作者:何國祥
英飛凌科技大中華區
安全互聯繫統事業部
高級主任工程師
隨著“雙碳”、“減排”越來越受重視,作為耗電大戶的電機控制系統應用正朝著高效化、高頻化、小型化、智能化方向發展,受可靠性、可維護性、用戶體驗影響,BLDC/PMSM/SRM電機將持續替換有刷電機,市占率將進一步提升。
電機控制系統能效提升的關鍵在於“一升一降”,一升是指從提升電機FOC控制算法在高/中/低速的PWM調製及載波頻率自適應控制策略,一降是指儘可能地降低功率器件開/關所帶來的損耗以及待機功耗。
電機更高效,就要求MCU算力更強 ,ADC採樣速度更快,集成多路軌對軌模擬運放、比較器、門級驅動。電機更智能,則要求MCU具備雙核或多核,其中一個內核用於電機控制,其他內核用於深度機器學習及AI 辨識算法,通過分析當前電機系統長時間運行電流波形數據,自適應優化電機控制參數,降低動態損耗,提升整機效率,為產品全生命周期保駕護航。
通過深度機器學習,AI辨識算法可以在一定程度上提升電機控制系統運行效率,那應該如何獲取對應的樣本呢?通過英飛凌AIROC™ Wi-Fi將電機控制系統連接上網,通過OPTIGA™ Trust M加密之後,傳給電機控制系統遠程AI服務器,通過對諸多樣本歷史數據學習及分析,給出更優的控制策略,再回傳給電機控制系統,進一步優化產品全生命周期性能,同時也為客戶在電機系統功能疊代設計提供相應的數據支持。
針對電機控制不同應用場景,英飛凌的解決方案從MCU平台(XMC™ 7000 / PSOC™ 4500H / PSOC™ 4 / IMOTION™)到門級驅動(EiceDRIVER™ 6ED/2ED系列),以及功率器件(CoolSiC™ /IGBT/MOSFET/IPM)一應俱全,提供一站式選型及提供完整的高效量產方案,並提供功率器件溫升仿真模擬,從設計源頭確保產品安全可靠。
在家電應用領域,英飛凌有長達40年的變頻電機控制經驗,針對全直流空調、變頻冰箱及冷櫃、變頻波輪及滾筒(BLDC/DD)洗衣機、變頻吊扇及風機、高速吹風筒、掃地機器人、變頻水泵等電機控制領域,提供一站式量產級方案。FOC 矢量控制算法是電機控制的核心,英飛凌不僅實現了實時電機參數測量、實時電機溫升檢測、自適應載波控制、自適應電流啟動、無定位預閉環啟動、高頻注入啟動等電機底層控制算法,而且在系統級實現了不平衡檢測、智能電子稱重、不停機正反轉、逆風1000 RPM啟動 等特色算法。客戶只需修改電機及系統保護參數 , 即可快速將電機運行起來,再融入個性化的產品控制邏輯策略,即可完成一個全新且可靠的產品研發,方便快速占領市場。
在工業應用領域,伺服系統的高精準度及高快速響應正好符合現代化工廠的需求,這將會促使伺服行業在未來一段時間內爆發,英飛凌 XMC™ 7000 系列 MCU 、XENSIV™磁傳感器、電流傳感器、3D TOF 測距傳感器將助力伺服系統能效進一步提升。
在6月17日由AspenCore主辦的2022全球MCU生態發展大會上,英飛凌科技大中華區安全互聯繫統事業部技術市場總監翁偉鈿發表了“IoT時代新型應用給MCU技術和生態帶來的機遇與挑戰”主題演講,並重點介紹了三種面向細分市場的MCU解決方案。
同一天,在2022電機驅動與控制論壇上,英飛凌科技大中華區安全互聯繫統事業部高級主任工程師何國祥以“雙碳”、“減排”大背景下的電機控制系統能效提升思考為主題,解讀了電機控制系統能效發展趨勢、電機控制系統半導體需求發展趨勢。
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