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干貨 | 三種實(shí)時(shí)控制方式促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展

發(fā)布時(shí)間:2021-05-25 來(lái)源:Matt Watson 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】從電動(dòng)汽車充電站到太陽(yáng)能解決方案,通過(guò)實(shí)時(shí)控制等先進(jìn)技術(shù),城市正在變得更加高效。去年,一項(xiàng)探討已久的議題在上海付諸實(shí)踐:電動(dòng)汽車 (EV) 是否可以成為城市電網(wǎng)的一種靈活能源?
 
從電動(dòng)汽車充電站到太陽(yáng)能解決方案,通過(guò)實(shí)時(shí)控制等先進(jìn)技術(shù),城市正在變得更加高效。去年,一項(xiàng)探討已久的議題在上海付諸實(shí)踐:電動(dòng)汽車 (EV) 是否可以成為城市電網(wǎng)的一種靈活能源?
 
電動(dòng)汽車駕駛員從公用事業(yè)公司獲得充電時(shí)間信號(hào),從而在可再生能源最充足時(shí)加以利用,并充分利用資源,避免浪費(fèi)。1 EV 電池成為車輪上的能源存儲(chǔ)容器,能夠在能源需求超出供給時(shí),將多余的電量釋放到主電網(wǎng)中。
 
這一創(chuàng)新的試點(diǎn)項(xiàng)目顯示,日常生活中使用的家用充電器、公共充電器和電池交換站等不同類型的充電器,均可在支持城市電網(wǎng)的過(guò)程中發(fā)揮不同作用。作為中國(guó)新基建計(jì)劃的一部分,新能源車輛充電站的擴(kuò)張現(xiàn)已成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和環(huán)境保護(hù)長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)的關(guān)鍵部分。
 
全球范圍內(nèi)的其他城市也在節(jié)能減排上迅速展開(kāi)行動(dòng)。技術(shù)是幫助他們履行節(jié)能減排承諾的關(guān)鍵所在,因?yàn)榧夹g(shù)能夠在解決能源效率的相關(guān)挑戰(zhàn)時(shí)提供更出色的功率密度。
 
可通過(guò)更加高效、功能更強(qiáng)大的系統(tǒng),重點(diǎn)增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制能力(即時(shí)處理可在萬(wàn)億分之一秒內(nèi)收集數(shù)據(jù)并更新閉環(huán)系統(tǒng)),從而顯著降低排放。實(shí)時(shí)控制是在能源管理領(lǐng)域開(kāi)啟下一波創(chuàng)新浪潮的關(guān)鍵因素。
 
干貨 | 三種實(shí)時(shí)控制方式促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展
 
Matt Watson,C2000™ 微控制器經(jīng)理
 
作為 TI C2000™ 微控制器 (MCUs) 的經(jīng)理,我發(fā)現(xiàn)隨著人們想用更少的能源實(shí)現(xiàn)更多功能,同時(shí)他們對(duì)實(shí)時(shí)控制的需求在不斷增長(zhǎng)。展望未來(lái),我認(rèn)為實(shí)時(shí)控制會(huì)在以下方面對(duì)交通和能源使用造成顯著影響:
 
●提高 EV 的里程和性能。
●升級(jí)和增強(qiáng) EV 充電基礎(chǔ)設(shè)施。
●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。
 
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)。2 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。  
 
擴(kuò)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。
 
干貨 | 三種實(shí)時(shí)控制方式促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展
 
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_(kāi)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。
 
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)?EV 充電系統(tǒng)可將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?EV 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。
 
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(méi)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。現(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。
 
1.)   https://www.nrdc.org/experts/barbara-finamore/how-ev-charging-can-clean-chinas-electricity-grid
2.)   https://www.techiexpert.com/microcontroller-market-is-projected-to-reach-usd-20-billion-by-2027/
 
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