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雙碳對電機(jī)系統(tǒng)的要求更高

自雙碳目標(biāo)提出以來，圍繞源網(wǎng)荷儲一體化展開的能源互聯(lián)網(wǎng)變革已經(jīng)拉開帷幕。電機(jī)作為負(fù)荷側(cè)的大型電能消耗者，消耗量占60%以上，必須提高其能效。2021 年6 月，國標(biāo)GB18613-2020 強(qiáng)制實(shí)施，對電機(jī)能效的要求大大提高。憑借其高效的先天優(yōu)勢，直流變頻電機(jī)必將成為雙碳目標(biāo)下負(fù)載側(cè)變化的領(lǐng)導(dǎo)者。

由電機(jī)本體和控制系統(tǒng)組成的DC變頻電機(jī)控制系統(tǒng)。對于電機(jī)本體設(shè)計(jì)，對高效、高密度（功率和扭矩）、高速、強(qiáng)可控性、強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性、低噪聲和低振動的要求越來越高；相應(yīng)的控制系統(tǒng)要求MCU(微控制器)具有快速計(jì)算電機(jī)算法的能力，算法本身要求高魯棒性和適應(yīng)性EMC能力強(qiáng)，溫度運(yùn)行范圍寬，高度集成，性價比高，功率設(shè)備損耗低。

直流無刷電機(jī)有助于提高效率

由于新能源汽車以電池能量為驅(qū)動源，各種電機(jī)都非常注重能耗。如Tesla 主驅(qū)動電機(jī)從異步電機(jī)轉(zhuǎn)為直流無刷電機(jī)，主要是因?yàn)橹绷鳠o刷電機(jī)在城市工況下的效率高于異步電機(jī)，可以提高電池壽命。除主驅(qū)電機(jī)外，HVAC空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)(加熱通風(fēng)和空調(diào))部分，駕駛部分EPS(電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng))除了直流無刷外，電機(jī)用直流無刷，雨刮器、電子水泵、電子油泵等也逐漸無刷。

除了芯片模擬外，電機(jī)系統(tǒng)向協(xié)核處理發(fā)展電機(jī)的高效控制IP 的AD(模擬數(shù)字)，OP除了對數(shù)字控制核心處理系統(tǒng)的放大器)的需求外，對數(shù)字控制系統(tǒng)的要求是操作能力和數(shù)字部分PWM 的產(chǎn)生和AD 配合機(jī)制。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加、控制算法的復(fù)雜性、控制環(huán)路的增加、控制對象的數(shù)量的增加，計(jì)算能力要求也會相應(yīng)增加。三角函數(shù)解算、開根、濾波器(如二階)將出現(xiàn)在數(shù)字控制算法部分IIR，數(shù)字環(huán)路補(bǔ)償器、乘除法器等。

對這些數(shù)字控制的需求，MCU 需要提高計(jì)算能力，但這種提升受芯片工藝、芯片加熱功耗、供電電壓等因素的限制。現(xiàn)在越來越多的制造商開始嘗試MCU 協(xié)處理器解決計(jì)算能力問題。協(xié)核處理標(biāo)準(zhǔn)化算法模塊，減少M(fèi)CU 的負(fù)擔(dān)。例如，在工業(yè)伺服控制中使用MCU FPGA 雙核處理，MCU 負(fù)責(zé)算法 外部人機(jī)接口，F(xiàn)PGA 處理電機(jī)位置解碼算法 HRPWM。

國內(nèi)電機(jī)制造商逐漸滲透市場

與國際競爭對手相比，雖然國內(nèi)電機(jī)控制系統(tǒng)和部件制造商起步較晚，但對電機(jī)領(lǐng)域細(xì)分市場需求的調(diào)查更深入，更了解市場趨勢和用戶痛點(diǎn)。由于國內(nèi)電機(jī)控制系統(tǒng)和部件制造商對產(chǎn)品定位準(zhǔn)確，可以生產(chǎn)性價比高、集成度高的產(chǎn)品，迭代速度比國際競爭對手快，國內(nèi)半導(dǎo)體具有更強(qiáng)的服務(wù)能力和服務(wù)意愿。因此，微電機(jī)、風(fēng)等原本被國外半導(dǎo)體占據(jù)的市場領(lǐng)域Micron代理機(jī)水泵、戶外自行車、電動工具、運(yùn)動器材等市場的電機(jī)芯片基本產(chǎn)化在1-2 年內(nèi)結(jié)束。

(本文來源《IC2022年3月，代理雜志