目前，工業(yè)用電的三分之二為電機所消耗，而在居民用電中這一比例亦高達四分之一，有鑒于此，電機的效率問題繼續(xù)受到更大的關注。標準的電機應用完全能以更高的能量效率運行，就電能到機械能的轉換而言，大多數電機的效率較低。這意味著它們浪費了大量的能量，以發(fā)熱的形式散失掉，而未能變換為有用的機械能。

　　此外，既然一個未受控制的電機必須克服瞬態(tài)機械負載的影響，設計者除了加大電機尺寸外很難作出其它的選擇，而一個尺寸過大的AC感應電機(最常用的電機類型)，其效率必然更低，因為電機是在小于其設計負載的條件下工作。

　　提高電機的效率

　　這些問題可以通過智能控制來克服，智能控制可以從兩個方面大大提高電機的效率。首先，智能控制采用了先進的算法來提高電機的運行性能。最常見的方法是對AC感應電機的運行進行矢量控制，可以讓電機采用合理的尺寸，以實現最優(yōu)的效率。此外，速度可調也使系統能以更高的效率運行。例如，一個矢量控制的可調速驅動可避免使用傳動，從而減少系統機械部件帶來的能量損耗。

　　其次，由于系統采用智能控制，就有可能將現有的電機更換為效率更高的電機。在電器中逐步采用永磁電機就是這一發(fā)展趨勢的體現。

　　永磁同步電機從本質上來說比AC感應電機的效率更高，因為它們沒有后者與感應轉子電流相關的傳導損耗，它們還具有更優(yōu)良的機械特性，如力矩紋波更低、運行更加安靜，而且在產生同樣的機械功率輸出時，它們的體積更小。開關磁阻電機在一個固定或者中度變速的應用中也可以表現出極高的效率，而這些應用需要DSP控制器才具備精確、復雜控制能力。

　　所有這些解決方案都有一個共同點：它們利用了密集的數值計算來提高系統的性能。矢量控制算法需要先對轉子磁通量的方位進行測量或者預測，然后對一個多相繞組產生的定子通量位置進行優(yōu)化，在給定的通量結構下產生最大的力矩。對于一臺永磁電機而言，定子通量需要隔開90度(電角度)，這是產生力矩的最佳方式。因為所產生的力矩直接與兩個通量間夾角的正弦成正比(在AC感應電機中，由于通量磁化分量的緣故，通量間的關系更為復雜，但基本原理是相同的)。

　　智能控制的實現

　　要實現經濟性的智能控制時，面對的挑戰(zhàn)就在于涉及的算法在數學上的復雜性，這是因為大多數微控制器(MCU)不能以實時方式處理如此復雜的計算。然而新一代廉價的數字信號處理器(DSP)控制器提供了智能控制所需的計算能力，以及片上系統(SOC)集成方式和有助于簡化電機控制系統設計的軟件開發(fā)支持。

　　運行智能控制軟件的DSP控制器使得應用能夠以尺寸更小或效率更高的電機來應對負載的變化，減小成本、空間占用和冷卻方面的要求。尺寸更小的電機，其售價也更低，而且由于功率電子線路需要承受的電流也低，故這部分線路的成本得以縮減。基于DSP控制器的智能控制，具備經濟性好的優(yōu)點，而汽車、工業(yè)設備、家用電器、加熱、通風和空調(HVAC)系統及多種其它電機應用都將從中獲益。

　　先進控制能為最終設備作些什么？

　　除了能讓電機運行效率提高外，先進的控制技術還能讓系統設計者進行革新、改進系統并降低成本。在復雜的電機應用中，對嵌入式智能控制的需求是顯而易見的。例如，組裝流水線上的定位伺服電機必須能適應皮帶摩擦力、負載重量及其他因素的變化。用于HVAC系統中提供恒定氣流的風扇電機的轉速，必須不斷得到調整，以補償門禁開啟、關閉所帶來的壓力變化。

　　從本質來說，智能電機控制需要對轉子的磁通位置和速度進行即時計算，以便對流經電機繞組的電流進行適當的調整，確保較低的力矩波動。但是，雖然智能電機控制設計的基本要求是轉子的定位和速度，但并不局限于此，其他的挑戰(zhàn)包括：為消除電源的瞬態(tài)尖峰而提供的功率因數修正(PFC)、力矩紋波效應的消除以及對電磁兼容性規(guī)范的遵守。

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