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2020.11.11 电机

前言-电机驱动器所要求的四大要点

电机和电机驱动概述

前言

Tech Web Motor“基础知识”的第一波文章为“电机驱动”的基础篇。

据统计,近年来,全世界的马达电机年生产量大约为100亿台,其功耗大约占据全世界总耗电量的50%。这一数据听上去让人觉得出乎意料,但是当我们细数一下,电脑的硬盘和光驱有冷却风扇,洗衣机、冰箱、空调、混合动力汽车等身边使用的物品中也使用了马达电机,也就能够理解为什么这一数量这么大了。另外以欧美为中心的国家明确表示将实现汽车的电动化,并将其作为解决环境问题的其中一个方法,这就表示马达电机的需求将呈强劲增长的趋势。

另一方面由于出台了与世界能源问题相关的严格的节能法规,因此如何让使用马达电机的设备实现节能是当前的重要课题。实现马达电机自身的节能化当然重要,而采用高效率的马达电机驱动或控制方法也非常重要。

如上所述马达电机可用于各种领域的各种应用系统中。因此马达电机的种类非常多,马达电机的驱动方法和控制方法也非常多。我们在Tech Web Motor基础知识“电机驱动”系列中,将对马达电机的基础知识和各种电机的驱动方法进行说明。

首先,我们来看近年来马达电机驱动器所要求的四大要点。在此部分我希望从这四点出发,谈一谈实际的马达电机驱动。

电机驱动器所要求的四大要点

①高可靠性

为了保护电机驱动器IC不受异常电压和电流的影响,电机驱动器需要具备充分的保护功能,如防止因电源电压降低而引起误动作的功能等。另外还要求搭载在电机启动时或强制停止和堵转时控制电机电流的电流限制功能,以及将故障状态输出到外部主机处理器的功能,以确保安全性。

②低功耗、高效率

为了降低电机的功耗,需要低功耗的功率元器件和驱动技术。例如通过使用自动超前角调整功能等,可在从低速旋转到高速旋转的大范围转速区间内获得非常高的效率。

③静音、低振动

对于电机工作时的噪声和振动而言,驱动波形的优化非常重要。这就需要根据各领域的用途,选择最适合各种电机磁路的激励驱动技术。比如无刷直流电机驱动器的合适激励模式(120度、150度、正弦波)、风扇电机驱动器的软启动技术、步进电机驱动器的电流衰减方式(Decay技术)等。

④控制、便利性

通过FLL(速度控制)和PLL(相位控制)实现的电机数字旋转控制技术,以及执行器要求的高精度定位控制技术等高效驱动控制算法,对于高性能电机应用系统的开发而言是不可或缺的。要求实现设计人员可轻松利用的高效驱动控制算法,比如通过将已进行硬逻辑处理的控制算法应用在驱动器IC上等。另外,驱动器IC间的兼容性可提高便利性。当在开发过程中规格发生变化时,可在不更改电机驱动控制电路板模式的情况下进行替换,这对于提高便利性而言也非常重要。

关键要点:

・全世界对马达电机的需求呈现强劲增长趋势。

・高效率的马达电机驱动和马达电机控制方法对于解决世界能源问题来说非常重要。

・马达电机驱动器要求的四大要点:“高可靠性”、“低功耗、高效率”、“静音、低振动”、“控制、便利性”

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