在電機應用領域實現“擁有成本”的最小化利用先進的電機控制產品實現節能

　　塊交換控制

　　梯形控制或塊交換也被稱為六步控制(圖1a)，是最簡單、能效也最低的控制方法。在六步換向的每一步中，電機驅動電路均在兩個繞組間提供電流通路，而斷開電機的第三相。這種方法會產生扭矩脈動，使電機產生振動、噪聲和機械磨損，降低電機的伺服性能，從而限制了電機的性能。無刷電機控制需要知道轉子的位置，并提供電機換向機制。一般采用霍爾效應傳感器來感應轉子的絕對位置，而這會需要較多的接線，成本也較高。無傳感器BLDC控制不需要霍爾傳感器，而采用電機的反電動勢來估算轉子的位置。對于低成本變速應用(如風扇和泵類)而言，無傳感器控制是一種重要的控制方法。在采用BLDC電機時，冰箱和空調壓縮機也需要采用無傳感器控制。

　　簡易正弦波控制

　　簡易正弦波控制是正弦波控制方法的一種，這種方法可以消除了塊交換(圖1b)中存在的一些問題。控制器以平滑變化的電流驅動電機的三個繞組，消除了扭矩波動問題，使電機平滑地轉動。但是，正弦波換向的根本弱點在于，它試圖利用基本的比例積分(PI)控制算法來控制隨時間變化的電機電流，而沒有考慮不同相位之間的相互影響。結果，在電機高速運轉時，不同相位之間的相互影響會造成電機性能的下降。

　　磁場定向控制(FOC)

　　在電機低速運轉情況下，簡易正弦波換向可以使電機平滑地轉動;但在高速情況下，效率不高。塊交換在電機高速運轉時效率較高，但在低速時會造成扭矩波動。正因如此，FOC應運而生。FOC在低速和高速兩種情況下都能達到最佳控制效果(圖1c)。利用FOC控制，可以將電機的效率提高到95%，并降低功耗和噪聲，提供優異的扭矩動態性能，從而使逆變器的效率更高，所需的功率級更小，提供相同扭矩所需的電機尺寸更小。

　　FOC算法消除了時間和速度之間的相互依賴，支持對磁通和扭矩分別單獨實施直接控制，其實現方法是利用被稱為Clarke和Park變換的數學公式，以數學方法將電機的電氣狀態轉換到不隨時間變化的二維旋轉坐標系中。FOC既可用于交流感應電機和無刷直流電機控制，提高它們的效率和性能，也可以用于對現有電機的控制系統進行升級，實現對現有電機的控制。

　　各種節能的電機控制方法

　　為了實施各種創新的電機控制概念，需要采用優化的微控制器架構以及易于使用的工具。英飛凌不僅提供功能強大的8位、16位和32位微控制器(圖2)，而且還提供包含相關工具鏈的完整解決方案。此外，英飛凌還提供種類眾多的應用套件組合，方便高效電機控制硬件和軟件解決方案的評估和實施。根據不同應用需要，英飛凌可提供門類齊全的8位、16位和32位MCU，運算速度最高可達400 MIPS。

　　XC800 MCU采用流行的8051 CPU，配有4KB至64 KB閃存、10位高速ADC、PWM單元和20至64引腳封裝，提供各種可擴展的解決方案。此外，XC886、XC878和XC888系列產品還配有16位矢量計算機，支持FOC。對于8位MCU而言，這在業內尚屬首例。利用矢量計算機，只需利用大約一半的CPU容量就可以執行FOC，這在業內也是獨一無二的。XC800 MCU是實現成本優化的高能效低端驅動(如風扇、泵類、電器和空調等)的理想產品。