包括功率因素改善的感应电动机的节电驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动机驱动电路，更详细而言，涉及一种包括功率因素改善的感应电 动机的节电驱动电路，利用感应电动机的线圈中累积的反激电压，使功率因素改善用电容 器充电，在节电模式下，利用电容器的放电电压使感应电动机运转，能够节省电力。
【背景技术】
[0002] -般而言，感应电动机的驱动控制技术尽管持续发展，但迄今为止，由于高费用与 电路的复杂性，在普及方面受到限制。特别是谐波、高频等的换流器噪声作为利用切换元件 的感应（Inductive)电路控制的主要争论点，成为长时间费用上升的主要原因。
[0003] 图1是图示以往的电动机驱动电路的图，以往的电动机驱动电路包括：整流器12， 其把交流电源变换成直流电源；换流器14,其接受整流器12的直流电源输入，用于根据控 制器16的控制信号而驱动电动机20 ;编码器22,其用于感知电动机20的旋转速度；控制 器16。电动机20作为交流电动机（AC motor)，对这些电动机的旋转速度控制相关的多种 文献已经公开。
[0004] 然而，这种以往的电动机驱动电路由于利用了 PWM信号的VF控制电路 (Voltage&Frequency)的复杂性，存在内部电路的电力消耗大、成本高的问题。特别是包括 把交流变成直流（Converter)后再输出为交流（Inverter)的电路、用于控制谐波/高频的 功率因数改善电路的EMI滤波电路等的必要性，与利用PWM信号的速度控制的复杂性导致 的费用一起，成为了整体上使费用上升的原因。另外，普通的PFC电路使用另外的感应器 (Inductor)，因而费用上升，在开关开启（Switch On)状态下，存在由于瞬间电流变化（DI/ DT)导致的部件损伤或冲击（Impulse)电流发生余地高的问题。
[0005] 另一方面，主要在低价型交流电动机的速度控制中使用的相位控制（Phase control)方式，作为无需所述Converter/Inverter电路而直接利用TRIAC调制接入电压波 形的方式（Chopped AC)，是培养电动机的滑差（Slip)而控制旋转速度的方式。这种方式的 电路构成简单，其设计相对容易，内部控制电路的电力消耗低，但速度控制不精密，根据所 述电压相位控制时发生的电动机特性，电流波形不稳定，存在功率因素改善困难的问题。
[0006]专利文献1 :KR2〇-〇3542〇0Y1
[0007]专利文献2 :KRl〇-〇583l89B1
【发明内容】
[0008] 技术问题
[0009] 本发明是为了消除如上所述的问题而研发的，本发明的目的在于提供一种包括功 率因素改善的电动机的节电驱动电路，不使用整流器和换流器，能够节省费用，把电动机线 圈用作功率因素改善用感应器，而且利用电动机的线圈中累积的反激电压而使功率因素改 善用电容器充电后，在节电模式下，利用电容器的放电电流使电动机运转，能够节省电力消 耗。
[0010] 问题解决手段
[0011] 为了达成如上所述目的，本发明的电路的特征在于，利用电动机线圈代替用作功 率因素改善用的另外的感应器，把功率因数校正用电容器充电电压通过反馈（Feedback) 电路向电动机线圈放电，实现节电，通过简单的电阻分配电路，感知电动机接入电压波形， 体现用于把正弦波（Sine Wave)电流接入电动机的基准电压，及基于电流减小的速度控制 电路。
[0012] 更具体而言，本发明的电路包括：电动机；功率因数补偿电容器；第1切换元件，其 用于在输入电源的正的正弦波周期使所述电动机运转；二极管D5,其用于在所述第1切换 元件关闭时对所述功率因数补偿电容器充电；第2切换元件，其用于在输入电源的负的正 弦波周期使所述电动机运转；二极管D6,其用于在所述第2切换元件关闭时对所述功率因 数补偿电容器充电；第3切换元件，其用于在节电模式下，在输入电源的正的周期，使所述 电动机利用所述功率因数补偿电容器的放电电流而运转；第4切换元件，其用于在节电模 式下，在输入电源的负的周期，使所述电动机利用所述功率因数补偿电容器的放电电流而 运转；及控制部，其控制第1及第2切换元件，使电动机正常运转，如果电容器的充电电压达 到既定的设置值，则控制第3及第4切换元件，使电动机节电运转。
[0013] 而且，所述控制部包括：微型计算机，其用于接受输入电源的相检测信号与充电电 压感知信号输入，输出选择信号与用于使第1至第4切换元件开启的使能信号；正常运转感 知电阻，其用于在正常运转时检测电动机的运转电流；节电运转感知电阻，其用于在节电运 转时检测电动机的运转电流；第1演算放大器，其对正常运转感知电阻的感知电压进行放 大；第2演算放大器，其对节电运转感知电阻的感知电压进行放大；多路复用器，其用于根 据选择信号而选择第1演算放大器或第2演算放大器的输出；第1切换元件控制部，其在正 常运转中，把多路复用器的输出与输入电流比较，输出用于开启/关闭第1切换元件的控制 信号；第2切换元件控制部，其在正常运转中，把多路复用器的输出与输入电流比较，输出 用于开启/关闭第2切换元件的控制信号；第3切换元件控制部，其在节电运转中，把电容 器的电压与输入电压比较，输出用于开启/关闭第3切换元件的控制信号；第4切换元件控 制部，其在节电运转中，把电容器的电压与输入电压比较，输出用于开启/关闭第4切换元 件的控制信号。
[0014] 发明效果
[0015] 本发明的电动机的功率因数改善及节电驱动电路，利用电动机线圈的电流维持特 性，体现单纯而高效的电动机控制电路，具有能够在降低费用的同时节省能量的效果。即， 根据本发明，具有功率因数改善及节电功能的电动机驱动电路，第一，用电动机线圈替代用 于存储能量的感应器，节省费用并限制开关开启（Switch On)损失；第二，通过简单的电阻 分配电路，感知电动机接入电压波形，用作用于把正弦波（Sine Wave)电流接入电动机的基 准电压，功率因数接近1，能够构成基于电流减小的速度控制电路；第三，把功率因数校正 用电容器的充电电压通过反馈（Feedback)电路向电动机线圈放电，能够节省能量。
【附图说明】
[0016] 图1是图示以往的电动机驱动电路的概略图。
[0017] 图2是图示本发明的包括功率因素改善的电动机的节电驱动电路的电路图。
[0018] 图3是图示本发明的电动机节电驱动电路的运转电流的波形图。
[0019] 图4是图示本发明的电动机驱动电路中第1切换元件开启时正（+)的正弦波输入 导致的电流流动的图。
[0020] 图5是图示本发明的电动机驱动电路中第1切换元件关闭时电容器充电路径的 图。
[0021] 图6是图示本发明的电动机驱动电路中第2切换元件开启时负㈠的正弦波输入 导致的电流流动的图。
[0022] 图7是图示本发明的电动机驱动电路中第2切换元件关闭时电容器充电路径的 图。
[0023] 图8是图示本发明的电动机驱动电路中正（+)的正弦波半周期期间在节电模式下 的电容器充电路径及电动机反激电流路径的图。
[0024] 图9是图示本发明的电动机驱动电路中负（_)的正弦波半周期期间在节电模式下 的电容器充电路径及电动机反激电流路径