包括功率因素改善的感應電動機的節(jié)電驅動電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動機驅動電路，更詳細而言，涉及一種包括功率因素改善的感應電 動機的節(jié)電驅動電路，利用感應電動機的線圈中累積的反激電壓，使功率因素改善用電容 器充電，在節(jié)電模式下，利用電容器的放電電壓使感應電動機運轉，能夠節(jié)省電力。
【背景技術】
[0002] -般而言，感應電動機的驅動控制技術盡管持續(xù)發(fā)展，但迄今為止，由于高費用與 電路的復雜性，在普及方面受到限制。特別是諧波、高頻等的換流器噪聲作為利用切換元件 的感應（Inductive)電路控制的主要爭論點，成為長時間費用上升的主要原因。
[0003] 圖1是圖示以往的電動機驅動電路的圖，以往的電動機驅動電路包括：整流器12， 其把交流電源變換成直流電源；換流器14,其接受整流器12的直流電源輸入，用于根據(jù)控 制器16的控制信號而驅動電動機20 ;編碼器22,其用于感知電動機20的旋轉速度；控制 器16。電動機20作為交流電動機（AC motor)，對這些電動機的旋轉速度控制相關的多種 文獻已經(jīng)公開。
[0004] 然而，這種以往的電動機驅動電路由于利用了 PWM信號的VF控制電路 (Voltage&Frequency)的復雜性，存在內部電路的電力消耗大、成本高的問題。特別是包括 把交流變成直流（Converter)后再輸出為交流（Inverter)的電路、用于控制諧波/高頻的 功率因數(shù)改善電路的EMI濾波電路等的必要性，與利用PWM信號的速度控制的復雜性導致 的費用一起，成為了整體上使費用上升的原因。另外，普通的PFC電路使用另外的感應器 (Inductor)，因而費用上升，在開關開啟（Switch On)狀態(tài)下，存在由于瞬間電流變化（DI/ DT)導致的部件損傷或沖擊（Impulse)電流發(fā)生余地高的問題。
[0005] 另一方面，主要在低價型交流電動機的速度控制中使用的相位控制（Phase control)方式，作為無需所述Converter/Inverter電路而直接利用TRIAC調制接入電壓波 形的方式（Chopped AC)，是培養(yǎng)電動機的滑差（Slip)而控制旋轉速度的方式。這種方式的 電路構成簡單，其設計相對容易，內部控制電路的電力消耗低，但速度控制不精密，根據(jù)所 述電壓相位控制時發(fā)生的電動機特性，電流波形不穩(wěn)定，存在功率因素改善困難的問題。
[0006]專利文獻1 :KR2〇-〇3542〇0Y1
[0007]專利文獻2 :KRl〇-〇583l89B1

【發(fā)明內容】

[0008] 技術問題
[0009] 本發(fā)明是為了消除如上所述的問題而研發(fā)的，本發(fā)明的目的在于提供一種包括功 率因素改善的電動機的節(jié)電驅動電路，不使用整流器和換流器，能夠節(jié)省費用，把電動機線 圈用作功率因素改善用感應器，而且利用電動機的線圈中累積的反激電壓而使功率因素改 善用電容器充電后，在節(jié)電模式下，利用電容器的放電電流使電動機運轉，能夠節(jié)省電力消 耗。
[0010] 問題解決手段
[0011] 為了達成如上所述目的，本發(fā)明的電路的特征在于，利用電動機線圈代替用作功 率因素改善用的另外的感應器，把功率因數(shù)校正用電容器充電電壓通過反饋（Feedback) 電路向電動機線圈放電，實現(xiàn)節(jié)電，通過簡單的電阻分配電路，感知電動機接入電壓波形， 體現(xiàn)用于把正弦波（Sine Wave)電流接入電動機的基準電壓，及基于電流減小的速度控制 電路。
[0012] 更具體而言，本發(fā)明的電路包括：電動機；功率因數(shù)補償電容器；第1切換元件，其 用于在輸入電源的正的正弦波周期使所述電動機運轉；二極管D5,其用于在所述第1切換 元件關閉時對所述功率因數(shù)補償電容器充電；第2切換元件，其用于在輸入電源的負的正 弦波周期使所述電動機運轉；二極管D6,其用于在所述第2切換元件關閉時對所述功率因 數(shù)補償電容器充電；第3切換元件，其用于在節(jié)電模式下，在輸入電源的正的周期，使所述 電動機利用所述功率因數(shù)補償電容器的放電電流而運轉；第4切換元件，其用于在節(jié)電模 式下，在輸入電源的負的周期，使所述電動機利用所述功率因數(shù)補償電容器的放電電流而 運轉；及控制部，其控制第1及第2切換元件，使電動機正常運轉，如果電容器的充電電壓達 到既定的設置值，則控制第3及第4切換元件，使電動機節(jié)電運轉。
[0013] 而且，所述控制部包括：微型計算機，其用于接受輸入電源的相檢測信號與充電電 壓感知信號輸入，輸出選擇信號與用于使第1至第4切換元件開啟的使能信號；正常運轉感 知電阻，其用于在正常運轉時檢測電動機的運轉電流；節(jié)電運轉感知電阻，其用于在節(jié)電運 轉時檢測電動機的運轉電流；第1演算放大器，其對正常運轉感知電阻的感知電壓進行放 大；第2演算放大器，其對節(jié)電運轉感知電阻的感知電壓進行放大；多路復用器，其用于根 據(jù)選擇信號而選擇第1演算放大器或第2演算放大器的輸出；第1切換元件控制部，其在正 常運轉中，把多路復用器的輸出與輸入電流比較，輸出用于開啟/關閉第1切換元件的控制 信號；第2切換元件控制部，其在正常運轉中，把多路復用器的輸出與輸入電流比較，輸出 用于開啟/關閉第2切換元件的控制信號；第3切換元件控制部，其在節(jié)電運轉中，把電容 器的電壓與輸入電壓比較，輸出用于開啟/關閉第3切換元件的控制信號；第4切換元件控 制部，其在節(jié)電運轉中，把電容器的電壓與輸入電壓比較，輸出用于開啟/關閉第4切換元 件的控制信號。
[0014] 發(fā)明效果
[0015] 本發(fā)明的電動機的功率因數(shù)改善及節(jié)電驅動電路，利用電動機線圈的電流維持特 性，體現(xiàn)單純而高效的電動機控制電路，具有能夠在降低費用的同時節(jié)省能量的效果。即， 根據(jù)本發(fā)明，具有功率因數(shù)改善及節(jié)電功能的電動機驅動電路，第一，用電動機線圈替代用 于存儲能量的感應器，節(jié)省費用并限制開關開啟（Switch On)損失；第二，通過簡單的電阻 分配電路，感知電動機接入電壓波形，用作用于把正弦波（Sine Wave)電流接入電動機的基 準電壓，功率因數(shù)接近1，能夠構成基于電流減小的速度控制電路；第三，把功率因數(shù)校正 用電容器的充電電壓通過反饋（Feedback)電路向電動機線圈放電，能夠節(jié)省能量。
【附圖說明】
[0016] 圖1是圖示以往的電動機驅動電路的概略圖。
[0017] 圖2是圖示本發(fā)明的包括功率因素改善的電動機的節(jié)電驅動電路的電路圖。
[0018] 圖3是圖示本發(fā)明的電動機節(jié)電驅動電路的運轉電流的波形圖。
[0019] 圖4是圖示本發(fā)明的電動機驅動電路中第1切換元件開啟時正（+)的正弦波輸入 導致的電流流動的圖。
[0020] 圖5是圖示本發(fā)明的電動機驅動電路中第1切換元件關閉時電容器充電路徑的 圖。
[0021] 圖6是圖示本發(fā)明的電動機驅動電路中第2切換元件開啟時負㈠的正弦波輸入 導致的電流流動的圖。
[0022] 圖7是圖示本發(fā)明的電動機驅動電路中第2切換元件關閉時電容器充電路徑的 圖。
[0023] 圖8是圖示本發(fā)明的電動機驅動電路中正（+)的正弦波半周期期間在節(jié)電模式下 的電容器充電路徑及電動機反激電流路徑的圖。
[0024] 圖9是圖示本發(fā)明的電動機驅動電路中負（_)的正弦波半周期期間在節(jié)電模式下 的電容器充電路徑及電動機反激電流路徑