先進節(jié)能直流無刷電機控制器

節(jié)能減排的議題在國際舞臺中不斷地受到重視，其目的就是為了防止環(huán)境污染繼續(xù)惡化、改善氣候劇烈變動，以及在地球有限資源情況下訂定條款并相互約束。在普通消費者看來，節(jié)能減排無非就是隨手關閉電源，或搭乘公共交通系統(tǒng)，以便減少資源的浪費及實現(xiàn)資源回收再利用等目的。但是除了這些隨手可以實現(xiàn)的動作之外，另一個根本問題就是如何提高能源使用效率。美國 EPRI就曾指出，全球電機所耗費的金額一年高達950億美金，占了所有電力51%；其次是照明19%，冷卻/供暖16%， IT 14%。

無論是工業(yè)、家庭還是商業(yè)用電，電機所消耗的能源都占有很高的比例。以中國臺灣2007年的工業(yè)用電為1172億度為例，電機用電約820億度，占了總體用電的70%。如果改善電機系統(tǒng)的輸出、輸入功率比，就可以提高用電效率。

所以各個國家或者地區(qū)都針對電機及照明這兩大類有關產品提出改進計劃。

表1 各國對電機和照明產品的改進計劃

家庭用電大約可分為電源轉換輸出(燈、電視)及電機驅動(冰箱、洗衣機、冷氣、風扇、吸塵器等)這兩大類，其中電機驅動所消耗的電力占家庭用電的70%。根據臺灣工程研究院的數(shù)據，如果電機效率提升10%，一年約可節(jié)省100億度的電量，相當一座大中型核能發(fā)電站所發(fā)的電量。若再以全球一年的發(fā)電量約為20兆度來計算(在中國1兆是1萬億)，可以節(jié)省2兆度的用電量。這個驚人的數(shù)字等同于兩百座中大型核電站的電量。而且在能源法規(guī)及環(huán)保議題帶動下，產業(yè)、產品升級已是維持經濟持續(xù)發(fā)展的必要條件。

圖1

當今家電產品的驅動電機分為交流電機、直流電機兩類；直流電機又分為直流有刷及無刷電機。由于材料科學的進步，直流無刷電機(BLDC 或 PMSM)的研發(fā)及生產近期有相當大的突破。直流無刷電機具有安靜、無噪聲、免維護保養(yǎng)、壽命長、體積小的特性及優(yōu)點；尤其是高效輸入/輸出比，在節(jié)能及環(huán)保方面均有優(yōu)異表現(xiàn)。

直流無刷電機在技術層面以及進入門檻的要求都比其他電機(如交流、直流有刷)更高，因此擁有較高的附加值；同時在面臨能源短缺及環(huán)保要求雙重壓力下，高效率環(huán)保產品自然成了追求的目標，而采用直流無刷電機設計的產品輕松符合以上要求。

直流無刷電機控制驅動上可采用方波驅動(Trapezoidal Control)或磁通正弦PWM驅動兩種控制系統(tǒng)算法。其中，磁通正弦驅動備受業(yè)界囑目。

磁圖2