電機控制系統的發展趨勢是什么?
電機控制系統的發展呈現出多方面的趨勢。
首先是行業創新與成本控制,半導體技術進步,MCU 與驅動組件普及,高效電機制造技術提升,新材料和自動控制技術應用,有效降低了電機成本,并推動創新。
其次,FOC 算法崛起,其相比傳統算法能實現更高轉矩和效率,降低噪音與轉矩脈動,為電機控制帶來新方向。
再者,集成化設計推動發展,控制 IC 與驅動 IC 集成化使電機系統控制板小型化、優化,降低成本和資源需求,助力電機小型化緊湊化。
另外,無刷直流電機和永磁同步電機因無需電刷和換向器,更高效可靠,且利用軟件控制算法運行。它們在機械結構上簡單,定子有電磁繞組,轉子為永磁體,可根據需求有不同相數,部分帶有傳感器輔助運行,也有無傳感器依靠數學模型的情況。
同時,電機正朝著高效能、小型化、低成本、高兼容性、結構簡單化發展,催生更多電機控制技術,改變市場趨勢。
在大背景下,傳統電機和控制發生改變,提出新需求。節能方面,電機體系節能是趨勢,變頻器等在多種設備中大量應用,能降低轉速和功率,提高電網功率因數,節約電能,對功率器件要求也增多。
高效方面,電機控制系統不僅是能量裝置,也是信息通道,未來是工廠系統組成和動力監控點,如西門子、ABB 電機能采集記錄狀態并實時傳輸,分布式電機控制系統可提高生產線效率和可靠性,多軸控制應用增多,電機控制系統更開放高效,且正集成化和智能化。
集成化方面,現代生產線對分布式電機控制系統需求大,電機控制產品集成化,包括電機、驅動、控制器等的集成,以及電機系統橫向和縱向集成。集成化對半導體芯片提出高可靠性、簡約設計等新要求,8 位 MCU 面臨瓶頸,32 位 MCU 應用增多。
智能化方面,電機控制向智能化發展,模糊控制等方式無需精確數學建模,魯棒性強,在交直流調速和伺服系統中效果良好。未來電機控制技術發展遵循自動控制理論,計算機技術升級,滿足多樣化需求,應研究智能化數控產品,探索自動化技術和電機技術方向。
近年來,隨著相關技術發展,電機系統智能化趨勢明顯,出現眾多新型電機和控制技術,相關研討會促進了技術分享和產業發展。