电机控制系统的发展呈现出多方面的趋势。
首先是行业创新与成本控制,半导体技术进步,MCU 与驱动组件普及,高效电机制造技术提升,新材料和自动控制技术应用,有效降低了电机成本,并推动创新。
其次,FOC 算法崛起,其相比传统算法能实现更高转矩和效率,降低噪音与转矩脉动,为电机控制带来新方向。
再者,集成化设计推动发展,控制 IC 与驱动 IC 集成化使电机系统控制板小型化、优化,降低成本和资源需求,助力电机小型化紧凑化。
另外,无刷直流电机和永磁同步电机因无需电刷和换向器,更高效可靠,且利用软件控制算法运行。它们在机械结构上简单,定子有电磁绕组,转子为永磁体,可根据需求有不同相数,部分带有传感器辅助运行,也有无传感器依靠数学模型的情况。
同时,电机正朝着高效能、小型化、低成本、高兼容性、结构简单化发展,催生更多电机控制技术,改变市场趋势。
在大背景下,传统电机和控制发生改变,提出新需求。节能方面,电机体系节能是趋势,变频器等在多种设备中大量应用,能降低转速和功率,提高电网功率因数,节约电能,对功率器件要求也增多。
高效方面,电机控制系统不仅是能量装置,也是信息通道,未来是工厂系统组成和动力监控点,如西门子、ABB 电机能采集记录状态并实时传输,分布式电机控制系统可提高生产线效率和可靠性,多轴控制应用增多,电机控制系统更开放高效,且正集成化和智能化。
集成化方面,现代生产线对分布式电机控制系统需求大,电机控制产品集成化,包括电机、驱动、控制器等的集成,以及电机系统横向和纵向集成。集成化对半导体芯片提出高可靠性、简约设计等新要求,8 位 MCU 面临瓶颈,32 位 MCU 应用增多。
智能化方面,电机控制向智能化发展,模糊控制等方式无需精确数学建模,鲁棒性强,在交直流调速和伺服系统中效果良好。未来电机控制技术发展遵循自动控制理论,计算机技术升级,满足多样化需求,应研究智能化数控产品,探索自动化技术和电机技术方向。