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先进节能直流无刷电机控制器

导读: 节能减排的议题在国际舞台中不断地受到重视,其目的就是为了防止环境污染继续恶化、改善气候剧烈变动,以及在地球有限资源情况下订定条款并相互约束。在普通消费者看来,节能减排无非就是随手关闭电源,或搭乘公共交通系统,以便减少资源的浪费及实现资源回收再利用等目的。

  节能减排的议题在国际舞台中不断地受到重视,其目的就是为了防止环境污染继续恶化、改善气候剧烈变动,以及在地球有限资源情况下订定条款并相互约束。在普通消费者看来,节能减排无非就是随手关闭电源,或搭乘公共交通系统,以便减少资源的浪费及实现资源回收再利用等目的。但是除了这些随手可以实现的动作之外,另一个根本问题就是如何提高能源使用效率。美国 EPRI就曾指出,全球电机所耗费的金额一年高达950亿美金,占了所有电力51%;其次是照明19%,冷却/供暖16%, IT 14%。

  无论是工业、家庭还是商业用电,电机所消耗的能源都占有很高的比例。以中国台湾2007年的工业用电为1172亿度为例,电机用电约820亿度,占了总体用电的70%。如果改善电机系统的输出、输入功率比,就可以提高用电效率。

  所以各个国家或者地区都针对电机及照明这两大类有关产品提出改进计划。

 

  表1 各国对电机和照明产品的改进计划

  

 

  家庭用电大约可分为电源转换输出(灯、电视)及电机驱动(冰箱、洗衣机、冷气、风扇、吸尘器等)这两大类,其中电机驱动所消耗的电力占家庭用电的70%。根据台湾工程研究院的数据,如果电机效率提升10%,一年约可节省100亿度的电量,相当一座大中型核能发电站所发的电量。若再以全球一年的发电量约为20兆度来计算(在中国1兆是1万亿),可以节省2兆度的用电量。这个惊人的数字等同于两百座中大型核电站的电量。而且在能源法规及环保议题带动下,产业、产品升级已是维持经济持续发展的必要条件。

 

  

  图1

 

  当今家电产品的驱动电机分为交流电机、直流电机两类;直流电机又分为直流有刷及无刷电机。由于材料科学的进步,直流无刷电机(BLDC 或 PMSM)的研发及生产近期有相当大的突破。直流无刷电机具有安静、无噪声、免维护保养、寿命长、体积小的特性及优点;尤其是高效输入/输出比,在节能及环保方面均有优异表现。

  直流无刷电机在技术层面以及进入门槛的要求都比其他电机(如交流、直流有刷)更高,因此拥有较高的附加值;同时在面临能源短缺及环保要求双重压力下,高效率环保产品自然成了追求的目标,而采用直流无刷电机设计的产品轻松符合以上要求。

 

  

 

  直流无刷电机控制驱动上可采用方波驱动(Trapezoidal Control)或磁通正弦PWM驱动两种控制系统算法。其中,磁通正弦驱动备受业界嘱目。

 

  

  磁图2

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