【导读】高效化和智能化现已成为未来工业发展的必然趋势，同时也是工业4.0的核心目标。电机控制作为在工业应用中具有举足轻重地位的关键核心，节能、高效、精准、互通，肯定是未来电机控制毋庸置疑的发展趋势。今日，智能硬件方案搜索引擎淘方案发布了2016年5月最受网友喜爱的十大电机控制方案，一起来了解电机控制的分类，电机控制方案的选择，以及排名前十的电机控制方案。
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“淘发布”2016年主题概览：
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5月：十大电机控制方案
6月：十大汽车电子方案
7月：十大开源硬件方案
8月：十大医疗健身方案
9月：十大无线充电方案
10月：十大智能家居方案
11月：十大工业计算方案
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一、电机控制的分类
电机控制行业是一个复杂的行业。电机的种类是多种多样的，根据电机的总类不同，控制的方式也是有所差异的。基本的电机的类型区分如图所示。
市场行业中有高中低的等级区分。各市场用到的电机类型不同，控制的方式也是不同的。
极低端的市场主要是单相交流、直流和通用电机。
低端市场包括永磁同步电机，交流感应电机和直流无刷电机等。
终端市场主要是永磁同步电机，交流感应电机和直流无刷电机等。
高端市场主要是伺服电机等。
直流电机是市面上应用较多的。直流电机分为有刷和无刷两种类型。
有刷直流电机的优点是控制简单，转矩特性好。缺点是有电刷会导致换向火花，电刷维护困难且容易损坏，稳定性不好。
无刷直流电机优点在于无电刷，节能，静音，便于维护，寿命长。缺点是相比有刷控制复杂，需要有位置传感器或软件算法检测转子的位置。
方波和正弦波控制方案
针对无刷直流电机的控制，市面上一般方法分为120°方波控制和180°正弦波控制。正弦波控制其实是基于方波控制的基础上增加了一些反馈，将PWM输出设计为正弦波的形态去控制电机的转动。这样的方式让控制的效率更高，噪音更低。
有感与无感区别
根据是否有位置传感器（霍尔传感器），也可以将控制分为有感和无感。有感和无感在电机启动的时候差别比较大。有感控制启动更简单，因为要让电机转动，首先需要确定转子的位置，有位置传感器能快速定位转子的位置，启动更稳定迅速。位置传感器要增加成本，并且布线麻烦。无感控制去掉了位置传感器，那么在启动的时候并不知道转子的位置在哪里，只能是用算法的方式去确定位置，也是控制的最大难点。位置查找的算法比较多，不同方式实现难度不同。
正弦波控制方案分类
正弦波控制的优点非常明确，大家都希望能用正弦波方式控制。正弦波控制分为SPWM和SVPWM两种。
SPWM是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。
SVPWM(空间矢量脉宽调制)是市场上最先进的控制算法FOC，它是基于磁场定向矢量的变频技术，工作原理是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。FOC控制难度最大，成本也是非常高的。
二、MCU、DSP及FPGA各自优势
在电机控制方案包括基于MCU、DSP及FPGA等不同模式，都具有各自的优势。相比FPGA，DSP具有高性能、低功耗与易编程的竞争优势，并在传统的应用市场发挥着巨大的作用。而FPGA是通过逻辑组合来实现各种功能的器件，可以进行任何类型的处理。在多轴控制系统中，高性能FPGA有其先天优势——系统设计更简化、处理速度更快、同时可以实现各种硬件扩展和连接。
尽管DSP与FPGA有着自身的优势，但值得注意的是，ARM Cortex－M4内核的MCU以其突出的性价比，越来越强势地应用于电机控制领域，特别是针对传统的DSP占主导的领域。该内核的MCU具备浮点运算单元，弥补了浮点能力的不足。ARM内核，作为相对标准化的平台，以及相应的开发工具，被很多工程师所熟悉。并且，半导体厂家基于Cortex－M4内核，对MCU进行了功能强化。如ADI的产品，集成了高性能的ADC、SINC滤波以及谐波分析引擎等。
三、淘方案十大电机控制方案
在淘方案中，以“电机控制”为关键词的搜索量大约为5000次/月，下面和大家分享淘方案中最受网友喜爱的十大电机控制解决方案。
1、基于Infineon的智能车用电机控制器方案
本方案是基于Infineon的TLE987x和TLE986x实现的，芯片采用了 ARM Cortex M3处理器，其外设集包含电流传感器、与捕获和比较单元（CAPCOM6）同步、可实现脉宽调制（PWM）控制的逐次逼近型10位ADC，以及16位定时 器。此外还集成了LIN收发器，以便与器件及众多通用I/O通信。支持通过LIN收发器，进行快速编程。
http://tao.52solution.com/scheme/index/schemeDetail?id=1849
2、基于IRMCF171的电机控制驱动板
本方案采用IR公司IRMCF171作主控芯片，是基于硬件的高效的永磁同步电机无传感器控制计算引擎，受无传感器永磁电机FOC控制，支持直流负母线单电阻采样及桥臂双电阻采样...
http://tao.52solution.com/scheme/index/schemeDetail?id=2518
3、BLDC无刷电机驱动方案
无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor, BLDCM）的诞生，克服了有刷直流电机的先天性缺陷，以电子换向器取代了机械换向器，所以无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点，又具有交流 电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。
http://tao.52solution.com/scheme/index/schemeDetail?id=1261
4、基于ST xSPINTM高集成度、高性能、高效率的电机驱动IC方案
ST的步进电机驱动器具有高达1/128微步分辨率的运动控制，用户可通过SPI方便地选择加速、减速、速度或目标位置的数字运动曲线，达到了前所未有的流畅与曲线精确度。
http://tao.52solution.com/scheme/index/schemeDetail?id=609
5、智能通用电机控制解决方案
电机的定子和转子绕组通过转子换向器串联。因此，通用电机又称为交流串激电机或交流换向器电机。通用电机可以采用相位角驱动器或斩波驱动器进行控制。
http://tao.52solution.com/scheme/index/schemeDetail?id=1994
6、Infineon的新能源电机控制器设计方案
该控制器主要用于新能源车辆牵引电机控制。在主控制模块中的主控芯片采用英飞凌的32-bit单片机TriCore，IGBT功率驱动模块采用英飞凌的汽车级IGBT模块HybridPACKTM1。
http://tao.52solution.com/scheme/index/schemeDetail?id=886
7、微芯力科基于STM32实现的电机控制参考设计方案
本方案的硬件包括: 1、 STM32控制板一块（STM32R8T6,CAN总线，232总线，8位数码管，5位按键等等） 2、 功率驱动板一块（DC24-48V，20A，单电阻、三电阻、ICS、HALL、ENC） 件包括： 电机控制函数； 附带LCD汉字驱动，数码管SPI驱动、键盘SPI驱动、SD卡驱动； FAT16文件支持源代码等等。
http://tao.52solution.com/scheme/index/schemeDetail?id=568
8、空气净化器驱动方案
本方案基于ST驱动芯片，是针对无刷直流电机的低成本领域设计的一套基于BLDC低成本驱动方案。方案不仅采用低成本、效率高的单片机作为控制器，而且提供一整套包电机驱动电路的硬件设计方案。
http://tao.52solution.com/scheme/index/schemeDetail?id=2459
9、电机控制 Fairchild BLDC 解决方案
这款电机控制 Fairchild BLDC的设计，做到整整的正弦波驱动，性能方面得到了进一步的提升，采用了霍尔效应传感器，实现根据应用调节速度。
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10、基于英飞凌XC2236N 的PMSM电机控制方案
本方案的MCU 部分包括MCU芯片和外设电路接口（电源接口、通信接口等等），电源部分: 包换驱动电路、逆变器部分、电流检测部分、电源供电部分和保护电路部分，图形化用户界面可进行实时控制和监测。
http://tao.52solution.com/scheme/index/schemeDetail?id=541
四、中国电机控制市场未来发展趋势
在未来电机应用领域，工业伺服将扮演越来越重要的角色，对于电机控制的要求，已不仅仅停留在满足节能要求的通用变频器及速度控制，而越来越多的应用领域需要精确的位置控制及电流控制；无论是工业生产线、工业自动化设备及机械设备，还是智能物流及机器人，都已将伺服控制作为重要的执行器件。对于家用领域，将更多地考虑成本及无传感器控制。而在汽车及交通领域，可靠性将是最重要的因素。
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