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FPGA助工業(yè)電機節(jié)能增效

作者: 時間:2009-08-27 來源:中國電子報 收藏

  在美國,工業(yè)應用領域AC電機所用的電能占全國的2/3以上。在許多應用中,AC電機或被關斷或以全速運作,而通過為電機添加變速控制功能,就能夠在標準開啟/關斷控制下實現(xiàn)顯著節(jié)能。用混合信號來實現(xiàn)高效率AC電機控制系統(tǒng),可大幅降低電機的功耗。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/97540.htm

  電機無處不在

  今天,電機用于各類應用中,然而,很少有人意識到電機在使用中對環(huán)境帶來怎樣的影響。專家估計,在美國,電機所消耗的電能約占總發(fā)電量的50%。從全球范圍看,AC電機功耗占工業(yè)應用的70%,占商業(yè)應用電能的45%,占住宅應用電能的42%。

  現(xiàn)在,用戶越來越關心不斷上漲的能源成本以及電機技術對環(huán)境的影響。環(huán)保法規(guī)制訂者也不斷強調提高效率,而越來越多的電機驅動產品需要滿足嚴格的環(huán)保標準。

  解決方案之一是增添智能負載匹配和變速控制,這可將效率提高14%至30%。在美國,電機控制技術被廣泛使用,所節(jié)省的電能多達總電能消耗的15%。這相當于每年減少能耗3千億kWh,從而節(jié)省150億美元,并每年減少溫室氣體排放超過1.8億噸。如果在全球范圍廣泛應用,其節(jié)能潛力是非常驚人的。

  控制系統(tǒng)是節(jié)能先鋒

  一臺電機的速度、轉矩和方向由電機線圈的電子開關電壓來管理,在脈寬調制()控制系統(tǒng)中,向線圈施加電壓的序列決定了電機的轉動方向和速度。每個“脈沖”峰值電流的頻率和延續(xù)時間以線圈的電感為基礎,從而在每個線圈中實現(xiàn)峰值磁通量。電機的線圈電感一部分由其線圈匝數(shù)、濾波器來決定,將數(shù)字脈沖平滑轉換為機械動力。通過控制序列、頻率以及驅動電子器件的占空比,系統(tǒng)能夠控制電機的方向、速度和平均轉矩。來自數(shù)字控制邏輯的PWM輸出經由功率級與電機接口,是電子電機控制最常用的功率級開關組件。

  電機控制系統(tǒng)中的用戶接口組件可讓用戶發(fā)布命令,進行初始化、配置以及控制邏輯組件。它可以簡化為一個正向或反向開關以及一個速度調節(jié)電路,或者復雜化為提供與電機控制相關的電壓、電流和溫度監(jiān)控功能的系統(tǒng)。

  市場上有許多不同類型的AC電機,均需要根據(jù)特定電機設計的控制技術、傳感器、功率級和算法。能夠支持廣泛的電機控制技術和電機類型的通用性、高度可配置的高集成度控制器是最理想的,而且還可以改善成本、性能和功效。

  使用電子電機控制系統(tǒng),能夠以智能方式連續(xù)感測負載,并以合適的輸入功率來精確匹配。即使微小的負載變化亦可檢測,并精確地施加功率以匹配,而不會影響電機的速度。實際上,電子控制不斷根據(jù)工作來調節(jié)AC感應電機,故電機總是在理想的負載狀況下運作,這可在整個運作負載范圍內最大限度地提高電機的效率,并將功耗和運作成本減至最低。

  另外,并非所有應用都需要電機以恒定速度運作,在某些情況下,可能需要連續(xù)改變電機的速度以匹配電流狀況??梢允褂秒娮涌刂葡到y(tǒng)連續(xù)監(jiān)控電機的速度,并加以調節(jié)以滿足某一時刻的需求。


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關鍵詞: FPGA PWM MOSFET

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