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高效节能将是未来电机操控开展的主旋律

电机控制是指,对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行的控制。根据不同电机的类型及电机的使用场合有不同的要求及目的。对于电机,通过电机控制,达到电机快速启动、快速响应、高效率、高转矩输出及高过载能力的

电机操控是指,对电机的发动、加快、工作、减速及中止进行的操控。依据不同电机的类型及电机的运用场合有不同的要求及意图。关于电机,通过电机操控,到达电机快速发动、快速呼应、高功率、高转矩输出及高过载才能的意图。

电机操控开展前史

最近两年,电机商场正在从运用低能效的直流电机、步进电机、通用或交流感应电机转向更高能效的无刷直流(BLDC)电机和永磁同步电机(PMSM),这一趋势构成的部分原因是政府法规强制运用契合特定世界能效分类标准(IE1、IE2及IE3)的电机,别的还在于推进高能效BLDC或PMSM电机运用所需的半导体产品价格的快速下降。

自从十七世纪初期伏特创造电池以来,人类就迎来了电气时期。在对电机的研制中,大体可以划分为四个阶段。

· 从十八世纪二十年代至十九世纪为第一阶段,电磁原理现象被发现,并且还出台了有关的规律,交流电机被研制出来 —— 电机被运用于工业领域中,并发挥着作用。

· 从二十世纪初期到七十年代为第二阶段,此刻电动机不断地生长,进入到老练期 —— 开端引入了电子操控技能和半导体驱动技能,使得变频驱动技能在运用领域中发挥着作用,趋于实用化。

· 从二十世纪七十年代到二十世纪的晚期第三阶段,计算机技能的开展速度越来越快,并且迎来了高功用驱动开展,一些驱动设备现已智能化方向开展 —— 操控体系设备也趋于程序化。

· 从二十世纪末到二十一世纪为第四阶段,多媒体技能盛行,互联网技能在各个领域遍及,就是在这样的信息技能布景下 —— 电动机开端向节能方向开展,为构建环境友好型设备奠定技能,确保电机在工作中发挥着应有的功用,并且还发挥着节省能源的作用。

电机一向都在朝着高效能、小型化、低本钱、高兼容性、结构简单化的方向开展,这催生了更多先进的电机操控技能呈现,然后不断改动着电机操控商场的开展趋势。

电机操控的开展趋势

在德国提出工业4.0,美国提出先进制作业国家战略计划,我国推进传统制作业的转型与晋级的大布景下,传统的电机和电机操控也正在产生改动,对电机操控也提出了新的需求。

节能

电机体系节能也是大势所趋,可是仅仅用高效电机替换一般电机对整个电机体系的节能作用进步并不显着,整个电机体系的节能才是真实的节能。因此,变频器、伺服、逆变器和专用电机驱动很多用在风机、泵、压缩机、升降机、电焊机、电动车电机、空调压缩机、洗衣机电机和冰箱压缩机中。

变频器是电机体系节能的主力,节能首要体现在风机、泵类的运用上,选用变频器后,可以通过下降供电频率来下降泵或风机的转速,跟着转速的下降,功率会快速下降。一起变频器一般选用交-直-交变频供电的方法,交流异步电机吸收滞后的无功功率,通过变频器供电,对电网而言,功率因数也有了必定进步,整体上节省了一部分电网输电进程中损耗的电能。

变频器、伺服驱动、逆变器和专用操控器中的IPM模块、IGBT和MOSFET对节能降耗起到关键性作用。这些功率器材要求也越来越多,比如要求更低的产品本钱、更紧凑的封装标准、更好的散热功用,对功率器材的多样化也提出要求,比如低功耗器材、紧凑规划的大功率器材、低压大功率器材、大电流高电压器材等等。

高效

电机操控体系不可是改换和传送能量的设备,也是传递和交流信息的通道,未来的工业电机体系不仅仅是一个执行机构,一起也会是整个工厂体系的一个有机组成部分和动力运用监控点。现在西门子、ABB出产的一些电机,可以自动的收集和记载电机内的电压、电流、温升、振动等状况改动,并通过以太网将数据实时的送到操控中心,以供对电机的工作状况进行检测和缺点确诊,使操作员不论身在何处均可访问参数、状况和确诊信息,并可进行参数设置,然后进步功率。

近几年被广泛运用的分布式电机操控体系可提供一套模块化解决计划,使机器能高效工作,进步出产线的工作功率及牢靠性。有些电机驱动的操控,在规划上一起考虑了多种电机兼容,可以适用异步电机和永磁同步电机的矢量操控,有用削减用户库存,无需考虑电机类型兼容问题,也是归于高效工作的体现。

别的,独自机械设备中电机的轴数正变得更多,多轴操控越来越多的运用在包装机械、电子组装机械、食物饮料机械、机械手和印刷机械中。为了满意小批量、定制化和柔性化的加工需求,活络的调整电机操控的轴数,电机操控体系愈加敞开,可以重复编程,愈加高效。

一起,电机操控正朝着集成化和智能化趋势开展。

集成化

现代工厂的出产线正变得越来越杂乱,比如轿车制作、包装、食物饮料、仓储物流等产线需求运用成百上千个变频器、伺服和电机来操控物料活动,这些产线对分布式电机操控体系需求量比较大。

电机操控体系的分布式一起意味着电机操控产品的集成化,比如电机和电机驱动的集成,电机操控器和PLC的集成,电机操控器和驱动的集成。电机、电机驱动及其操控体系的高度集成化,与传统电力传动体系比较,它们体积更小、重量更轻、功率密度更高。

集成的概念不仅仅停留在电机、电机驱动和电机操控器,还包括整个电机体系的集成:第一个层面是横向集成,包括电机操控器、电机驱动、电机和减速机的集成;第二个层面是纵向集成,是将电机体系归入到整个工业操控体系。

就现在的开展看,更多的操控功用将集成到电机操控一体化中,趋向运用更高集成度的操控计划,这些计划比传统分立器材计划更有助下降整体物料单(BOM)本钱、削减计划占位面积,并使体系计划更轻、更高能效及更牢靠。电机操控的集成化趋势使客户对电机操控MCU、FPGA和DSP的要求越来越高。

在这个趋势中,对半导体芯片的要求将是高牢靠性、精约规划及功用集成、小型化、宽温度规划等多项新要求。一起要求半导体芯片厂商也能供应集成的解决计划,在单颗芯片中集成更多的功用、I/O、驱动、操控算法以及工业以太网模块等。

8位MCU因为价格便宜、功用安稳、运用规划极为广泛,8位MCU在变频器操控、伺服电机操控、电力与动力监控,越来越多的以太网运用等现代工业环境下遇到了瓶颈。别的,32位MCU价格在进一步的走低,8位MCU和32位MCU的价格差异在缩小,所以未来的电机操控体系会用到越来越多的32位MCU。
智能化

除此之外,电机操控也在向智能化开展。智能化操控在许多的运用领域都获得运用,并获得杰出的操控作用。例如:含糊操控、神经网络操控、学习操控和居于专家体系的操控等。

这些操控方法最大的长处是:无需被控目标进行准确的数学建模,并且具有很强的鲁棒性,十分合适操控电机这种非线性、变参数目标。比较老练的有含糊操控,它不需求操控目标准确的数学模型,能克服非线性等要素的影响,对被控目标参数改变具有较强的鲁棒性。现在,含糊操控现已在交直流调速体系中和伺服体系中获得很好的作用。

从未来的电机操控技能开展状况来看,因为体系的工作遵从了自动操控理论,计算机技能在运用领域中也完成了晋级,满意了多样化的需求。关于智能化的数控产品进行研究,深化探究自动化技能,了解电机技能的开展方向。

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