電機(jī)在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域具有非常重要的地位,,電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)則是能否充分發(fā)揮電機(jī)效能的關(guān)鍵,。在全球能源日趨緊張的大背景下,,如何提高電機(jī)控制的能效成為工業(yè)領(lǐng)域所關(guān)注的重點(diǎn),。針對(duì)工業(yè)電機(jī)控制領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題,,本刊專訪了多家業(yè)內(nèi)相關(guān)廠商,,就工業(yè)電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),、技術(shù)熱點(diǎn)等問題作了深入探討,。
問:電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是怎樣的?工業(yè)方面的電機(jī)控制系統(tǒng)出現(xiàn)了哪些新的應(yīng)用趨勢(shì)和新技術(shù),?
賽靈思公司亞太區(qū)銷售與市場副總裁 楊飛
Xilinx(楊飛):
最近兩年,,電機(jī)市場正在從使用低能效的直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī),、通用或交流感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)向更高能效的無刷直流(BLDC)電機(jī)和永磁同步電機(jī)(PMSM),,這一趨勢(shì)構(gòu)成的部分原因是政府法規(guī)強(qiáng)制使用符合特定國際能效分類規(guī)范(IE1、IE2及IE3)的電機(jī),,另外還在于推動(dòng)高能效BLDC或PMSM電機(jī)應(yīng)用所需的半導(dǎo)體產(chǎn)品價(jià)格的快速下降,。
同時(shí),電機(jī)一直都在朝著高效能,、小型化,、低成本、高兼容性,、結(jié)構(gòu)簡單化的方向發(fā)展,,這催生了更多先進(jìn)的電機(jī)控制技術(shù)出現(xiàn),從而不斷改變著電機(jī)控制市場的發(fā)展趨勢(shì),。
客戶的策略趨向使用更高集成度的控制方案,,這些方案比傳統(tǒng)分立器件方案更有助降低總體物料單(BOM)成本、減少方案占位面積,,并使系統(tǒng)方案更輕,、更高能效及更可靠。
就目前的發(fā)展看,,更多的控制功能將集成到電機(jī)控制一體化中,,像位置檢測(cè)及伺服功能模塊化、伺服電機(jī)及伺服控制集成化等都會(huì)很快實(shí)施,。在這個(gè)趨勢(shì)中,,對(duì)半導(dǎo)體芯片的要求將是高可靠性、簡約設(shè)計(jì)及功能集成,、小型化,、寬溫度范圍等多項(xiàng)新要求。
飛兆半導(dǎo)體市場拓展經(jīng)理 張瑞斌
Fairchild(張瑞斌):
如今的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)綜合了多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù),,整體趨勢(shì)是:變頻驅(qū)動(dòng),、實(shí)現(xiàn)更高頻率和模塊化的功率轉(zhuǎn)換器、數(shù)字控制以及智能化和網(wǎng)絡(luò)化,。
尤其是在工業(yè)應(yīng)用中,,最大的趨勢(shì)是BLDC/PMSM電機(jī)正在取代交流和直流有刷電機(jī),控制策略也由原來的VVVF進(jìn)步到FOC矢量控制,,并且快速發(fā)展的功率半導(dǎo)體技術(shù)允許以更高的功率密度和更小的尺寸實(shí)現(xiàn)變頻功率轉(zhuǎn)換,。
英飛凌科技工業(yè)功率控制事業(yè)部應(yīng)用技術(shù)部總監(jiān) 江偉石
Infineon(江偉石):
電機(jī)控制系統(tǒng)正朝著節(jié)能、節(jié)省成本以及高效運(yùn)轉(zhuǎn)這三大趨勢(shì)發(fā)展,。就節(jié)能來說,,變頻器的變頻控制已越來越多地被使用到家電的空調(diào)、洗衣機(jī),、電冰箱等諸多白家電的應(yīng)用,,而一些電力電子轉(zhuǎn)換原理所開發(fā)出來的四象限驅(qū)動(dòng)器結(jié)合控制技術(shù)使得節(jié)能效果變得明顯。此外,,拓?fù)浼軜?gòu)中的三電平逆變器也被應(yīng)用在變頻器的設(shè)計(jì)中來提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率,。
就節(jié)省成本而言,電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率正越來越往高功率密度發(fā)展,,尤其,,為了縮小體積,集成化的解決方案越來越被應(yīng)用在諸如電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成,、電機(jī)控制器和PLC的集成,、電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)的集成中。另一方面,,某些對(duì)精度要求不是太高的應(yīng)用,,越來越多使用了無感測(cè)器的控制技術(shù)來節(jié)省成本。
在高效運(yùn)轉(zhuǎn)方面,,近幾年被廣泛應(yīng)用的分布式電機(jī)控制系統(tǒng)可提供一套模塊化解決方案,,使機(jī)器能高效運(yùn)轉(zhuǎn),提高生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)效率及可靠性,。有些電機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制,,在設(shè)計(jì)上同時(shí)考慮了多種電機(jī)兼容,能夠適用異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)的矢量控制,,有效減少用戶庫存,,無需考慮電機(jī)類型兼容問題,也是屬于高效運(yùn)轉(zhuǎn)的表現(xiàn),。
此外,,通過設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)線路,減少馬達(dá)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中損失的熱量,,使馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)更平滑,,也是當(dāng)今工業(yè)電機(jī)控制系統(tǒng)方面出現(xiàn)的新技術(shù)之一。例如,,向量空間(Space Vector)技術(shù)的應(yīng)用可以使馬達(dá)的損失進(jìn)一步的降低,。
ADI Asia MPC Marketing 于常濤
ADI(于常濤):
在未來,工業(yè)智能化是需要雙向互動(dòng)的,,網(wǎng)絡(luò)通訊與智能化傳感技術(shù)的發(fā)展將會(huì)促進(jìn)工業(yè)控制的智能化發(fā)展,。網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)可以將工業(yè)控制整合成一個(gè)系統(tǒng),可以在優(yōu)化的控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)智能化,網(wǎng)絡(luò)通訊也可以很容易將各個(gè)分立的子系統(tǒng)及節(jié)點(diǎn)連接成大的系統(tǒng),,越來越多的工業(yè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)并更加網(wǎng)絡(luò)化與智能化,。傳感技術(shù)也在不斷地更新與變化中,越來越多的智能技術(shù)被用在傳感器上,,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也已開始與傳感器緊密結(jié)合,;像這幾年非常熱的物聯(lián)網(wǎng)概念,都是工業(yè)控制智能化的具體體現(xiàn),。
在這當(dāng)中,,軟件技術(shù)的發(fā)展將面臨巨大的技術(shù)挑戰(zhàn),真正雙向的通訊,、智能傳感及智能通訊,,都需要高可靠性的軟件來支撐,針對(duì)于不同的控制對(duì)象也需要更多專業(yè)化與定制的軟件,;另外,,針對(duì)于工業(yè)應(yīng)用復(fù)雜的現(xiàn)場及特定的條件,高溫,、高可靠性,、需要隔離的器件也需要更多的新技術(shù)去支撐。
另外,,模塊化設(shè)計(jì)也是對(duì)電機(jī)控制提出的新要求,,新一代的工業(yè)希望電機(jī)控制只是作為系統(tǒng)中的一個(gè)執(zhí)行單元,或一個(gè)模塊,,通訊及接口將標(biāo)準(zhǔn)化,、統(tǒng)一化,各種傳感信號(hào)也將逐步過渡到標(biāo)準(zhǔn)化接口,,系統(tǒng)地搭建將是各種模塊的選擇,。
就電機(jī)控制單元而言,高效是技術(shù)發(fā)展的明確趨勢(shì),,但高效并不單單只節(jié)能,、提高能源的效率,還包括精確控制,、快速響應(yīng),,從而提高生產(chǎn)效率,還包括工程師的人力資源效率,。這些要求都促生了PMSM的推廣,、伺服控制系統(tǒng)比例的提高以及相應(yīng)軟件工具的普及,如Matlab,。
問:在電機(jī)控制方面,,控制方案包括基于MCU,、DSP及FPGA等不同模式,各有怎樣的特點(diǎn),?電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展為MCU/DSP/FPGA技術(shù)的發(fā)展提供了怎樣的機(jī)會(huì),?
Fairchild(張瑞斌):
對(duì)電機(jī)控制器的應(yīng)用要求有很大不同。MCU通常著重于I/O口數(shù)量和可編程存儲(chǔ)接口的大小,,非常適合需要支持大量I/O操作和多功能的電機(jī)系統(tǒng);而DSP芯片集成了模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換,、數(shù)字輸入/輸出,、串行通信、電機(jī)控制PWM信號(hào)輸出接口,,從而使得電機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)更加靈活,、簡單;DSP擅長高速計(jì)算,,通常用于高級(jí)控制系統(tǒng),,如伺服電機(jī)控制。最后,,F(xiàn)PGA由于它單純通過硬件方式實(shí)現(xiàn)并行處理,,不占用CPU資源,因此系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高性能,,支持快速響應(yīng),、多軸同步處理、靈活的外圍接口,,并支持各種工業(yè)總線,。將來,隨著運(yùn)動(dòng)控制和半導(dǎo)體技術(shù)的巨大發(fā)展,,我們將會(huì)看到出現(xiàn)一系列MCU/DSP/FPGA混合功能的 控制器,,專門針對(duì)特定應(yīng)用設(shè)計(jì)。
ADI(于常濤):
DSP與FPGA都具有各自的優(yōu)勢(shì),。相比FPGA,,DSP具有高性能、低功耗與易編程的競爭優(yōu)勢(shì),,并在傳統(tǒng)的應(yīng)用市場發(fā)揮著巨大的作用,。而FPGA是通過邏輯組合來實(shí)現(xiàn)各種功能的器件,可以進(jìn)行任何類型的處理,。在多軸控制系統(tǒng)中,,高性能FPGA有其先天優(yōu)勢(shì)——系統(tǒng)設(shè)計(jì)更簡化、處理速度更快,、同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)各種硬件擴(kuò)展和連接,。
盡管DSP與FPGA有著自身的優(yōu)勢(shì),,但值得注意的是,ARM Cortex-M4內(nèi)核的MCU以其突出的性價(jià)比,,越來越強(qiáng)勢(shì)地應(yīng)用于電機(jī)控制領(lǐng)域,,特別是針對(duì)傳統(tǒng)的DSP占主導(dǎo)的領(lǐng)域。該內(nèi)核的MCU具備浮點(diǎn)運(yùn)算單元,,彌補(bǔ)了浮點(diǎn)能力的不足,。ARM內(nèi)核,作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的平臺(tái),,以及相應(yīng)的開發(fā)工具,,被很多工程師所熟悉。并且,,半導(dǎo)體廠家基于Cortex-M4內(nèi)核,,對(duì)MCU進(jìn)行了功能強(qiáng)化。如ADI的產(chǎn)品,,集成了高性能的ADC,、SINC濾波以及諧波分析引擎等。
Xilinx(楊飛):
MCU通常側(cè)重于I/O接口的數(shù)量和可編程存儲(chǔ)器的大小,,非常適用于有大量的I/O操作的場合,,所以廣泛應(yīng)用在低成本,低功耗和對(duì)精度要求不高的系統(tǒng)中。但由于本身處理能力有限,,應(yīng)用的場合受到了比較大的限制,。DSP芯片內(nèi)部集成了模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字輸入/輸出,、串口通信,、電機(jī)控制PWM信號(hào)輸出等接口,因此使得電機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)靈活,、簡易,,而且DSP比較擅長高速運(yùn)算,所以一般用于相對(duì)高檔的控制系統(tǒng)中,,如伺服電機(jī)控制,。FPGA則在高端電機(jī)應(yīng)用中顯示出卓越的性能,它實(shí)現(xiàn)了快速響應(yīng),、多軸同時(shí)處理,、靈活多樣的外設(shè)接口、多種工業(yè)總線的支持,。
對(duì)于電機(jī)控制提出的不同要求,,F(xiàn)PGA芯片固有的可編程性和并行處理的特點(diǎn)十分適合于中高端的電機(jī)控制應(yīng)用。由于它以純硬件的方式進(jìn)行并行處理,,而且不占用CPU的資源,,所以可以使系統(tǒng)達(dá)到很高的性能,。當(dāng)前電機(jī)控制的發(fā)展越來越趨于多樣化、復(fù)雜化,,現(xiàn)場也提出越來越苛刻的性能要求,。因此客戶有可能考慮自己開發(fā)專用的控制芯片,F(xiàn)PGA的可編程性正可以滿足這種需求,。
Infineon(江偉石):
從技術(shù)上講,,MCU借用ARM平臺(tái),已經(jīng)發(fā)展出從成本較低的M0到高性能浮點(diǎn)運(yùn)算的M4,,覆蓋了不同需求的電機(jī)應(yīng)用,,其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在控制方面。DSP是以數(shù)字信號(hào)來處理大量信息的器件,,它能進(jìn)行加密解密、調(diào)制解調(diào)等,,強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和高速的數(shù)據(jù)讀取是它的絕對(duì)優(yōu)勢(shì),。FPGA則能讓硬件的功能可以像軟件一樣通過編程來修改。FPGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度,、可靠性的最佳選擇之一,。
從應(yīng)用角度來講,F(xiàn)PGA因其可自主編程的特性,,適用于高速高性能的應(yīng)用,,較多用于高端市場,比如高鐵內(nèi)部的某些重要部位,。相比較之下,,MCU和DSP作為電機(jī)控制市場的主流產(chǎn)品,占據(jù)了中低端市場的絕大部分份額,。
電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展也越來越專業(yè)化,。有專門為了馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用而開發(fā)的DSP或MCU,這顯示MCU、DSP有迎合專業(yè)應(yīng)用而開發(fā)的趨勢(shì),,有的是加強(qiáng)性能,,有的則是減少成本。
問:變頻控制是電機(jī)應(yīng)用中重要的節(jié)能手段,,請(qǐng)問貴公司如何看待這一市場,?電機(jī)控制領(lǐng)域還有哪些新的控制算法或技術(shù)?
Infineon(江偉石):
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字控制的普及,,變頻控制技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,。變頻控制使我們有機(jī)會(huì)不斷地改進(jìn)控制策略和提升系統(tǒng)效率以達(dá)到更節(jié)能的效果。要安全,、高效地實(shí)現(xiàn)變頻控制,,高效的控制算法開發(fā)離不開半導(dǎo)體基礎(chǔ)芯片的支持,。英飛凌非常看好變頻控制的市場發(fā)展,,它幫忙驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)更有效率,,比如在空調(diào)、冰箱等家電設(shè)備上的應(yīng)用,,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗和節(jié)省電費(fèi),。未來,如何降低變頻空調(diào)的制造成本,,關(guān)鍵在于變頻控制可否得到廣泛應(yīng)用,。只要成本能減低,未來變頻控制的市場肯定會(huì)越來越好,。
此外,,多相多維矢量控制算法也是目前的研究熱點(diǎn)。這一算法通過控制變頻器的功率電子元件IGBT,,使傳送給馬達(dá)的變壓有更好的磁通量,,從而讓馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)得更高效。另一個(gè)熱點(diǎn)控制算法應(yīng)用是自適應(yīng)控制法,,它與矢量控制一起,,更好的控制溫度,速度和位置。這一法則可以讓控制器自行調(diào)整各類參數(shù),,修正控制量,,讓馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)得更順暢。除了自適應(yīng)控制技術(shù),,某些近代控制理論諸如模糊控制也有被應(yīng)用在馬達(dá)的伺服控制應(yīng)用中,。
英飛凌科技(中國)有限公司中國區(qū)汽車電子事業(yè)部市場總監(jiān) 杜曦
Infineon(杜曦):
汽車方面,由于汽車控制對(duì)實(shí)時(shí)性提出了較高的要求,,這就需要一個(gè)復(fù)雜的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)策略,。英飛凌下一代的多核處理芯片AURIX,是一顆可達(dá)1300DMIPS,,擁有8 MB內(nèi)存的32位單片機(jī),,可以在運(yùn)算復(fù)雜的控制算法的同時(shí),通過特定的PWM生成模塊,,不斷優(yōu)化輸出,,使系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性和安全性都得到最大的發(fā)揮,。
控制算法主要取決于電機(jī)和傳感器的類型,。目前在汽車行業(yè),電動(dòng)汽車的電機(jī)主要有直流電動(dòng)機(jī),、感應(yīng)電動(dòng)機(jī),、永磁同步電動(dòng)機(jī),、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)四類。在控制策略方面,,變結(jié)構(gòu)控制,、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,、專家系統(tǒng)等等控制方法應(yīng)用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,。
ADI(于常濤):
變頻控制是電機(jī)應(yīng)用中最重要的節(jié)能手段,這是因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了對(duì)存量最大并成本低廉的交流感應(yīng)電機(jī)的速度控制及力矩控制,,該市場是非常成熟的市場,,各類產(chǎn)品都已在市場上流通較長時(shí)間也比較穩(wěn)定,不是一個(gè)快速增長型的市場,。從控制本身我們沒有看到更多的新算法或控制技術(shù),。
Xilinx(楊飛):
要安全、高效地實(shí)現(xiàn)變頻控制,,高效的控制算法開發(fā)離不開半導(dǎo)體基礎(chǔ)芯片的支持,。盡管基于變頻控制方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng),有效地提高能效比,,復(fù)雜的設(shè)計(jì)卻是開發(fā)人員必須面對(duì)的一個(gè)不小挑戰(zhàn),,而且為了輔助復(fù)雜的運(yùn)算,,此類方案多會(huì)使用一些昂貴的處理器,,如數(shù)字信號(hào)控制器。
Fairchild(張瑞斌):
電機(jī)中的變頻驅(qū)動(dòng)是最有效的節(jié)能方法,,在未來幾年中,,它的市場應(yīng)該會(huì)呈幾何方式增長。公開資料表明中國目前的總發(fā)電容量為2億千瓦,,而其中大約60%的電量被電機(jī)消耗掉,。每年變頻電機(jī)的需求量也相當(dāng)可觀。目前變頻型電機(jī)的比例僅為6%,,而其他采用交流調(diào)速的工業(yè)國家已經(jīng)達(dá)到了60%至70%?,F(xiàn)在,最新的控制算法是FOC(磁場定向控制)以及很多無傳感器評(píng)估算法
問:工業(yè)領(lǐng)域的電機(jī)控制有哪些獨(dú)特的特點(diǎn),?貴公司有哪些相應(yīng)設(shè)計(jì),?
Fairchild(張瑞斌):
通常來說,工業(yè)運(yùn)動(dòng)應(yīng)用要求系統(tǒng)體現(xiàn)快速響應(yīng),、較大的零速啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,、穩(wěn)健的系統(tǒng)環(huán)路和重載/過載工作狀況。Fairchild一直致力于提高運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的效率和功率器件的穩(wěn)健性,,從而為終端客戶提供具有最佳性能的運(yùn)動(dòng)控制器,。最典型的產(chǎn)品組是SPM?誖系列,,該系列產(chǎn)品可將功率提高到10 kW。
Infineon(江偉石):
工業(yè)領(lǐng)域的電機(jī)控制主要是要達(dá)到準(zhǔn)確,、穩(wěn)定,、可靠及高效運(yùn)轉(zhuǎn)、節(jié)省成本等幾個(gè)主要要求,。英飛凌的芯片具有高可靠性和高安全性,,我們每一款產(chǎn)品的設(shè)計(jì)完全以汽車行業(yè)對(duì)于安全性能的高應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)。在工業(yè)領(lǐng)域,,英飛凌擁有全面的產(chǎn)品設(shè)計(jì),,我們提供各種汽車和工業(yè)級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的功率MOSFET、微控制器,、驅(qū)動(dòng)IC以及全系列IGBT 分立元件,,在汽車工業(yè)上還提供各類傳感器。
作為全球最大的IGBT芯片及模塊供應(yīng)商,,在高鐵應(yīng)用和電磁爐等家電產(chǎn)品方面,,英飛凌提供高可靠性的IGBT,用于電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器,。在汽車工業(yè),,英飛凌可以為電動(dòng)汽車提供電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
ADI(于常濤):
ADI在電機(jī)控制應(yīng)用領(lǐng)域有非常完整地信號(hào)鏈,,無論是驅(qū)動(dòng)器,、變頻器和伺服系統(tǒng)。ADI具有業(yè)界領(lǐng)先的ADC技術(shù),,包括了隔離ADC產(chǎn)品,,它們可以很好地滿足高精度控制的要求。位置檢測(cè)性能是伺服控制的關(guān)鍵,,常常使用光學(xué)編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置傳感器,,對(duì)于高污染及強(qiáng)震動(dòng)的工業(yè)及汽車應(yīng)用環(huán)境,旋轉(zhuǎn)變壓器將會(huì)被越來越多采用,;ADI可以提供高精度RDC來滿足使用旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測(cè)場合,。從優(yōu)先考慮安全和保護(hù)的角度,信號(hào)采樣和功率器件驅(qū)動(dòng)應(yīng)采用隔離技術(shù),,ADI公司的iCoupler數(shù)字隔離器產(chǎn)品可滿足高壓安全隔離要求,。為實(shí)現(xiàn)矢量控制和無傳感器控制,對(duì)DSP等高性能處理器提出了更高的要求,。
混合信號(hào)控制處理器ADSP-CM40x,,這款處理器集成了精度高達(dá)13位的行業(yè)唯一一款嵌入式雙通道16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器,搭載了一枚240 MHz浮點(diǎn)ARM?誖CortexTM-M4處理器內(nèi)核。設(shè)備制造商要求高精度,、伺服閉環(huán)控制,、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、太陽能光伏(PV)逆變器和其他嵌入式工業(yè)應(yīng)用,,以提高其產(chǎn)品的能源效率和性能,。ADSP-CM40x憑借較高的精度模擬轉(zhuǎn)換性能,很好地實(shí)現(xiàn)了這些目標(biāo),。
Xilinx(楊飛):
Xilinx All Programmable FPGA和基于SoC的解決方案和平臺(tái)可充分滿足當(dāng)今磁場定向控制(FOC)等復(fù)雜控制算法所提出的苛刻的時(shí)序和性能要求,。Xilinx 28 nm FPGA 和 ZynqTM-7000 All Programmable SoC 與僅在軟件處理簡單的電機(jī)控制和低時(shí)鐘速率的傳統(tǒng)MCU和ASSP不同,它可以提供卓越的并行處理能力,、實(shí)時(shí)的性能,、快速的計(jì)算速率以及連接的多樣性。此外,,Xilinx器件還通過更緊密的可編程系統(tǒng)集成來降低成本,,通過實(shí)時(shí)的可編程性來減少風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)計(jì)周期,并通過可處理PID控制器,、Clark/Park轉(zhuǎn)換和空間矢量 PWM 等計(jì)算密集型功能的高性能數(shù)字信號(hào)處理(DSP)來縮短時(shí)延,。
Xilinx還廣泛地與合作伙伴QDesys合作,提供了高性能的馬達(dá)控制方案,,并被一些主要的工業(yè)客戶采用,。同時(shí)Xilinx也提供了RPFM的調(diào)制方案,用于降低馬達(dá)系統(tǒng)的噪聲和電磁干擾,。針對(duì)工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的需求,,Xilinx也密切和倍福以及貝加萊合作推出了EtherCAT和POWERLINK 方案,向伺服驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)化邁進(jìn)了一步,。
問:貴公司在電機(jī)控制方面的發(fā)展是如何規(guī)劃的,?如何看待未來五年中國電機(jī)控制市場的發(fā)展趨勢(shì),?
ADI(于常濤):
在未來電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域,,工業(yè)伺服將扮演越來越重要的角色,對(duì)于電機(jī)控制的要求,,已不僅僅停留在滿足節(jié)能要求的通用變頻器及速度控制,,而越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域需要精確的位置控制及電流控制;無論是工業(yè)生產(chǎn)線,、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備及機(jī)械設(shè)備,,還是智能物流及機(jī)器人,都已將伺服控制作為重要的執(zhí)行器件,。對(duì)于家用領(lǐng)域,,將更多地考慮成本及無傳感器控制。而在汽車及交通領(lǐng)域,可靠性將是最重要的因素,。
ADI非??春秒姍C(jī)控制,特別是伺服系統(tǒng)的市場前景,,針對(duì)這一應(yīng)用領(lǐng)域,,ADI具備完善的解決方案,確切說是系統(tǒng)級(jí)方案,,不單是硬件方案,,還包括控制算法。未來五年,,在節(jié)能這個(gè)大趨勢(shì)下,,伴隨著國家政策的扶持,中國工業(yè)自動(dòng)化水平的提高,,我們認(rèn)為電機(jī)控制市場將保持>15%的年增長率,。
Fairchild(張瑞斌):
Fairchild作為運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)的先行者,尤其注重提供具有最佳性能的功率器件,,如 SPM?誖產(chǎn)品(智能功率模塊)和分立功率器件和驅(qū)動(dòng)器器件,。我們將一直堅(jiān)持大力開發(fā)運(yùn)動(dòng)控制解決方案,我們的產(chǎn)品輪廓以解決方案為基礎(chǔ),,我們將繼續(xù)努力領(lǐng)導(dǎo)該市場,。在我們的發(fā)展藍(lán)圖中,我們計(jì)劃擴(kuò)展到更高功率的應(yīng)用并重點(diǎn)開發(fā)具有最高集成度的解決方案,。
我們認(rèn)為未來5年中,,運(yùn)動(dòng)行業(yè),尤其是工業(yè)運(yùn)動(dòng)將步入上升階段,, 中國國內(nèi)的BLDC/PMSM電機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)已趨向完美,,目前主要的問題是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。高可靠性,、低成本以及富有競爭力的產(chǎn)品是瓶頸所在,,原因是缺乏實(shí)用的數(shù)字電機(jī)控制算法和高度可靠的功率模塊,這大大限制了國內(nèi)電機(jī)尤其是伺服系統(tǒng)的進(jìn)步,。
Infineon(江偉石):
未來五年,,中國電機(jī)控制市場的增長是毋庸置疑的,競爭也會(huì)愈加激烈,。電機(jī)控制市場的發(fā)展將呈現(xiàn)高端化和低端應(yīng)用的兩極分化現(xiàn)象,,市場應(yīng)用領(lǐng)域也將細(xì)分化。生產(chǎn)廠家不僅需要降低產(chǎn)品的研發(fā)和制作成本,,更需要通過增加產(chǎn)品的控制性能,,來滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求,。
可以預(yù)見的是,電機(jī)控制的功率會(huì)越來越大,,或者相反會(huì)越來越微型,。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,電機(jī)控制的功能也將變得更加智能化,,會(huì)增加人機(jī)互動(dòng)界面,,并實(shí)現(xiàn)機(jī)器與機(jī)器之間的無線及有線的通訊。
Infineon(杜曦):
在汽車行業(yè),,電機(jī)的電子控制應(yīng)用會(huì)越來越廣泛,。從小到雨刷電機(jī),油泵電機(jī),,大到電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī),,電機(jī)的電子控制系統(tǒng)的市場將會(huì)有突飛猛進(jìn)的發(fā)展。電動(dòng)汽車(xEV)應(yīng)用作為國家可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃的關(guān)鍵組成部分,,也將是這個(gè)行業(yè)的未來,。在減排增效的推動(dòng)之下,更清潔的能源解決方案也將變得越來越重要,,高效的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)引入和新能源系統(tǒng),,都離不開高效電機(jī)控制技術(shù)以實(shí)現(xiàn)更高能效。
Xilinx(楊飛):
在全球降低能耗的背景下,,高效節(jié)能電機(jī)成為全球電機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共識(shí),。美國、加拿大,、墨西哥,、巴西、澳大利亞和新西蘭等國家都相繼制定了電動(dòng)機(jī)的能效標(biāo)準(zhǔn)與能效標(biāo)識(shí)制度,,明確了電機(jī)節(jié)能與效率提高的時(shí)間表,、執(zhí)行方式與實(shí)施范圍。
高效節(jié)能電機(jī)將帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展,。高效節(jié)能電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上游是銅,、鋁、硅鋼,、永磁材料等原材料供應(yīng)商,,下游是渠道銷售商,、高效電機(jī)應(yīng)用廠,。
Xilinx針對(duì)未來高效節(jié)能電機(jī)的發(fā)展方向,除了利用Zynq SOC器件提供了很好的硬件平臺(tái),,同時(shí)也與第三方緊密合作以提供眾多的解決方案和先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法學(xué),,這些無疑都為工程師設(shè)計(jì)出高效的節(jié)能電機(jī)打下了堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)基礎(chǔ)。我們相信在國家大力發(fā)展制造強(qiáng)國的宏偉戰(zhàn)略下,高效節(jié)能電機(jī)的發(fā)展必將帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型和升級(jí),,迎接新的產(chǎn)業(yè)革命的到來,。