在電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“擁有成本”的最小化利用先進(jìn)的電機(jī)控制產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)節(jié)能

　　在工業(yè)化國家，電機(jī)的耗電量占電能消耗總量的一半以上，分別占工業(yè)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(jī)的效率可以節(jié)省大量能源，并大幅降低運(yùn)行成本。正因如此，在電機(jī)驅(qū)動設(shè)計中，應(yīng)將能源效率作為主要考慮因素，而不是像通常那樣只關(guān)心“電機(jī)的價格是多少”。

　　新一代微控制器可以提高無刷直流電機(jī)(BLDC)、永磁同步交流電機(jī)(PMSM)和交流感應(yīng)電機(jī)控制的能源效率，對全面降低能耗做出重要貢獻(xiàn)。

　　電機(jī)的擁有成本主要是用電成本。在其整個壽命周期內(nèi)，用電成本在電機(jī)總成本中所占比例超過90%，初始購置成本和維護(hù)成本僅占10%。據(jù)美國能源部(DOE)提供的數(shù)據(jù)，如果電機(jī)每年運(yùn)行的時間超過4,000小時，那么采用能效提高4~6%的電機(jī)，兩年中節(jié)省的電能，就可以收回因采用高效電機(jī)而增加的成本。例如，常規(guī)200W BLDC電機(jī)的價格大約為100歐元，大約比能效較低的同等規(guī)格的有刷電機(jī)高出30%。即使不可能更換現(xiàn)有電機(jī)，或者更換現(xiàn)有電機(jī)需要極大的投資，優(yōu)化驅(qū)動控制器和/或算法也能起到提高能效的作用。

　　在常規(guī)工廠中，電機(jī)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(jī)的效率，降低運(yùn)行成本，需要對特定因素進(jìn)行考慮。主要因素包括：選擇高效電機(jī);選擇功率合適的電機(jī);選擇適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)技術(shù);使用適當(dāng)?shù)目刂扑惴ā?/p>

　　在電機(jī)負(fù)載低于其額定負(fù)載的40%時，效率會大幅下降。因此，選擇功率合適的電機(jī)，對降低運(yùn)行成本非常重要。選擇電機(jī)功率的依據(jù)是，使電機(jī)的負(fù)載系數(shù)保持在65%至100%之間。通常的做法是選擇額定功率大于實(shí)際所需功率的電機(jī)，結(jié)果導(dǎo)致了電機(jī)運(yùn)行的低效率。

　　在購置成本、控制設(shè)計、運(yùn)行成本和能效等方面，有刷直流電機(jī)、無刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或交流感應(yīng)電機(jī)等不同電機(jī)技術(shù)各有優(yōu)勢。應(yīng)用中采用的電機(jī)控制方式(圖1)對能效具有重大影響。步進(jìn)電機(jī)和有刷直流電機(jī)的購置成本低，控制電路簡單，因此被廣泛應(yīng)用于低功率應(yīng)用中。但是步進(jìn)電機(jī)和有刷直流電機(jī)的能效較低，因此運(yùn)行成本較高。利用BLDC、PMSM和交流感應(yīng)電機(jī)，并采用在優(yōu)化微控制器上運(yùn)行的強(qiáng)大的電機(jī)控制算法，可以構(gòu)建能效最高的解決方案。對于各種無刷電機(jī)，存在很多可供使用的電機(jī)控制系統(tǒng)算法—包括梯形波控制、正弦波控制和磁場定向控制(FOC)等。