和毛病診斷，使操作員不管身在何處均可拜訪參數(shù)、狀況和診斷信息，并可進行參數(shù)設置，從而提高效率。
近幾年被廣泛應用的分布式電機控制系統(tǒng)可提供一套模塊化解決方案，使機器能高效運轉，提高生產線的運轉效率及可靠性。有些電機驅動的控制，在設計上同時考慮了多種電機兼容，能夠適用異步電機和永磁同步電機的矢量控制，有效減少用戶庫存，無需考慮電機類型兼容問題，也是屬于高效運轉的表現(xiàn)。
另外，單獨機械設備中電機的軸數(shù)正變得更多，多軸操控越來越多的運用在包裝機械、電子拼裝機械、食物飲料機械、機械手和印刷機械中。為了滿足小批量、定制化和柔性化的加工需求，靈敏的調整電機操控的軸數(shù)，電機控制體系愈加開放，能夠重復編程，更加高效。
同時，電機控制正朝著集成化和智能化趨勢發(fā)展。
集成化
現(xiàn)代工廠的生產線正變得越來越復雜，比方汽車制造、包裝、食物飲料、倉儲物流等產線需要運用成百上千個變頻器、伺服和電機來控制物料活動，這些產線對分布式電機控制系統(tǒng)需求量比較大。
電機控制系統(tǒng)的分布式同時意味著電機控制產品的集成化，比方電機和電機驅動的集成，電機控制器和PLC的集成，電機控制器和驅動的集成。電機、電機驅動及其控制系統(tǒng)的高度集成化，與傳統(tǒng)電力傳動體系比較，它們體積更小、分量更輕、功率密度更高。
集成的概念不僅僅停留在電機、電機驅動和電機控制器，還包含整個電機體系的集成：第一個層面是橫向集成，包含電機控制器、電機驅動、電機和減速機的集成；第二個層面是縱向集成，是將電機體系歸入到整個工業(yè)控制體系。
就目前的發(fā)展看，更多的控制功能將集成到電機控制一體化中，趨向使用更高集成度的控制方案，這些方案比傳統(tǒng)分立器件方案更有助降低總體物料單(BOM)成本、減少方案占位面積，并使系統(tǒng)方案更輕、更高能效及更可靠。電機控制的集成化趨勢使客戶對電機控制MCU、FPGA和DSP的要求越來越高。
在這個趨勢中，對半導體芯片的要求將是高可靠性、簡約設計及功能集成、小型化、寬溫度范圍等多項新要求。同時要求半導體芯片廠商也能供給集成的解決方案，在單顆芯片中集成更多的功用、I/O、驅動、操控算法以及工業(yè)以太網(wǎng)模塊等。
除此之外，電機控制也在向智能化發(fā)展。智能化控制在許多的應用領域都獲得應用，并獲得良好的控制效果。例如：模糊控制、神經網(wǎng)絡控制、學習控制和居于專家系統(tǒng)的控制等。
這些控制方式最大的優(yōu)點是：無需被控對象進行精確的數(shù)學建模，而且具有很強的魯棒性，非常適合控制電機這種非線性、變參數(shù)對象。比較成熟的有模糊控制，它不需要控制對象精確的數(shù)學模型，能克服非線性等因素的影響，對被控對象參數(shù)變化具有較強的魯棒性。目前，模糊控制已經在交直流調速系統(tǒng)中和伺服系統(tǒng)中取得很好的效果。
從未來的電機控制技術發(fā)展情況來看，由于系統(tǒng)的運行遵循了自動控制理論，計算機技術在應用領域中也實現(xiàn)了升級，滿足了多樣化的需求。對于智能化的數(shù)控產品進行研究，深入探索自動化技術，了解電機技術的發(fā)展方向。
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