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雙碳對電機系統(tǒng)的要求更高

自雙碳目標提出以來，圍繞源網(wǎng)荷儲一體化展開的能源互聯(lián)網(wǎng)變革已經拉開帷幕。電機作為負荷側的大型電能消耗者，消耗量占60%以上，必須提高其能效。2021 年6 月，國標GB18613-2020 強制實施，對電機能效的要求大大提高。憑借其高效的先天優(yōu)勢，直流變頻電機必將成為雙碳目標下負載側變化的領導者。

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

直流無刷電機有助于提高效率

由于新能源汽車以電池能量為驅動源，各種電機都非常注重能耗。如Tesla 主驅動電機從異步電機轉為直流無刷電機，主要是因為直流無刷電機在城市工況下的效率高于異步電機，可以提高電池壽命。除主驅電機外，HVAC空調壓縮機電機(加熱通風和空調)部分，駕駛部分EPS(電動動力轉向系統(tǒng))除了直流無刷外，電機用直流無刷，雨刮器、電子水泵、電子油泵等也逐漸無刷。

除了芯片模擬外，電機系統(tǒng)向協(xié)核處理發(fā)展電機的高效控制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 的產生和AD 配合機制。隨著電機轉速的增加、控制算法的復雜性、控制環(huán)路的增加、控制對象的數(shù)量的增加，計算能力要求也會相應增加。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)路補償器、乘除法器等。

對這些數(shù)字控制的需求，MCU 需要提高計算能力，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)處理器解決計算能力問題。協(xié)核處理標準化算法模塊，減少MCU 的負擔。例如，在工業(yè)伺服控制中使用MCU FPGA 雙核處理，MCU 負責算法 外部人機接口，F(xiàn)PGA 處理電機位置解碼算法 HRPWM。

國內電機制造商逐漸滲透市場

與國際競爭對手相比，雖然國內電機控制系統(tǒng)和部件制造商起步較晚，但對電機領域細分市場需求的調查更深入，更了解市場趨勢和用戶痛點。由于國內電機控制系統(tǒng)和部件制造商對產品定位準確，可以生產性價比高、集成度高的產品，迭代速度比國際競爭對手快，國內半導體具有更強的服務能力和服務意愿。因此，微電機、風等原本被國外半導體占據(jù)的市場領域Micron代理機水泵、戶外自行車、電動工具、運動器材等市場的電機芯片基本產化在1-2 年內結束。

(本文來源《IC2022年3月，代理雜志