本博客系列將從許多不同的角度探討電機驅動器 - 從架構到電源管理，從連接到網絡安全，以及介于兩者之間的更多內容。我們從上到下開始，第一篇博客著眼于如何使電機更具可持續性，在減少導致氣候變化的有害排放方面發揮重要作用。

2015年的《巴黎協定》制定了到1年將全球變暖限制在5.2050°C的計劃。要在 1 年實現 5.2050°C 的目標，需要將當前 CO 減少 >80%2排放。目前的軌跡是全球變暖1.9°C至2.9°C，這將導致全球GDP大幅下降，使世界33%的人口流離失所，并每年造成數萬億美元的災害相關損失。世界已經升溫了1.1°C，專家表示，到1年代，它可能會突破5.2030°C。

圖1概述了通過降低CO實現1.5°C目標的路徑2排放至 6 Gt CO2，如《2019年世界能源展望》[1]所述。CO減排量最大2作為《巴黎協定》一部分的排放量效率為37%。含有 25% 的一氧化碳22022年工業排放，加快工業能效投資將是2050年實現凈零排放的關鍵部分。

圖 1：CO 的路徑2減排量

為什么工業電機很重要

2022 年全球電力供應量為 28，642 太瓦時，貢獻了 13.6 Gt 的碳排放量（占全球 CO 的 36%）22022 年的排放量）。工業消耗全球30%的電力，在工業中，電動機占電力消耗的69%。顯然，這些組件的效率對圖1中確定的效率節約具有潛在的關鍵貢獻。最基本和最低效率的運動解決方案基于直接交流并網三相電機，這些電機使用開關設備提供開/關控制和基本保護。這些運動解決方案以相對固定的速度運行，不受任何負載變化的影響。輸出變量的調整（例如泵和風扇中的流體流量）通過節氣門、阻尼器和閥門等機械控制來實現，而顯著的速度變化則通過齒輪實現。

如圖3（b）所示，增加整流器、直流母線和三相逆變器級，可創建一個具有可變頻率和可變電壓輸出的逆變器，該逆變器應用于電機以實現變速控制。這種變頻驅動電機通過以負載和應用的最佳速度運行電機來顯著降低系統能耗。示例包括更高效的泵和風扇。當添加到泵、風扇或壓縮機的現有電機中時，逆變器通常可以將功耗降低~3%。對于更高性能的運動控制應用，VSD（圖 3（c））可實現精確的扭矩、速度和位置控制。

圖 3：（a） 并網交流電機 （b） 變頻饋電電機 （c） 變速電機驅動

據估計，該行業所有部署的電機中有20%至30%是逆變器驅動或連接到VSD。通過將更多部署的運動資產從并網電機轉移到逆變器驅動或變頻器驅動，我們可以顯著降低能耗和一氧化碳2工業中部署的~450μ電機的排放。這種能耗的降低將實現更可持續的制造，同時減少一氧化碳2排放。據估計，如果所有部署的電機驅動系統都以最高效率運行，它將減少10%的全球電力需求，并去除2490公噸一氧化碳。22030年的排放[4]。

電機效率標準

為了加速部署更高效的電機驅動系統，國際電工委員會（IEC）為節能電機標準的定義做出了貢獻。這包括電機的IEC 60034-2-1測試標準和IEC 60034-30-1分類方案，該方案由四個級別的電機效率（IE1至IE4）組成，IE5級別將在未來推出。更高的標準可以通過更高效的電機設計或通過在標準電機設計中添加逆變器或VSD來實現。隨著效率等級變得越來越嚴格，僅通過改進電機設計來滿足它們變得越來越具有挑戰性，而且成本也越來越高。除了變速控制在應用中提供的額外好處外，大多數工業電機的VSD連接案例也變得越來越引人注目。

審核編輯：郭婷