在電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“擁有成本”的最小化利用先進(jìn)的電機(jī)控制產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)節(jié)能

　　塊交換控制

　　梯形控制或塊交換也被稱為六步控制(圖1a)，是最簡單、能效也最低的控制方法。在六步換向的每一步中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路均在兩個(gè)繞組間提供電流通路，而斷開電機(jī)的第三相。這種方法會(huì)產(chǎn)生扭矩脈動(dòng)，使電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲和機(jī)械磨損，降低電機(jī)的伺服性能，從而限制了電機(jī)的性能。無刷電機(jī)控制需要知道轉(zhuǎn)子的位置，并提供電機(jī)換向機(jī)制。一般采用霍爾效應(yīng)傳感器來感應(yīng)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置，而這會(huì)需要較多的接線，成本也較高。無傳感器BLDC控制不需要霍爾傳感器，而采用電機(jī)的反電動(dòng)勢來估算轉(zhuǎn)子的位置。對(duì)于低成本變速應(yīng)用(如風(fēng)扇和泵類)而言，無傳感器控制是一種重要的控制方法。在采用BLDC電機(jī)時(shí)，冰箱和空調(diào)壓縮機(jī)也需要采用無傳感器控制。

　　簡易正弦波控制

　　簡易正弦波控制是正弦波控制方法的一種，這種方法可以消除了塊交換(圖1b)中存在的一些問題?？刂破饕云交兓碾娏黩?qū)動(dòng)電機(jī)的三個(gè)繞組，消除了扭矩波動(dòng)問題，使電機(jī)平滑地轉(zhuǎn)動(dòng)。但是，正弦波換向的根本弱點(diǎn)在于，它試圖利用基本的比例積分(PI)控制算法來控制隨時(shí)間變化的電機(jī)電流，而沒有考慮不同相位之間的相互影響。結(jié)果，在電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不同相位之間的相互影響會(huì)造成電機(jī)性能的下降。

　　磁場定向控制(FOC)

　　在電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，簡易正弦波換向可以使電機(jī)平滑地轉(zhuǎn)動(dòng);但在高速情況下，效率不高。塊交換在電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率較高，但在低速時(shí)會(huì)造成扭矩波動(dòng)。正因如此，F(xiàn)OC應(yīng)運(yùn)而生。FOC在低速和高速兩種情況下都能達(dá)到最佳控制效果(圖1c)。利用FOC控制，可以將電機(jī)的效率提高到95%，并降低功耗和噪聲，提供優(yōu)異的扭矩動(dòng)態(tài)性能，從而使逆變器的效率更高，所需的功率級(jí)更小，提供相同扭矩所需的電機(jī)尺寸更小。

　　FOC算法消除了時(shí)間和速度之間的相互依賴，支持對(duì)磁通和扭矩分別單獨(dú)實(shí)施直接控制，其實(shí)現(xiàn)方法是利用被稱為Clarke和Park變換的數(shù)學(xué)公式，以數(shù)學(xué)方法將電機(jī)的電氣狀態(tài)轉(zhuǎn)換到不隨時(shí)間變化的二維旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中。FOC既可用于交流感應(yīng)電機(jī)和無刷直流電機(jī)控制，提高它們的效率和性能，也可以用于對(duì)現(xiàn)有電機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有電機(jī)的控制。

　　各種節(jié)能的電機(jī)控制方法

　　為了實(shí)施各種創(chuàng)新的電機(jī)控制概念，需要采用優(yōu)化的微控制器架構(gòu)以及易于使用的工具。英飛凌不僅提供功能強(qiáng)大的8位、16位和32位微控制器(圖2)，而且還提供包含相關(guān)工具鏈的完整解決方案。此外，英飛凌還提供種類眾多的應(yīng)用套件組合，方便高效電機(jī)控制硬件和軟件解決方案的評(píng)估和實(shí)施。根據(jù)不同應(yīng)用需要，英飛凌可提供門類齊全的8位、16位和32位MCU，運(yùn)算速度最高可達(dá)400 MIPS。

　　XC800 MCU采用流行的8051 CPU，配有4KB至64 KB閃存、10位高速ADC、PWM單元和20至64引腳封裝，提供各種可擴(kuò)展的解決方案。此外，XC886、XC878和XC888系列產(chǎn)品還配有16位矢量計(jì)算機(jī)，支持FOC。對(duì)于8位MCU而言，這在業(yè)內(nèi)尚屬首例。利用矢量計(jì)算機(jī)，只需利用大約一半的CPU容量就可以執(zhí)行FOC，這在業(yè)內(nèi)也是獨(dú)一無二的。XC800 MCU是實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化的高能效低端驅(qū)動(dòng)(如風(fēng)扇、泵類、電器和空調(diào)等)的理想產(chǎn)品。