在電機應用領(lǐng)域實(shí)現“擁有成本”的最小化利用先進(jìn)的電機控制產(chǎn)品實(shí)現節能

　　在工業(yè)化國家，電機的耗電量占電能消耗總量的一半以上，分別占工業(yè)電能消耗量的三分之二和居民電能消耗量的大約四分之一。因此，提高電機的效率可以節省大量能源，并大幅降低運行成本。正因如此，在電機驅動(dòng)設計中，應將能源效率作為主要考慮因素，而不是像通常那樣只關(guān)心“電機的價(jià)格是多少”。

　　新一代微控制器可以提高無(wú)刷直流電機(BLDC)、永磁同步交流電機(PMSM)和交流感應電機控制的能源效率，對全面降低能耗做出重要貢獻。

　　電機的擁有成本主要是用電成本。在其整個(gè)壽命周期內，用電成本在電機總成本中所占比例超過(guò)90%，初始購置成本和維護成本僅占10%。據美國能源部(DOE)提供的數據，如果電機每年運行的時(shí)間超過(guò)4,000小時(shí)，那么采用能效提高4~6%的電機，兩年中節省的電能，就可以收回因采用高效電機而增加的成本。例如，常規200W BLDC電機的價(jià)格大約為100歐元，大約比能效較低的同等規格的有刷電機高出30%。即使不可能更換現有電機，或者更換現有電機需要極大的投資，優(yōu)化驅動(dòng)控制器和/或算法也能起到提高能效的作用。

　　在常規工廠(chǎng)中，電機消耗的電能大約占電能消耗總量的三分之二。為了提高電機的效率，降低運行成本，需要對特定因素進(jìn)行考慮。主要因素包括：選擇高效電機;選擇功率合適的電機;選擇適當的電機技術(shù);使用適當的控制算法。

　　在電機負載低于其額定負載的40%時(shí)，效率會(huì )大幅下降。因此，選擇功率合適的電機，對降低運行成本非常重要。選擇電機功率的依據是，使電機的負載系數保持在65%至100%之間。通常的做法是選擇額定功率大于實(shí)際所需功率的電機，結果導致了電機運行的低效率。

　　在購置成本、控制設計、運行成本和能效等方面，有刷直流電機、無(wú)刷直流電機、步進(jìn)電機或交流感應電機等不同電機技術(shù)各有優(yōu)勢。應用中采用的電機控制方式(圖1)對能效具有重大影響。步進(jìn)電機和有刷直流電機的購置成本低，控制電路簡(jiǎn)單，因此被廣泛應用于低功率應用中。但是步進(jìn)電機和有刷直流電機的能效較低，因此運行成本較高。利用BLDC、PMSM和交流感應電機，并采用在優(yōu)化微控制器上運行的強大的電機控制算法，可以構建能效最高的解決方案。對于各種無(wú)刷電機，存在很多可供使用的電機控制系統算法—包括梯形波控制、正弦波控制和磁場(chǎng)定向控制(FOC)等。