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        直流無刷電機制造行業以及控制技術市場未來發展前景剖析

        時間:03-14 15:03 點擊:131

        隨著國家大力提倡節能環保和新能源的應用,各行各業必定會迎來新一輪的設備升級。

         

        國家為了推動節能減排政策,大力補貼促節能家電消費市場,國務院常務會已確定要全面實施以節能家電推廣為核心的“節能產品惠民工程”,決定采取財政補貼方式支持擴大節能家電等產品消費。這是當前我國將穩增長、擴內需、調結構與促進節能減排有機結合的重大戰略舉措,預計將拉動消費需求4500億元,并實現年節能1170萬噸標準煤。下一步,要在繼續加大節能燈、LED燈、節能汽車和高效電機等現有產品推廣力度的基礎上,盡快啟動實施空調、平板電視、電冰箱、洗衣機、熱水器等節能家電產品推廣工作。

         

        家電節能減排實際上根本問題就是如何提高能源使用效率。美國 EPRI就曾指出,全球電機所耗費的金額一年高達950億美金,占了所有電力51%;其次是照明19%,冷卻/供暖16%, IT 14%。而家庭用電分大約可分為電源轉換輸出(燈、電視)及電機驅動(冰箱、洗衣機、冷氣、風扇、吸塵器等)這兩大類,其中電機驅動所消耗的電力占家庭用電的70%。根據臺灣工程研究院的數據,如果電機效率提升10%,一年約可節省100億度的電量,相當一座大中型核能發電站所發的電量。若再以全球一年的發電量約為20兆度來計算(在中國1兆是1萬億),可以節省2兆度的用電量。這個驚人的數字等同于兩百座中大型核電站的電量。而且在能源法規及環保議題帶動下,產業、產品升級已是維持經濟持續發展的必要條件。

         

        當今家電產品的驅動電機分為交流電機、直流電機兩類;直流電機又分為直流有刷及直流無刷電機。由于材料科學的進步,直流無刷電機(BLDC或PMSM)的研發及生產近期有相當大的突破。直流無刷電機具有安靜、無噪聲、免維護保養、壽命長、體積小的特性及優點;尤其是高效輸入/輸出比,在節能及環保方面均有優異表現。

         

        三相直流無刷電機未來發展前景剖析


        直流無刷電機在技術層面以及進入門檻的要求都比其他電機(如交流、直流有刷)更高,因此擁有較高的附加值;目前直流無刷電機普及的過程主要的一點是比傳統的電機成本更高,普遍消費者接受低碳節能產品的觀念不強,隨著資源短缺與環境保護的雙重壓力政府開始主導推廣節能高效的電機家電產品。而直流無刷電機就是滿足節能低碳的要求。

         

        直流無刷電機控制比交流電機控制復雜,并且需要基于MCU(核心軟件)來控制電機的轉速與保護電機。直流無刷電機控制驅動上可采用方波驅動或磁通正弦PWM驅動兩種控制系統算法。其中,磁通正弦驅動備受業界囑目正弦PWM僅依靠3個霍爾零件無法順利產生正弦波相電流控制信號,必須整合高分辨率的位置編碼器來輔助霍爾零件,以取得更精確的位置信息,方能產生所需的正弦波。但位置編碼器的高成本卻不是一般應用所能接受的,空間向量調制應運而生 空間向量調制PWM也叫磁通正弦PWM法。它以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的,用控制器不同的開關模式所產生的實際磁通去逼近基準圓磁通,由它們的比較結果決定控制器的開關,形成PWM波形。此法從直流無刷電機的角度出發,把控制器和電機看作一個整體,以內切多邊形逼近圓的方式進行控制,使直流無刷電機獲得幅值恒定的圓形磁場(正弦磁通)。具體方法又分為磁通開環方式和磁通閉環方式。磁通開環法用兩個非零向量和一個零向量合成一個等效的電壓向量,若采樣時間足夠小,可合成任意電壓向量。此法輸出電壓比正弦波調制時提高15%,諧波電流有效值之和接近小。磁通閉環方式引入磁通反饋,控制磁通的大小和變化的速度。在比較估算磁通和給定磁通后,根據誤差決定產生下一個電壓矢量,形成PWM波形。這種方法克服了磁通開環法的不足,解決了直流無刷電機低速時,定子電阻影響大的問題,減小了電機的震動和噪聲。

         

        其實在不同的應用場合及產品中,方波驅動的應用更廣。他具有更低成本,低切換損失以及不需要精確的轉子反饋等優點。較適合在大能量輸出場合使用。如載具、泵、工具機、工業用風扇及室外型產品(噪音要求小的產品)。正弦波驅動直流無刷電機有運轉平順及無震動、無噪聲的優勢,較適合場合:吸塵器、空調、冰箱、洗衣機、洗碗機、家用風扇等家用產品。直流無刷電機不僅在家用電器行業使用廣泛,還在紡織、冶金、自動化生產流水線、汽車、醫療設備、航空航天、智能倉儲、道閘、升降柱、數控機床等工業領域,直流無刷電機都應用十分廣泛,可以說直流無刷電機已經逐步成為工業用電機的發展主流。


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