技術與應用同步進化 馬達控制提供絕佳動能
技術與應用同步進化 馬達控制提供絕佳動能
台北訊
2018-10-31 02:33
馬達是現代生活中重要的動力來源之一，近年來智慧化應用漸多，精準、即時、創新成為現在馬達控制領域的重要設計，10月於六福皇宮飯店舉辦之「2018年意法半導體馬達控制技術研討會」中，邀請產業的專業人士，針對馬達的最新技術走向與應用設計，發表一系列精采演說。
工業4.0浪潮襲來 馬達控制重要性日增
意法半導體台灣區總經理尹容指出，透過感測器、通訊技術與數位化架構，工業4.0翻轉了全球產業，未來數位化將成為製造業的重要趨勢，讓不同領域的專業人士與管理階層，都能快速掌握生產訊息。
他以工業4.0帶起的預測保養為例，包括馬達在內的大部分設備，一旦非預期停機，都將對業者帶來重大損失，因此保養維修向來是製造業的重點工作，而過去定時巡檢方是屬於被動作法，無法完全了解馬達狀態。現在透過感測器擷取馬達的電流、震動、溫度等數據、再將資料傳輸至後端運算平台進行分機，即可精準且即時的掌握馬達的資訊，將非預期性停機的機率降至最低。
意法半導體長期耕耘工業領域，並針對各類型應用提出相關解決方案，其產品組含涵蓋了馬達控制的各類需求，包括馬達運動、工業通訊與感測技術等，均已居於領先地位，除了產品外，意法半導體也提供了完整的開發工具，協助客戶快速進入市場。
對於馬達控制的解決方案，意法半導體工業及功率離散元件產品部馬達控制系統經理Dino Costanzo則表示，為了協助客戶縮短上市時程，公司推出了包括硬體參考設計、應用開發板與馬達控制函式庫的韌體應用模組。使用者可透過意法半導體的工具進行產品評估與技能培訓，不僅能提供架構圖與設計審查，還可與FAE合作調整設計，改善效能。
意法半導體在馬達控制的產品生產系統相當完整，在控制器方面另有8位元與32位元MCU；離散元件部分則有智慧電源模組(IPM)、功率電晶體、AC開關、馬達驅動器IC；工作系統方面擁有軟體圖像控制介面與全客製化即時通訊平台，韌體函式庫還有完整功能與FOC與6步方波演算法。Dino Costanzo進一步指出，現在馬達的應用越來越廣泛，需求也漸趨多元，馬達控制元件必須滿足大量的差異化需求，意法半導體完整的產品線與各項支援，將可成為工程師的最佳後盾。
智慧家電趨勢成形 馬達技術與日俱進
馬達驅動應用部分，威技電器吳濡郁以自家產品為例，介紹了各類家電產品的馬達控制技術與應用。他表示，威技電器的主力產品為空調、冷氣、空氣清淨機等，而壓縮機是空調設備的重要零組件，為了因應市場需求，威技電器於2004年設立了壓縮機產線，目前年產能約為180萬~200萬組。
對於變頻器的馬達需求，現在變頻器對節能省電、無段變速、振動小、低噪音與重量輕有高度要求，因此變頻塑封馬達成為主流選擇，吳濡郁表示，此類型馬達可用更少的電力瓦數，達到同樣效能，另外由於已從交流轉為直流，再透過空間向量調變，重新調整電流電壓，因此在轉速部分，不必像早期繼電器只能有少數的段數切換，目前市場上立扇最多已可切換到32段，對於家電產品來說，非常實用，因此變頻塑封馬達，未來將會成為家電領域的重要元件。而威技電器也將持續在綠能節能領域，貢獻一份心力。
功率模組離散元件也是馬達控制的重要零組件，意法半導體技術行銷專案經理陳文聰指出，透過更具智慧化的功率模組離散元件，馬達控制將可更高效、更節能。目前馬達控制會用到的離散元件包括IPM(Intelligent Power Module)、MOSFET、IGBT與功率模組。
意法半導體在家電、工業與行動設備，均有相關的功率離散元件產品，有助於縮小設備體積、提高效能。對於效能需求更高的產品，則有對應的IGBT與MOSFET。意法半導體的IGBT產品線非常齊全，從600V到650V、1200V、1250V一應俱全。
針對馬達控制的軟體開發套件，意法半導體應用工程師周信廷則表示，意法半導體今年推出新版本的MCSDK 5.0，使用者可從公司官網安裝。這套開發工具採用全新的演算法，能夠自動測量永磁同步馬達的電氣特性，並僅需數分鐘，以3個步驟就能設定、啟動、運作全新的馬達。
MCSDK 5.0新版韌體庫結合了STM32CubeMX硬體抽象層及底層架構。MCSDK 5.0利用STM32CubeMX生成完整程式碼，其中包含所有必要底層驅動與馬達控製程式，且STM32CubeMX在背景執行無須使用者操作，進而簡化馬達驅動的開發、客製和除錯過程，同時強化馬達控制和客製化功能。
意法半導體的MCSDK演算法可大幅提升效能及處理負載條件不斷變化的最大轉矩電流比，以及用於擴大速度範圍的弱磁控制和用於強化高轉速穩定性的前饋控制。其他功能包括當轉子已經在旋轉時確保驅動平穩插入的「在線啟動」功能，室外空調的風扇或排風扇通常都需要這項功能。
在馬達控制創新議題中，意法半導體技術行銷經理林進裕則從馬達驅動IC的市場布局與產品區隔切入。他表示，意法半導體在馬達控制德產品組合相當豐富，包括直流馬達、無刷馬達和步進馬達，另有1.8V至80V應用範圍的解決方案。意法半導體採用先進控制技術，對於小瓦特數的應用的封裝方式採用超小型的QFN封裝。
