别错过！STM32电机能效白皮书：选电机、降损耗、优控制，一步到位

发表于 2025-10-10 23:12

本帖最后由 STM新闻官于 2025-10-10 23:16 编辑

全球超半数电能用于驱动电机——小到空调、洗衣机等家电，大到电动汽车，电机能效提升对降低能耗、延长电池续航至关重要。同时，欧洲等地区不断更新能效标准（如2021年欧洲重启“A到G”标签，旧A+++相当于新标准C级），也倒逼企业升级电机驱动技术。

选对电机：无刷电机成主流，新型电机显潜力
提升能效的第一步是选对电机类型。无刷电机（如三相交流感应电机、永磁同步电机PMSM）凭借低损耗优势，正逐步替代传统有刷直流电机 —— 有刷电机的电刷会产生摩擦损耗、磨损及噪声，而无刷电机可有效规避这些问题。从数据来看，无刷电机能效优势显著：在洗衣机应用中，5kg纯棉织物洗涤周期下，无刷感应电机功耗仅80W，有刷通用电机却高达210W；PMSM在低负载时效率比异步电机高15%，额定负载下效率可达95%，还具备高功率密度、高启动转矩优势，100kW功率以内成本竞争力渐显。不过100kW以上领域，异步电机因无需昂贵稀土永磁材料，仍占据主导。行业还在探索更优解：同步磁阻电机在部分负载工况下效率更高，且无需稀土；永磁辅助同步磁阻电机融合磁阻转矩与永磁转矩，搭配铁氧体磁体还能降低成本，未来有望在工业、消费电子领域广泛应用。

攻克损耗：优化逆变器设计，巧选调制策略
电机驱动系统的损耗主要来自定子焦耳损耗（铜损耗）、铁损耗、开关损耗等，针对性优化逆变器设计是关键。

电机驱动系统中的损耗

适配场景，SiC器件降损50% 逆变器损耗多来自功率开关，需根据电压场景选器件：高压应用优先选IGBT，低压应用优先选MOSFET；而宽禁带半导体碳化硅（SiC）器件，相比传统硅器件，开关损耗可降低50%，还能减少反向恢复能量，显著提升功率级效率。

平衡损耗，降低温度 逆变器开关频率需权衡电机铁损耗与自身开关损耗：提升频率可减少电机铁损耗，但会增加开关损耗；降低频率则相反。同时，结合高效PWM调制策略能进一步优化。

精准控制：让电机始终高效运行
电机焦耳损耗与输入电流平方成正比，需通过精准控制避免浪费。磁场定向控制（FOC）技术可实现无刷电机励磁与转矩的独立解耦控制，让定子磁通与转子磁通保持90°相位差，确保转矩输出最优。在此基础上，结合最优最大转矩电流比（MTPA）算法，能根据负载动态调整目标负载角，使电机始终运行在最高效率点。数据显示，满载工况下，采用MTPA可使效率最高提升8%，轻载工况也能有效减少额外损耗。

STM32生态：从硬件到工具，助电机能效方案落地
为帮助工程师快速落地上述技术，意法半导体可提供从硬件层面到软件工具的全方位支持。STM32G4等系列MCU集成DSP、FPU指令及丰富模拟外设，CPU频率覆盖48MHz-480MHz，适配不同电机控制需求；STM32电机控制SDK包含PMSM固件库（内置MTPA、SVPWM功能）、电机控制工作台，能够可视化配置参数、自动生成代码，大幅简化开发流程。

STM32电机控制工作台

发表于 2025-10-10 23:17

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