看ST方案如何提高電機(jī)控制能效

IEA數(shù)據(jù)顯示，目前，全世界發(fā)電量的50%左右是被電機(jī)消耗掉的。如果采用能效更高的電機(jī)控制技術(shù)，例如矢量控制，那么全球用電總量到2030年可降低15%。反之，地球上有限的資源終將消耗殆盡。

作為半導(dǎo)體廠商，通過(guò)哪些手段能夠有效提高電機(jī)控制能效呢?在剛剛結(jié)束的意法半導(dǎo)體(ST)電機(jī)控制巡演北京站，21ic采訪到了ST大中華與南亞區(qū)工業(yè)應(yīng)用與功率分立器件產(chǎn)品部戰(zhàn)略計(jì)劃與業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Allan Lagasca。通過(guò)詳細(xì)的介紹和演示，Lagasca不僅分析了智能工業(yè)升級(jí)和全新能效標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電機(jī)控制的新需求，還分享了ST為中國(guó)市場(chǎng)提供的電機(jī)控制解決方案和完善的增值服務(wù)。

圖：ST大中華與南亞區(qū)工業(yè)應(yīng)用與功率分立器件產(chǎn)品部戰(zhàn)略計(jì)劃與業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Allan Lagasca

Lagasca表示，ST在電機(jī)控制領(lǐng)域已經(jīng)有十幾年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，始終密切關(guān)注能效標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)。以家電為例，在中國(guó)，空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱等白色家電都有中國(guó)能效標(biāo)識(shí)，都要符合中國(guó)的GB2標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于歐洲的IE3標(biāo)準(zhǔn)。到2017年，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)融為一體，越來(lái)越嚴(yán)格的新能效標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)了家用電器電機(jī)驅(qū)動(dòng)能效的不斷提升。

在工業(yè)領(lǐng)域，ST有哪些方案可以幫助中國(guó)客戶向智能制造升級(jí)呢?Lagasca告訴21ic記者，ST有很多智能的電機(jī)控制解決方案可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的目標(biāo)。以功率驅(qū)動(dòng)方案STSpin為例，它可以顯著的降低散熱、提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)的效率和性能。STSpin最大的特點(diǎn)是集成度比較高，集成了驅(qū)動(dòng)、功率管及相關(guān)算法等。這個(gè)小身材大智慧的芯片應(yīng)用非常廣泛，包括直流有刷電機(jī)、直流固定電機(jī)和三相電機(jī)等。對(duì)于很多小功率的應(yīng)用，只需一顆MCU和一顆STSpin芯片就能實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的部分，大大簡(jiǎn)化了客戶的設(shè)計(jì)。不僅提供芯片級(jí)的產(chǎn)品，ST還在解決方案的開(kāi)發(fā)投入了巨大精力。除此之外，ST為工程師提供了參考設(shè)計(jì)固件庫(kù)、演示版和軟件等全套開(kāi)發(fā)工具。同時(shí)，ST針對(duì)客戶、分銷(xiāo)商工程師也進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)，加快工業(yè)4.0相關(guān)產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)的部署。

圖：ST的電機(jī)控制解決之道

在此次電機(jī)控制巡演現(xiàn)場(chǎng)，最吸引眼球的要數(shù)3D打印機(jī)的演示，它采用STM32 MCU和ST的驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)了3D打印機(jī)的控制。

圖：3D打印機(jī)演示

電機(jī)參數(shù)自識(shí)別控制方案采用了基于ST的硬件控制板，可以識(shí)別不同電機(jī)的參數(shù)。

圖：電機(jī)參數(shù)自識(shí)別控制方案

玩具小車(chē)是工程師DIY的熱點(diǎn)，此次展示的玩具小車(chē)采用STM32F401 MCU和2顆驅(qū)動(dòng)芯片L6470實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)小車(chē)的控制。

圖：玩具小車(chē)控制方案

這臺(tái)最大功率為40W@24V的空氣凈化器參考設(shè)計(jì)能夠支持BLDC和PMSM電機(jī)，基于FOC驅(qū)動(dòng)，其功率驅(qū)動(dòng)模塊集成過(guò)溫和過(guò)流保護(hù)。這一設(shè)計(jì)不僅簡(jiǎn)化了工程師的設(shè)計(jì)流程，還具有低噪音的優(yōu)勢(shì)。

圖：40W@24V的空氣凈化器參考設(shè)計(jì)

當(dāng)然ST電機(jī)控制方案的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止。從機(jī)器人，到家用電器，再到工廠自動(dòng)化，ST都推出了相應(yīng)的解決方案。針對(duì)大功率的ACEPACK，支持中功率的IPM，面向小功率的STSPin給工程師提供的豐富的選擇。

圖：ST電機(jī)控制方案的應(yīng)用領(lǐng)域

Lagasca表示，ST憑借多年來(lái)在固件、計(jì)算和產(chǎn)品方面的經(jīng)驗(yàn)，已能滿足市場(chǎng)的需要。但ST始終推動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展，以空調(diào)電機(jī)控制為例，未來(lái)ST還會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)實(shí)施和整合，為客戶提供即插即用的解決方案。