增氧机的高功因马达驱动器的制作方法

本实用新型涉及一种高功因马达驱动器，尤指一种增氧机的高功因马达驱动器。

背景技术：

功率因子(powerfactor)为有效功率(realpower)与视在功率(apparentpower)间的比值关系，也就是电力被有效利用的程度，当功率因子值越大，代表电力的有效利用率越高。

请参看图4所示，为现有增氧机的马达驱动器60的电路方块图，该马达驱动器60供与一交流电源61及一马达62电性连接，包含有一滤波电路63、一整流电路64、一直流汇流排电容器65、一工作电源电路66、一运转控制接口67及一马达驱动电路68。该滤波电路63用以滤除该交流电源61的噪声；该整流电路64与该滤波电路63电性连接，用以将该交流电源61整流为直流电源输出；该直流汇流排电容器65分别与该整流电路64、该工作电源电路66、及该马达驱动电路67电性连接，用以储电并为该工作电源电路66及该马达驱动电路68供电；该工作电源电路66分别与该运转控制接口67及该马达驱动电路68电性连接，用以为该运转控制接口67及该马达驱动电路68内部的微控制器供电；而该运转控制接口67与该马达驱动电路68电性连接，用以调整该马达62的转速、设定马达运转程序并于显示器显示该马达62的运作信息。

然而现有增氧机的马达驱动器60中，该直流汇流排电容器65的电压容易随输入电源变化而不稳定，进而影响后端的马达回路，造成该马达62损坏，另一方面，该增氧机马达驱动器60的功率因子大约为0.5～0.6，输入端电流较高，进而导致该滤波电路63中电感线圈容易产生铜损，且铜损的高温容易缩短电器设备的寿命，增加设备置换的成本。

此外，中国台湾电力公司对于每月用电的平均功率因子较高的用户实施电费减免，月平均功率因子高于80％的用户，每提高1％减免电费0.1％，至多减免1.5％，而月平均功率因子低于80％的用户，每降低1％提高电费0.1％。对于如水产养殖用户等用电量庞大的使用者来说，改善功率因子不仅提升电力的使用效率，另一方面减低电费支出。

低功率因子的马达驱动器不只增加设备维护的成本，更造成电费的额外支出，因此，如何提升现有马达驱动器60其功率因子，对养殖业等用电量较大的产业来说至关重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种增氧机的高功因马达驱动器，以提升功率因子，改善电力的有效使用率。

为达成前述目的，本实用新型增氧机的高功因马达驱动器电性连接一交流电源及一马达，包含有：

一滤波电路，用以滤除该交流电源的噪声；

一整流电路，与该滤波电路电性连接，用以将滤波后的该交流电源整流为直流电源并输出；

一功率因子校正电路，电性连接该整流电路，用以缩小该直流电源其电压及电流的相位差，提升功率因子；

一直流汇流排电容器，电性连接该功率因子校正电路，用以储电以供该马达运作；

一工作电源电路，电性连接该功率因子校正电路及该直流汇流排电容器；

一运转控制接口，电性连接该工作电源电路，用以供用户调整该马达的转速或运转程序，并显示该马达其运转信息；

一马达驱动电路，电性连接该直流汇流排电容器、该工作电源电路及该运转控制接口，用以驱动该马达运转。

优选的，该功率因子校正电路包含有：

一电感，其第一端连接该整流电路；

一二极管，其正端与该电感的一第二端连接；

一晶体管，其漏极与该电感的第二端及该二极管的正端连接；

一电阻，其一端与该晶体管的源极连接，另一端为接地端并与该整流电路连接；

一控制回路，与该晶体管的栅极连接；

其中，该直流汇流排电容器连接在该二极管的负端与接地端之间。

优选的，该工作电源电路由该直流汇流排电容器供电，以提供该功率因子校正电路、该运转控制接口及该马达驱动电路运作所需的电源。

优选的，该运转控制接口供用户调整该马达的转速或运转程序，并显示该马达其运转信息。

优选的，该整流电路为一三相桥式整流器。

优选的，该交流电源与该增氧机的高功因马达驱动器间设置有一保护组件。

该功率因子校正电路能提升马达驱动器其功率因子，降低该交流电源其输入电流值，减少该滤波电路的功率消耗，甚至可进一步缩减该滤波电路的体积，降低该增氧机的高功因马达驱动器的制造成本，另一方面，通过该功率因子校正电路的升压机制，提升该直流汇流排电容器的电压，增强该马达的工作效能，减少该马达因铜损而温升的情形。

附图说明

图1：本实用新型的电路方块图。

图2：本实用新型的部分电路图。

图3：本实用新型实际应用的示意图。

图4：现有增氧机的马达驱动电路的电路方块图。

具体实施方式

以下配合图式及本实用新型的较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段。

请参看图1所示，为提升马达驱动器的功率因子，本实用新型提供一种增氧机的高功因马达驱动器10，该增氧机的高功因马达驱动器10电性连接一交流电源11及一马达12，包含有：一滤波电路13、一整流电路14、一功率因子校正电路15、一直流汇流排电容器16、一工作电源电路17、一运转控制接口18及一马达驱动电路19。

该滤波电路13电性连接该交流电源11，用以滤除该交流电源11的噪声，且该滤波电源与该交流电源11间设置有一保护组件，该保护组件可以是一保险丝或一断路器等过载保护组件，以供在短路或超载时切断电路，避免大电流对电路造成损害。

该整流电路14与该滤波电路13电性连接，用以将经滤波后的该交流电源11整流为一直流电源后输出。该功率因子校正电路15其输入端电性连接该整流电路14，输出端电性连接该直流汇流排电容器16，用以缩小该直流电源其电压与电流的相位差，以提升功率因子，并将该直流电源进行升压并输出至该直流汇流排电容器16。

该直流汇流排电容器16电性连接该工作电源电路17及该马达驱动电路19，用以储存电源并供该工作电源电路17及该马达驱动电路19运用。

该工作电源电路17电性连接该功率因子校正电路15、该运转控制接口18及该马达驱动电路19，接收该直流汇流排电容器16的部分输出电压，用以对该功率因子校正电路15、该运转控制接口18及该马达驱动电路19供电。

该运转控制接口18与该马达驱动电路19电性连接，用以控制该马达12的转速，设定该马达12的运转程序，并显示该马达12的运转信息供用户查询。该马达驱动电路19与该马达连接，用以对该马达12供电并驱动其运转。

进一步参看图2所示，为该功率因子校正电路15的电路图，该功率因子校正电路15输入端连接该整流电路14，输出端连接该直流汇流排电容器16，包含有：一电感l、一二极管d、一晶体管q、一电阻r及一控制回路151。该电感l其第一端连接该整流电路14，该二极管d的正端与该电感l的第二端连接，该晶体管q的漏极与该电感l的第二端及该二极管d的正端连接，该晶体管q的源极与该电阻r的第一端连接，该电阻r的第二端则与该整流电路14连接并接地，且该直流汇流排电容器16连接在该二极管d的负端与接地端之间。该控制回路151连接该晶体管q的栅极。

图2中的该整流电路14为一三相桥式整流器，输入端连接有该交流电源11、多个保护组件f及该滤波电路13。当该交流电源11供电质量不佳，例如电源缺相或电压浮动，容易影响该马达12运作，导致该马达12效率不彰甚至造成设备损坏，本实用新型借由该整流电路14于r、s、t三相任一相缺相时仍确保电路维持运作，而该功率因子校正电路15在该交流电源11供电质量不稳的情况下，将该直流汇流排电容器16的电压vbus稳定保持在380vdc或420vdc，避免电压vbus浮动影响该马达12的运转效能，降低供电质量不稳对后端电路造成的影响。

通过该功率因子校正电路15的升压机制，可进一步地将该整流电路14的输出电压由310vdc经由升压后稳定保持在380vdc或420vdc，借由高电压提升该马达12的运转效能，并降低该马达12的工作电流值，减少该马达12铜损及升温情形。

另一方面，该功率因子校正电路15接收该整流电路14输出的该直流电源，并降低该直流电源其电压与电流的相位差，以提升该增氧机的高功因马达驱动器10的功率因子，将功率因子自现有马达驱动器的0.5拉升至0.9以上，从而降低该滤波电路13的工作电流值，减少该滤波电路13的消耗，由于该滤波电路13其消耗减少，该增氧机的高功因马达驱动器10可选用体积较小的该滤波电路13，降低该滤波电路13于该增氧机的高供因马达驱动器所占用的体积及设备成本。

请参看图3所示，为本实用新型于水产养殖产业的实际应用示意图。多个增氧机的高功因马达驱动器10由一电源20供电，且该每一增氧机的高功因马达驱动器10与该电源20间电性连接有一断路器30，各该断路器30用以为各该增氧机的高功因马达驱动器10提供保护，防止过载电流损坏电路，该多个增氧机的高功因马达驱动器10的输出端与多个增氧机40电性连接，该多个增氧机40为水车式增氧机，设置于养殖池面上，用以提升养殖池中的含氧量，且该多个增氧机40内部使用直流马达，具有较高的电力运用效率，该电源20、该多个断路器30及该多个增氧机的高功因马达驱动器10设置于一陆上控制箱50中，方便使用者进行操作。

通过该多个增氧机的高功因马达驱动器10提升功率因子，提高该多个增氧机40其内部马达的工作电压，以进一步增加马达的效能，同时降低马达的工作电流，减少马达的铜损，另一方面高功率因子为养殖用户降低了电力成本，以0.95的功率因子为例，养殖用户能获得将近1.5％的电费减免，与0.5为功率因子时需要额外支付1.5％的电费相比，二者相较之下即可省下3％的电费，大幅减轻养殖用户的电费负担。

除了水车式增氧机，本实用新型增氧机的高功因马达驱动器10可应用水产养殖常使用的喷水式增氧机、叶轮式增氧机、微孔式增氧机等，亦可应用于养殖营业用或一般水族的空气泵浦等。

综上所述，本实用新型借由该功率因子校正电路15提升功率因子，且该功率因子校正电路15输出稳定高电压，增加该马达12的运转效能及稳定性，并降低该滤波电路13及该马达12的工作电流，减少该滤波电路13及该马达12因铜损而造成的消耗，延长设备的使用寿命。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当能利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。