高效節能將是未來(lái)電機控制發(fā)展的主旋律
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電機控制是指，對電機的啟動(dòng)、加速、運轉、減速及停止進(jìn)行的控制。根據不同電機的類(lèi)型及電機的使用場(chǎng)合有不同的要求及目的。對于電機，通過(guò)電機控制，達到電機快速啟動(dòng)、快速響應、高效率、高轉矩輸出及高過(guò)載能力的目的。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202003/411023.htm電機控制發(fā)展歷史
最近兩年，電機市場(chǎng)正在從使用低能效的直流電機、步進(jìn)電機、通用或交流感應電機轉向更高能效的無(wú)刷直流(BLDC)電機和永磁同步電機(PMSM)，這一趨勢構成的部分原因是政府法規強制使用符合特定國際能效分類(lèi)規范(IE1、IE2及IE3)的電機，另外還在于推動(dòng)高能效BLDC或PMSM電機應用所需的半導體產(chǎn)品價(jià)格的快速下降。
自從十七世紀初期伏特發(fā)明電池以來(lái)，人類(lèi)就迎來(lái)了電氣時(shí)期。在對電機的研發(fā)中，大體可以劃分為四個(gè)階段。
· 從十八世紀二十年代至十九世紀為第一階段，電磁原理現象被發(fā)現，而且還出臺了有關(guān)的法則，交流電機被研發(fā)出來(lái) —— 電機被應用于工業(yè)領(lǐng)域中，并發(fā)揮著(zhù)作用。
· 從二十世紀初期到七十年代為第二階段，此時(shí)電動(dòng)機不斷地成長(cháng)，進(jìn)入到成熟期 —— 開(kāi)始引入了電子控制技術(shù)和半導體驅動(dòng)技術(shù)，使得變頻驅動(dòng)技術(shù)在應用領(lǐng)域中發(fā)揮著(zhù)作用，趨于實(shí)用化。
· 從二十世紀七十年代到二十世紀的末期第三階段，計算機技術(shù)的發(fā)展速度越來(lái)越快，而且迎來(lái)了高性能驅動(dòng)發(fā)展，一些驅動(dòng)裝置已經(jīng)智能化方向發(fā)展 —— 控制系統裝置也趨于程序化。
· 從二十世紀末到二十一世紀為第四階段，多媒體技術(shù)盛行，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域普及，就是在這樣的信息技術(shù)背景下 —— 電動(dòng)機開(kāi)始向節能方向發(fā)展，為構建環(huán)境友好型設備奠定技術(shù)，保證電機在運行中發(fā)揮著(zhù)應有的性能，而且還發(fā)揮著(zhù)節約能源的作用。
電機一直都在朝著(zhù)高效能、小型化、低成本、高兼容性、結構簡(jiǎn)單化的方向發(fā)展，這催生了更多先進(jìn)的電機控制技術(shù)出現，從而不斷改變著(zhù)電機控制市場(chǎng)的發(fā)展趨勢。
電機控制的發(fā)展趨勢
在德國提出工業(yè)4.0，美國提出先進(jìn)制造業(yè)國家戰略方案，我國推動(dòng)傳統制造業(yè)的轉型與升級的大背景下，傳統的電機和電機控制也正在發(fā)生改變，對電機控制也提出了新的需求。
節能
電機體系節能也是大勢所趨，但是僅僅用高效電機替換一般電機對整個(gè)電機體系的節能效果提高并不明顯，整個(gè)電機體系的節能才是真正的節能。因而，變頻器、伺服、逆變器和專(zhuān)用電機驅動(dòng)大量用在風(fēng)機、泵、壓縮機、升降機、電焊機、電動(dòng)車(chē)電機、空調壓縮機、洗衣機電機和冰箱壓縮機中。
變頻器是電機體系節能的主力，節能首要表現在風(fēng)機、泵類(lèi)的運用上，選用變頻器后，能夠經(jīng)過(guò)下降供電頻率來(lái)下降泵或風(fēng)機的轉速，跟著(zhù)轉速的下降，功率會(huì )快速下降。同時(shí)變頻器一般選用交-直-交變頻供電的方式，溝通異步電機吸收滯后的無(wú)功功率，經(jīng)過(guò)變頻器供電，對電網(wǎng)而言，功率因數也有了一定提高，總體上節約了一部分電網(wǎng)輸電進(jìn)程中損耗的電能。
變頻器、伺服驅動(dòng)、逆變器和專(zhuān)用操控器中的IPM模塊、IGBT和MOSFET對節能降耗起到關(guān)鍵性效果。這些功率器材要求也越來(lái)越多，比方要求更低的產(chǎn)品成本、更緊湊的封裝尺度、更好的散熱功用，對功率器材的多樣化也提出要求，比方低功耗器材、緊湊規劃的大功率器材、低壓大功率器材、大電流高電壓器材等等。
高效
電機控制系統不但是變換和傳送能量的裝置，也是傳遞和溝通信息的通道，未來(lái)的工業(yè)電機體系不僅僅是一個(gè)執行機構，同時(shí)也會(huì )是整個(gè)工廠(chǎng)體系的一個(gè)有機組成部分和動(dòng)力運用監控點(diǎn)?，F在西門(mén)子、ABB生產(chǎn)的一些電機，能夠主動(dòng)的采集和記錄電機內的電壓、電流、溫升、振蕩等狀況改變，并經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)將數據實(shí)時(shí)的送到操控中心，以供對電機的運轉狀況進(jìn)行檢測和毛病診斷，使操作員不管身在何處均可拜訪(fǎng)參數、狀況和診斷信息，并可進(jìn)行參數設置，從而提高效率。
近幾年被廣泛應用的分布式電機控制系統可提供一套模塊化解決方案，使機器能高效運轉，提高生產(chǎn)線(xiàn)的運轉效率及可靠性。有些電機驅動(dòng)的控制，在設計上同時(shí)考慮了多種電機兼容，能夠適用異步電機和永磁同步電機的矢量控制，有效減少用戶(hù)庫存，無(wú)需考慮電機類(lèi)型兼容問(wèn)題，也是屬于高效運轉的表現。
另外，單獨機械設備中電機的軸數正變得更多，多軸操控越來(lái)越多的運用在包裝機械、電子拼裝機械、食物飲料機械、機械手和印刷機械中。為了滿(mǎn)足小批量、定制化和柔性化的加工需求，靈敏的調整電機操控的軸數，電機控制體系愈加開(kāi)放，能夠重復編程，更加高效。
同時(shí)，電機控制正朝著(zhù)集成化和智能化趨勢發(fā)展。
集成化
現代工廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)正變得越來(lái)越復雜，比方汽車(chē)制造、包裝、食物飲料、倉儲物流等產(chǎn)線(xiàn)需要運用成百上千個(gè)變頻器、伺服和電機來(lái)控制物料活動(dòng)，這些產(chǎn)線(xiàn)對分布式電機控制系統需求量比較大。
電機控制系統的分布式同時(shí)意味著(zhù)電機控制產(chǎn)品的集成化，比方電機和電機驅動(dòng)的集成，電機控制器和PLC的集成，電機控制器和驅動(dòng)的集成。電機、電機驅動(dòng)及其控制系統的高度集成化，與傳統電力傳動(dòng)體系比較，它們體積更小、分量更輕、功率密度更高。
集成的概念不僅僅停留在電機、電機驅動(dòng)和電機控制器，還包含整個(gè)電機體系的集成：第一個(gè)層面是橫向集成，包含電機控制器、電機驅動(dòng)、電機和減速機的集成；第二個(gè)層面是縱向集成，是將電機體系歸入到整個(gè)工業(yè)控制體系。
就目前的發(fā)展看，更多的控制功能將集成到電機控制一體化中，趨向使用更高集成度的控制方案，這些方案比傳統分立器件方案更有助降低總體物料單(BOM)成本、減少方案占位面積，并使系統方案更輕、更高能效及更可靠。電機控制的集成化趨勢使客戶(hù)對電機控制MCU、FPGA和DSP的要求越來(lái)越高。
在這個(gè)趨勢中，對半導體芯片的要求將是高可靠性、簡(jiǎn)約設計及功能集成、小型化、寬溫度范圍等多項新要求。同時(shí)要求半導體芯片廠(chǎng)商也能供給集成的解決方案，在單顆芯片中集成更多的功用、I/O、驅動(dòng)、操控算法以及工業(yè)以太網(wǎng)模塊等。
除此之外，電機控制也在向智能化發(fā)展。智能化控制在許多的應用領(lǐng)域都獲得應用，并獲得良好的控制效果。例如：模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制、學(xué)習控制和居于專(zhuān)家系統的控制等。
這些控制方式最大的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)需被控對象進(jìn)行精確的數學(xué)建模，而且具有很強的魯棒性，非常適合控制電機這種非線(xiàn)性、變參數對象。比較成熟的有模糊控制，它不需要控制對象精確的數學(xué)模型，能克服非線(xiàn)性等因素的影響，對被控對象參數變化具有較強的魯棒性。目前，模糊控制已經(jīng)在交直流調速系統中和伺服系統中取得很好的效果。
從未來(lái)的電機控制技術(shù)發(fā)展情況來(lái)看，由于系統的運行遵循了自動(dòng)控制理論，計算機技術(shù)在應用領(lǐng)域中也實(shí)現了升級，滿(mǎn)足了多樣化的需求。對于智能化的數控產(chǎn)品進(jìn)行研究，深入探索自動(dòng)化技術(shù)，了解電機技術(shù)的發(fā)展方向。
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