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电机控制:节能、高效、精控将进一步显现

作者:王莹 叶雷 时间:2015-07-08 来源:电子产品世界 收藏
编者按:不久前,我国发布《中国制造2025》宏伟战略,主题之一是智能工厂、智能制造将引领制造业的变革,因此对电机、伺服系统的需求将会大增,尤其是多轴控制和精确位置、电流控制的高端电机;同时,环保和节能/绿色能源是我国七大新兴战略型产业之一,而电机的能耗占用电设备的20%左右,因此,提高电机能效是我国可持续发展的一场持久战。本文通过采访电机控制技术领域的强势公司,解读当下电机控制技术发展趋势。

瑞萨:散热和噪声问题会在将来被很好的解决

本文引用地址://www.cghlg.com/article/276350.htm

  对应嵌入了电动机运动控制算法程序的芯片,我认为具有两个发展趋势:一方面,要在原来数字控制的基础上,集成模拟器件单元(包括运算放大器、比较器),甚至小功率驱动单元(例如Power MOSFET);另一方面,电动机运动控制算法从软件变化为固件,固化到芯片中。

  从运动控制算法的角度来讲,要在通用的算法基础上,针对拖动和伺服等不同领域,开发匹配客户规格的响应的子方案。对于通用算法,要求适应不同的输出能力和输入电源,在鲁棒性、最优控制方面达到最佳平衡点,适应不同参数的电动机的驱动。而子方案的开发,要强调客户体验,做好需求分析,最终做到零误差匹配客户的规格。子方案的开发即目前产品的延伸产品,它是一种服务,一种软方案。只有这样,才能解决客户的问题,最终形成有市场需求的方案、产品。

  从功率器件的角度来讲,目前主要的单元器件是功率MOSFET和IGBT。对应三相电动机的驱动,这类产品有一个明确的发展趋势:即向智能功率模块的方向发展。模块集成了全桥驱动的主回路、功率器件的驱动电路(负责建立微控制器产品的输出与功率器件控制极的输入之间的接口)、保护电路、温度监控电路等。这样的产品让客户的硬件设计和软件设计更加简洁、更加可靠。另一方面,随着电力电子技术的发展,功率器件的损耗越来越低、开关速度越来越高、通流能力和过载能力越来越强、体积越来越小以及制造成本不断下降都展示了业界良性发展的前景。

  瑞萨电子通用解决方案中心统括经理汪韧冬:基于上述发展趋势,电动机控制的难题:散热和噪声问题会随之得到更好的解决。

  在家电领域,基于瑞萨RX600系列MCU,配以先进FOC算法,开发出最新的变频洗衣机解决方案。拥有更高效以及安静等技术优势,从设计到购买,致力于以一站式的服务来解决客户的难题。

ST:需要更好的控制、功率和模拟芯片

  技术正在向智能化、网络化、集成化、化趋势发展,以前粗犷的控制技术正面临淘汰边缘;随着技术提升,需要有更好的控制芯片、功率芯片、模拟芯片;在中可以包含控制芯片MCU、功率驱动芯片、功率芯片(MOS,IGBT),模拟芯片(LDO,运放等),在中小功率的控制中功率驱动以及功率芯片已经可以集成在一个IPM模块中,向小型化化发展。

  意法半导体(ST)中国区微控制器市场部高级经理曹锦东:电机控制技术的升级要求有更快、功能更强大的控制芯片,当前 MCU 已经向主频更高、运算能力更强大的STM32F7 (ARM Cortex-M7内核) 200MHz以上主频迈进。电机核心控制实际是算法的优劣体现,也是所采用的控制芯片性能的体现;算法方面会更精简于中间变量的处理。

  STM32 系列产品从入门级的STM32F0(ARM Cortex M0) 到至强性能的STM32F7(ARM Cortex-M7)将近600个型号,整个产品线全面覆盖电机的高中低端FOC矢量控制需要,不仅仅性能强大, 成本也更加亲民.

  ST有完整的针对STM32F全系列的电机FOC 控制库, 同时矢量控制基础上增加最大电流扭矩以及弱磁控制可以有效利用电源,向节能化迈进一大步。

  意法半导体工业及功率转换产品部区域战略项目工程中心和业务发展总监Allan LAGASCA称,ST有很多与电机控制IP相关的专利,这些专利也支持电机控制解决方案。ST提交了与超低速电机控制相关的专利申请,例如,HFI(高频注入),还提交了针对无刷直流电机磁铁结构的降噪专利申请。最新电机分析算法亮相CES消费电子展、嵌入式世界以及中国电机控制展等主要展会。营销口号是“插转一分钟搞定”,这个最新算法覆盖各种PMSM电机,该算法的智能水平很高,能够在无传感器模式下测量FOC电机控制所需的电参数和机械参数。这个创新的解决方案证明,意法半导体在电机控制方面拥有丰富的经验,能够研发切合实际的电机控制解决方案,让工程师能够加快研发周期,改进因电机变化和公差而导致的电机控制问题。



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