實(shí)時(shí)控制技術(shù)促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展

實(shí)時(shí)控制為什么重要

盡管實(shí)時(shí)控制并不是一項(xiàng)新技術(shù) – TI在大約二十年前就推出了專用控制器，推動(dòng)了數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的創(chuàng)新 – 近年來(lái)，由于這些元件在智能自動(dòng)化系統(tǒng)中的廣泛使用，全球 MCU市場(chǎng)出現(xiàn)了顯著增長(zhǎng)。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，收集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和更新系統(tǒng)的時(shí)間窗口極短。這種控制對(duì)于電源轉(zhuǎn)換和高級(jí)電機(jī)控制應(yīng)用非常重要，例如工廠中機(jī)器人的移動(dòng)。

對(duì)于能夠轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和轉(zhuǎn)換電源的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)工程師們面臨著越來(lái)越多提高效率、精度和產(chǎn)品尺寸的要求。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制最大化和最優(yōu)化，需要在系統(tǒng)中使用特別的嵌入式器件，這種器件可以顯著縮短延遲、實(shí)現(xiàn)低功耗和成本效益。如果工程師嘗試使用非實(shí)時(shí)控制器件而非針對(duì)控制應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的單一微控制器，就可能會(huì)在無(wú)意間延長(zhǎng)設(shè)計(jì)時(shí)間。

如果我們對(duì)城市中的某些能源敏感領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)時(shí)控制技術(shù)（例如增加EV和利用太陽(yáng)能），就可以看到它們對(duì)能源存儲(chǔ)和管理的產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的潛力。

1、拓展EV的里程和性能

EV中幾乎每個(gè)子系統(tǒng)都依賴于某種形式的實(shí)時(shí)控制。大量激動(dòng)人心的創(chuàng)新使得汽車變得更加高效，并提升了駕駛樂(lè)趣，同時(shí)還可應(yīng)對(duì)里程焦慮、充電時(shí)間和阻礙EV普及的其他障礙。

全新的電源技術(shù)（例如氮化鎵(GaN)）有可通過(guò)提高功率密度和效率、增加行駛里程并改善可靠性來(lái)應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)的潛力。但要釋放GaN的潛力，就需要使用實(shí)時(shí)控制器，它能夠?qū)⒏唛_關(guān)頻率與可配置控制相結(jié)合，從而更大程度減少功率損耗和噪聲。微控制器可幫助GaN實(shí)現(xiàn)超高的功效和功率密度。

實(shí)時(shí)控制的進(jìn)一步發(fā)展可提升處理能力并增強(qiáng)感應(yīng)和驅(qū)動(dòng)性能，這樣可實(shí)現(xiàn)更高的精度和效率，并通過(guò)提高系統(tǒng)集成度使汽車更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

2、升級(jí)和增強(qiáng)EV充電基礎(chǔ)設(shè)施

EV的發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁 – 汽車制造商們投資并大規(guī)模生產(chǎn)使用更清潔的能源的汽車 – 城市可能需要加大投資高性能充電基礎(chǔ)設(shè)施，以滿足更多電動(dòng)汽車的充電需求。

這些充電站所用的技術(shù)必須具有成本效益，還必須縮短充電時(shí)間。要提供快速充電體驗(yàn)并盡量減少功率損耗，實(shí)時(shí)控制至關(guān)重要，它同時(shí)還能減少對(duì)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的限制，因?yàn)镋V充電系統(tǒng)可將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)镋V電池充電所用的直流電。高充電效率還有助于駕駛員快速為電池充電，并更快地上路行駛。

3、通過(guò)太陽(yáng)能解決方案對(duì)能源存儲(chǔ)方式進(jìn)行革新

上海進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)只是城市將可再生能源轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活的電源資源的一種嘗試。

光伏逆變器系統(tǒng)領(lǐng)域正在進(jìn)行一場(chǎng)革命，利用電池的存儲(chǔ)容量，使得在沒有陽(yáng)光的情況下也能提供能源。這些系統(tǒng)結(jié)合了實(shí)時(shí)控制的幾個(gè)關(guān)鍵支柱：從太陽(yáng)能板向電網(wǎng)傳輸，從電網(wǎng)向儲(chǔ)能電池傳輸，以及從電池回傳到電網(wǎng)。這里有三個(gè)節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換，其中可能會(huì)產(chǎn)生電源損耗，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需仔細(xì)斟酌。 實(shí)時(shí)控制可提供最大化輸出所需的精度，同時(shí)更大程度減少雙向電源轉(zhuǎn)換的功率損耗，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中直流電和交流電的雙向高效流動(dòng)。

可再生能源需要受到實(shí)時(shí)控制?，F(xiàn)在，減少碳排放的要求在全球范圍內(nèi)日益緊迫，而實(shí)時(shí)控制是使系統(tǒng)能效更高、讓環(huán)境更加美好的核心關(guān)鍵。

審核編輯：湯梓紅