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電機(jī)控制:節(jié)能、高效、精控將進(jìn)一步顯現(xiàn)

作者:王瑩 葉雷 時間:2015-07-08 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏
編者按:不久前,我國發(fā)布《中國制造2025》宏偉戰(zhàn)略,主題之一是智能工廠、智能制造將引領(lǐng)制造業(yè)的變革,因此對電機(jī)、伺服系統(tǒng)的需求將會大增,尤其是多軸控制和精確位置、電流控制的高端電機(jī);同時,環(huán)保和節(jié)能/綠色能源是我國七大新興戰(zhàn)略型產(chǎn)業(yè)之一,而電機(jī)的能耗占用電設(shè)備的20%左右,因此,提高電機(jī)能效是我國可持續(xù)發(fā)展的一場持久戰(zhàn)。本文通過采訪電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域的強(qiáng)勢公司,解讀當(dāng)下電機(jī)控制技術(shù)發(fā)展趨勢。

瑞薩:散熱和噪聲問題會在將來被很好的解決

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/276350.htm

  對應(yīng)嵌入了電動機(jī)運(yùn)動控制算法程序的芯片,我認(rèn)為具有兩個發(fā)展趨勢:一方面,要在原來數(shù)字控制的基礎(chǔ)上,集成模擬器件單元(包括運(yùn)算放大器、比較器),甚至小功率驅(qū)動單元(例如Power MOSFET);另一方面,電動機(jī)運(yùn)動控制算法從軟件變化為固件,固化到芯片中。

  從運(yùn)動控制算法的角度來講,要在通用的算法基礎(chǔ)上,針對拖動和伺服等不同領(lǐng)域,開發(fā)匹配客戶規(guī)格的響應(yīng)的子方案。對于通用算法,要求適應(yīng)不同的輸出能力和輸入電源,在魯棒性、最優(yōu)控制方面達(dá)到最佳平衡點,適應(yīng)不同參數(shù)的電動機(jī)的驅(qū)動。而子方案的開發(fā),要強(qiáng)調(diào)客戶體驗,做好需求分析,最終做到零誤差匹配客戶的規(guī)格。子方案的開發(fā)即目前產(chǎn)品的延伸產(chǎn)品,它是一種服務(wù),一種軟方案。只有這樣,才能解決客戶的問題,最終形成有市場需求的方案、產(chǎn)品。

  從功率器件的角度來講,目前主要的單元器件是功率MOSFET和IGBT。對應(yīng)三相電動機(jī)的驅(qū)動,這類產(chǎn)品有一個明確的發(fā)展趨勢:即向智能功率模塊的方向發(fā)展。模塊集成了全橋驅(qū)動的主回路、功率器件的驅(qū)動電路(負(fù)責(zé)建立微控制器產(chǎn)品的輸出與功率器件控制極的輸入之間的接口)、保護(hù)電路、溫度監(jiān)控電路等。這樣的產(chǎn)品讓客戶的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計更加簡潔、更加可靠。另一方面,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,功率器件的損耗越來越低、開關(guān)速度越來越高、通流能力和過載能力越來越強(qiáng)、體積越來越小以及制造成本不斷下降都展示了業(yè)界良性發(fā)展的前景。

  瑞薩電子通用解決方案中心統(tǒng)括經(jīng)理汪韌冬:基于上述發(fā)展趨勢,電動機(jī)控制的難題:散熱和噪聲問題會隨之得到更好的解決。

  在家電領(lǐng)域,基于瑞薩RX600系列MCU,配以先進(jìn)FOC算法,開發(fā)出最新的變頻洗衣機(jī)解決方案。擁有更高效以及安靜等技術(shù)優(yōu)勢,從設(shè)計到購買,致力于以一站式的服務(wù)來解決客戶的難題。

ST:需要更好的控制、功率和模擬芯片

  技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、化趨勢發(fā)展,以前粗獷的控制技術(shù)正面臨淘汰邊緣;隨著技術(shù)提升,需要有更好的控制芯片、功率芯片、模擬芯片;在中可以包含控制芯片MCU、功率驅(qū)動芯片、功率芯片(MOS,IGBT),模擬芯片(LDO,運(yùn)放等),在中小功率的控制中功率驅(qū)動以及功率芯片已經(jīng)可以集成在一個IPM模塊中,向小型化化發(fā)展。

  意法半導(dǎo)體(ST)中國區(qū)微控制器市場部高級經(jīng)理曹錦東:電機(jī)控制技術(shù)的升級要求有更快、功能更強(qiáng)大的控制芯片,當(dāng)前 MCU 已經(jīng)向主頻更高、運(yùn)算能力更強(qiáng)大的STM32F7 (ARM Cortex-M7內(nèi)核) 200MHz以上主頻邁進(jìn)。電機(jī)核心控制實際是算法的優(yōu)劣體現(xiàn),也是所采用的控制芯片性能的體現(xiàn);算法方面會更精簡于中間變量的處理。

  STM32 系列產(chǎn)品從入門級的STM32F0(ARM Cortex M0) 到至強(qiáng)性能的STM32F7(ARM Cortex-M7)將近600個型號,整個產(chǎn)品線全面覆蓋電機(jī)的高中低端FOC矢量控制需要,不僅僅性能強(qiáng)大, 成本也更加親民.

  ST有完整的針對STM32F全系列的電機(jī)FOC 控制庫, 同時矢量控制基礎(chǔ)上增加最大電流扭矩以及弱磁控制可以有效利用電源,向節(jié)能化邁進(jìn)一大步。

  意法半導(dǎo)體工業(yè)及功率轉(zhuǎn)換產(chǎn)品部區(qū)域戰(zhàn)略項目工程中心和業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Allan LAGASCA稱,ST有很多與電機(jī)控制IP相關(guān)的專利,這些專利也支持電機(jī)控制解決方案。ST提交了與超低速電機(jī)控制相關(guān)的專利申請,例如,HFI(高頻注入),還提交了針對無刷直流電機(jī)磁鐵結(jié)構(gòu)的降噪專利申請。最新電機(jī)分析算法亮相CES消費電子展、嵌入式世界以及中國電機(jī)控制展等主要展會。營銷口號是“插轉(zhuǎn)一分鐘搞定”,這個最新算法覆蓋各種PMSM電機(jī),該算法的智能水平很高,能夠在無傳感器模式下測量FOC電機(jī)控制所需的電參數(shù)和機(jī)械參數(shù)。這個創(chuàng)新的解決方案證明,意法半導(dǎo)體在電機(jī)控制方面擁有豐富的經(jīng)驗,能夠研發(fā)切合實際的電機(jī)控制解決方案,讓工程師能夠加快研發(fā)周期,改進(jìn)因電機(jī)變化和公差而導(dǎo)致的電機(jī)控制問題。



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