電機(jī)控制是指，對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)、加速、運(yùn)轉(zhuǎn)、減速及停止進(jìn)行的控制。根據(jù)不同電機(jī)的類(lèi)型及電機(jī)的使用場(chǎng)合有不同的要求及目的。對(duì)于電機(jī)，通過(guò)電機(jī)控制，達(dá)到電機(jī)快速啟動(dòng)、快速響應(yīng)、高效率、高轉(zhuǎn)矩輸出及高過(guò)載能力的目的。
  電機(jī)控制發(fā)展歷史 
  最近兩年，電機(jī)市場(chǎng)正在從使用低能效的直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、通用或交流感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)向更高能效的無(wú)刷直流(BLDC)電機(jī)和永磁同步電機(jī)(PMSM)，這一趨勢(shì)構(gòu)成的部分原因是政府法規(guī)強(qiáng)制使用符合特定國(guó)際能效分類(lèi)規(guī)范(IE1、IE2及IE3)的電機(jī)，另外還在于推動(dòng)高能效BLDC或PMSM電機(jī)應(yīng)用所需的半導(dǎo)體產(chǎn)品價(jià)格的快速下降。  
  自從十七世紀(jì)初期伏特發(fā)明電池以來(lái)，人類(lèi)就迎來(lái)了電氣時(shí)期。在對(duì)電機(jī)的研發(fā)中，大體可以劃分為四個(gè)階段。 
  從十八世紀(jì)二十年代至十九世紀(jì)為第一階段，電磁原理現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)，而且還出臺(tái)了有關(guān)的法則，交流電機(jī)被研發(fā)出來(lái) —— 電機(jī)被應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中，并發(fā)揮著作用。 
  從二十世紀(jì)初期到七十年代為第二階段，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不斷地成長(zhǎng)，進(jìn)入到成熟期 —— 開(kāi)始引入了電子控制技術(shù)和半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)技術(shù)，使得變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮著作用，趨于實(shí)用化。 
  從二十世紀(jì)七十年代到二十世紀(jì)的末期第三階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度越來(lái)越快，而且迎來(lái)了高性能驅(qū)動(dòng)發(fā)展，一些驅(qū)動(dòng)裝置已經(jīng)智能化方向發(fā)展 —— 控制系統(tǒng)裝置也趨于程序化。 
  從二十世紀(jì)末到二十一世紀(jì)為第四階段，多媒體技術(shù)盛行，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域普及，就是在這樣的信息技術(shù)背景下 —— 電動(dòng)機(jī)開(kāi)始向節(jié)能方向發(fā)展，為構(gòu)建環(huán)境友好型設(shè)備奠定技術(shù)，保證電機(jī)在運(yùn)行中發(fā)揮著應(yīng)有的性能，而且還發(fā)揮著節(jié)約能源的作用。 
  電機(jī)一直都在朝著高效能、小型化、低成本、高兼容性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化的方向發(fā)展，這催生了更多先進(jìn)的電機(jī)控制技術(shù)出現(xiàn)，從而不斷改變著電機(jī)控制市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。 
  電機(jī)控制的發(fā)展趨勢(shì) 
  在德國(guó)提出工業(yè)4.0，美國(guó)提出先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略方案，我國(guó)推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級(jí)的大背景下，傳統(tǒng)的電機(jī)和電機(jī)控制也正在發(fā)生改變，對(duì)電機(jī)控制也提出了新的需求。 
  節(jié)能 
  電機(jī)體系節(jié)能也是大勢(shì)所趨，但是僅僅用高效電機(jī)替換一般電機(jī)對(duì)整個(gè)電機(jī)體系的節(jié)能效果提高并不明顯，整個(gè)電機(jī)體系的節(jié)能才是真正的節(jié)能。因而，變頻器、伺服、逆變器和專(zhuān)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)大量用在風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、升降機(jī)、電焊機(jī)、電動(dòng)車(chē)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)、洗衣機(jī)電機(jī)和冰箱壓縮機(jī)中。 
  變頻器是電機(jī)體系節(jié)能的主力，節(jié)能首要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)的運(yùn)用上，選用變頻器后，能夠經(jīng)過(guò)下降供電頻率來(lái)下降泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，跟著轉(zhuǎn)速的下降，功率會(huì)快速下降。同時(shí)變頻器一般選用交-直-交變頻供電的方式，溝通異步電機(jī)吸收滯后的無(wú)功功率，經(jīng)過(guò)變頻器供電，對(duì)電網(wǎng)而言，功率因數(shù)也有了一定提高，總體上節(jié)約了一部分電網(wǎng)輸電進(jìn)程中損耗的電能。 
  變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)、逆變器和專(zhuān)用操控器中的IPM模塊、IGBT和MOSFET對(duì)節(jié)能降耗起到關(guān)鍵性效果。這些功率器材要求也越來(lái)越多，比方要求更低的產(chǎn)品成本、更緊湊的封裝尺度、更好的散熱功用，對(duì)功率器材的多樣化也提出要求，比方低功耗器材、緊湊規(guī)劃的大功率器材、低壓大功率器材、大電流高電壓器材等等。 
  高效 
  電機(jī)控制系統(tǒng)不但是變換和傳送能量的裝置，也是傳遞和溝通信息的通道，未來(lái)的工業(yè)電機(jī)體系不僅僅是一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，同時(shí)也會(huì)是整個(gè)工廠(chǎng)體系的一個(gè)有機(jī)組成部分和動(dòng)力運(yùn)用監(jiān)控點(diǎn)。現(xiàn)在西門(mén)子、ABB生產(chǎn)的一些電機(jī)，能夠主動(dòng)的采集和記錄電機(jī)內(nèi)的電壓、電流、溫升、振蕩等狀況改變，并經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的送到操控中心，以供對(duì)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行檢測(cè)和毛病診斷，使操作員不管身在何處均可拜訪(fǎng)參數(shù)、狀況和診斷信息，并可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，從而提高效率。 
  近幾年被廣泛應(yīng)用的分布式電機(jī)控制系統(tǒng)可提供一套模塊化解決方案，使機(jī)器能高效運(yùn)轉(zhuǎn)，提高生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率及可靠性。有些電機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制，在設(shè)計(jì)上同時(shí)考慮了多種電機(jī)兼容，能夠適用異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)的矢量控制，有效減少用戶(hù)庫(kù)存，無(wú)需考慮電機(jī)類(lèi)型兼容問(wèn)題，也是屬于高效運(yùn)轉(zhuǎn)的表現(xiàn)。 
  另外，單獨(dú)機(jī)械設(shè)備中電機(jī)的軸數(shù)正變得更多，多軸操控越來(lái)越多的運(yùn)用在包裝機(jī)械、電子拼裝機(jī)械、食物飲料機(jī)械、機(jī)械手和印刷機(jī)械中。為了滿(mǎn)足小批量、定制化和柔性化的加工需求，靈敏的調(diào)整電機(jī)操控的軸數(shù)，電機(jī)控制體系愈加開(kāi)放，能夠重復(fù)編程，更加高效。 
  同時(shí)，電機(jī)控制正朝著集成化和智能化趨勢(shì)發(fā)展。 
  集成化 
  現(xiàn)代工廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)正變得越來(lái)越復(fù)雜，比方汽車(chē)制造、包裝、食物飲料、倉(cāng)儲(chǔ)物流等產(chǎn)線(xiàn)需要運(yùn)用成百上千個(gè)變頻器、伺服和電機(jī)來(lái)控制物料活動(dòng)，這些產(chǎn)線(xiàn)對(duì)分布式電機(jī)控制系統(tǒng)需求量比較大。 
  電機(jī)控制系統(tǒng)的分布式同時(shí)意味著電機(jī)控制產(chǎn)品的集成化，比方電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成，電機(jī)控制器和PLC的集成，電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)的集成。電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及其控制系統(tǒng)的高度集成化，與傳統(tǒng)電力傳動(dòng)體系比較，它們體積更小、分量更輕、功率密度更高。 
  集成的概念不僅僅停留在電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)控制器，還包含整個(gè)電機(jī)體系的集成：第一個(gè)層面是橫向集成，包含電機(jī)控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)和減速機(jī)的集成；第二個(gè)層面是縱向集成，是將電機(jī)體系歸入到整個(gè)工業(yè)控制體系。 
  就目前的發(fā)展看，更多的控制功能將集成到電機(jī)控制一體化中，趨向使用更高集成度的控制方案，這些方案比傳統(tǒng)分立器件方案更有助降低總體物料單(BOM)成本、減少方案占位面積，并使系統(tǒng)方案更輕、更高能效及更可靠。電機(jī)控制的集成化趨勢(shì)使客戶(hù)對(duì)電機(jī)控制MCU、FPGA和DSP的要求越來(lái)越高。 
  在這個(gè)趨勢(shì)中，對(duì)半導(dǎo)體芯片的要求將是高可靠性、簡(jiǎn)約設(shè)計(jì)及功能集成、小型化、寬溫度范圍等多項(xiàng)新要求。同時(shí)要求半導(dǎo)體芯片廠(chǎng)商也能供給集成的解決方案，在單顆芯片中集成更多的功用、I/O、驅(qū)動(dòng)、操控算法以及工業(yè)以太網(wǎng)模塊等。 
  8位MCU因?yàn)閮r(jià)格便宜、功用安穩(wěn)、運(yùn)用規(guī)模極為廣泛，8位MCU在變頻器操控、伺服電機(jī)操控、電力與動(dòng)力監(jiān)控，越來(lái)越多的以太網(wǎng)運(yùn)用等現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境下遇到了瓶頸。另外，32位MCU價(jià)格在進(jìn)一步的走低，8位MCU和32位MCU的價(jià)格差異在縮小，所以未來(lái)的電機(jī)控制體系會(huì)用到越來(lái)越多的32位MCU。 
  智能化 
  除此之外，電機(jī)控制也在向智能化發(fā)展。智能化控制在許多的應(yīng)用領(lǐng)域都獲得應(yīng)用，并獲得良好的控制效果。例如：模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、學(xué)習(xí)控制和居于專(zhuān)家系統(tǒng)的控制等。 
  這些控制方式最大的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)需被控對(duì)象進(jìn)行精確的數(shù)學(xué)建模，而且具有很強(qiáng)的魯棒性，非常適合控制電機(jī)這種非線(xiàn)性、變參數(shù)對(duì)象。比較成熟的有模糊控制，它不需要控制對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，能克服非線(xiàn)性等因素的影響，對(duì)被控對(duì)象參數(shù)變化具有較強(qiáng)的魯棒性。目前，模糊控制已經(jīng)在交直流調(diào)速系統(tǒng)中和伺服系統(tǒng)中取得很好的效果。 
  從未來(lái)的電機(jī)控制技術(shù)發(fā)展情況來(lái)看，由于系統(tǒng)的運(yùn)行遵循了自動(dòng)控制理論，計(jì)算機(jī)技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域中也實(shí)現(xiàn)了升級(jí)，滿(mǎn)足了多樣化的需求。對(duì)于智能化的數(shù)控產(chǎn)品進(jìn)行研究，深入探索自動(dòng)化技術(shù)，了解電機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向。