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    在電機應用領域實現“擁有成本”的最小化利用先進的電機控制產品實現節能

    作者:Josef Limmer 英飛凌科技股份公司微控制器產品營銷經理時間:2010-06-30來源:電子產品世界收藏

      在工業化國家,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心“電機的價格是多少”。

    本文引用地址:http://www.me-unplugged.com/article/110442.htm

      新一代微控制器可以提高無刷直流電機(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。在其整個壽命周期內,用電成本在電機總成本中所占比例超過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間超過4,000小時,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,優化驅動控制器和/或算法也能起到提高能效的作用。

      在常規工廠中,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;使用適當的控制算法。

      在電機負載低于其額定負載的40%時,效率會大幅下降。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、無刷直流電機、步進電機或交流感應電機等不同電機技術各有優勢。應用中采用的電機控制方式(圖1)對能效具有重大影響。步進電機和有刷直流電機的購置成本低,控制電路簡單,因此被廣泛應用于低功率應用中。但是步進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、正弦波控制和磁場定向控制(FOC)等。

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