更好的电子器件在驱动电机

日期:2017-09-19

作者:Kevin Parmenter, PSD撰稿人
 

 
世界对能源有着无限的欲望——电能也不例外。据估计,大约有45%的电力用于驱动电机。与此相比,照明约占19%,即使LED照明对这一领域产生了重大影响。最大的耗电量是泵和制冷中经常使用的电机。
任何能改善电能转化为机械能的方法,都可以减少热量的浪费,是值得改进的。除了推动新的应用,更有效的电机驱动器可以帮助减少消耗有限资源需求和建造更多的发电厂。
我很荣幸在APEC 2017召开了一个小组会议,讨论未来需要的更多拓扑结构。结论:采用更多的拓扑结构。由于电力电子技术降低了成本,我们可以用变速电机驱动器和功率电子器件驱动专为各种应用的不同类型电机——以适合每个应用。
我们可以利用电子器件驱动电器中的小功率电机,直到最近使用的低成本交流感应电机。我们也可以在暖通空调系统使用电子器件,包括现在低成本的单相交流感应电机——包括与其损耗相关和伴随它们的可怕功率因数的启动和运行电容器。今天的电子产品往往会要求提高效率和降低噪声。在高端电机方面,在单个、多个甚至更高马力的电机驱动器中,我们看到电机在使用变速驱动器。然而,随着电子器件成本的降低,以及开关技术的改进,现在增加更多的开关拓扑结构是可能的。这使多相电机可以驱动没有过去限制的拓扑结构。寻找拓扑结构中更多的开关元件的未来的需求。
不仅半导体开关在改进,无源元件,如储能电容器也越来越好。用于电气化交通的电机驱动器的不断增长,包括汽车、公共汽车、火车、飞机和船只——所有类型的交通运输在空中、陆地或海洋的土地或海洋都在电气化。改进的组件可以解决非常恶劣的户外和汽车环境中电子必须使用多年的可靠性问题。
这对于电力电子元件制造商意味着什么?我预测电机驱动器应用的所有方式都是光明和不断扩大的未来,从小到大。碳化硅和改进的硅IGBT和MOSFET将成为事实上的标准。更好的混合信号接口IC也将流行。
在APEC,我还主持了一个关于隔离势垒的会议。讨论集中在有栅极驱动隔离的离线、高压(120-480 VAC以上)应用,无论是集成和分立形式这都将是关键的。开发这些系统的电机驱动器制造商和有技能的设计工程师未来是光明的。随着控制电子变得更加数字化,不仅需要电力电子的知识,而且需要控制算法。一个32位ARM处理器的成本远远低于其他器件,随着FPGA成本的下降,数字控制电机变得越来越司空见惯,可以用在尽可能广泛的应用。
 

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