实时控制技术促进城市可持续发展

实时控制为什么重要

尽管实时控制并不是一项新技术 – TI在大约二十年前就推出了专用控制器，推动了数字信号处理领域的创新 – 近年来，由于这些元件在智能自动化系统中的广泛使用，全球 MCU市场出现了显著增长。实时控制系统是闭环控制系统，收集数据、处理数据和更新系统的时间窗口极短。这种控制对于电源转换和高级电机控制应用非常重要，例如工厂中机器人的移动。

对于能够转动电机和转换电源的产品，设计工程师们面临着越来越多提高效率、精度和产品尺寸的要求。实现实时控制最大化和最优化，需要在系统中使用特别的嵌入式器件，这种器件可以显著缩短延迟、实现低功耗和成本效益。如果工程师尝试使用非实时控制器件而非针对控制应用专门设计的单一微控制器，就可能会在无意间延长设计时间。

如果我们对城市中的某些能源敏感领域应用实时控制技术（例如增加EV和利用太阳能），就可以看到它们对能源存储和管理的产生深远影响的潜力。

1、拓展EV的里程和性能

EV中几乎每个子系统都依赖于某种形式的实时控制。大量激动人心的创新使得汽车变得更加高效，并提升了驾驶乐趣，同时还可应对里程焦虑、充电时间和阻碍EV普及的其他障碍。

全新的电源技术（例如氮化镓(GaN)）有可通过提高功率密度和效率、增加行驶里程并改善可靠性来应对上述挑战的潜力。但要释放GaN的潜力，就需要使用实时控制器，它能够将高开关频率与可配置控制相结合，从而更大程度减少功率损耗和噪声。微控制器可帮助GaN实现超高的功效和功率密度。

实时控制的进一步发展可提升处理能力并增强感应和驱动性能，这样可实现更高的精度和效率，并通过提高系统集成度使汽车更加经济实惠。

2、升级和增强EV充电基础设施

EV的发展势头强劲 – 汽车制造商们投资并大规模生产使用更清洁的能源的汽车 – 城市可能需要加大投资高性能充电基础设施，以满足更多电动汽车的充电需求。

这些充电站所用的技术必须具有成本效益，还必须缩短充电时间。要提供快速充电体验并尽量减少功率损耗，实时控制至关重要，它同时还能减少对电网基础设施的限制，因为EV充电系统可将电网的交流电转变为EV电池充电所用的直流电。高充电效率还有助于驾驶员快速为电池充电，并更快地上路行驶。

3、通过太阳能解决方案对能源存储方式进行革新

上海进行的实验只是城市将可再生能源转变为灵活的电源资源的一种尝试。

光伏逆变器系统领域正在进行一场革命，利用电池的存储容量，使得在没有阳光的情况下也能提供能源。这些系统结合了实时控制的几个关键支柱：从太阳能板向电网传输，从电网向储能电池传输，以及从电池回传到电网。这里有三个节点需要进行电源转换，其中可能会产生电源损耗，因此在设计时需仔细斟酌。 实时控制可提供最大化输出所需的精度，同时更大程度减少双向电源转换的功率损耗，从而实现系统中直流电和交流电的双向高效流动。

可再生能源需要受到实时控制。现在，减少碳排放的要求在全球范围内日益紧迫，而实时控制是使系统能效更高、让环境更加美好的核心关键。

审核编辑：汤梓红