CN1877344A - 马达驱动器的电费计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种马达驱动器的电费计算方法及系统，用以计算及显示马达驱动器与被其所驱动的马达所消耗的电费，其根据马达驱动器所输出的交流电压、电流及功率因子值计算负载(马达)的瞬时负载功率，然后将所述负载功率与马达驱动器本身所消耗的瞬时内部功率相加，得出瞬时总有效功率，将所述总有效功率的时间单位换算为小时，然后将所述以小时为单位的总有效功率乘以系统运行时间，再乘以由使用者所输入的电费单价，即可得出系统在所述运行时间内所消耗的电费值，并将其显示在马达驱动器的显示器上。

Description

马达驱动器的电费计算方法及系统

技术领域

本发明涉及电气设备所消耗电费的计算，特别涉及一种计算及显示马达驱动器与马达所消耗电费的系统及方法。

背景技术

马达驱动器(motor drive)为一种马达控速装置，可以控制马达转速在特定范围内进行变化，故一般也通称为变频器(invertor)。由于马达驱动器可使马达以所需的转速运转，即其输出功率可变，可根据负载实际所需功率进行调整，从而避免传统定速马达仅能定速运转而造成的电能浪费，因此近来马达驱动器的应用越来越广泛，不仅在许多家电产品中被普遍使用，例如冷气机、电冰箱、洗衣机及微波炉等，而且在工业上的应用更为广泛，由于工业上的用电量远大于一般家庭用电，因此使用马达驱动器可减少极为可观的电力消耗。

虽然马达驱动器具有节能(saving energy)的功效，但使用者并不能直接得知个别马达驱动器的耗能状态，而仅能通过电表(electricity meter)得知耗电度数。如图1所示，在电表1与马达2之间耦接马达驱动器3，电表1的一端耦接于电源系统输入端11，但是使用者仅能通过电表1读取用电的度数，然后还需要用电费单价乘以用电度数来计算电费的多少，使用极为不便。另外，通常是将电表安装于整个用电系统，即使用一个电表来测量多个电气设备的用电状态，很少有一个电气设备专用一个电表的情况，因此马达驱动器一般没有专用的电表，一般所使用的电表无法显示单一马达驱动器的用电状态，而且电表是采用连续累计的方式来显示用电度数，无法显示某一时间区间内的用电度数。这些都是传统电表在使用上的限制，其原因在于电表是电力公司用于向用电者收取电费的计电仪器，而并非供用电者所使用。另外在每一个电气设备上安装独立的电表，也不符合经济效益。

另外，传统的马达驱动器虽然也设置有输入装置及显示器，但其仅是用于输入指令及显示状态，并不提供电费计算。如果能利用已有的输入装置及显示器而对其增加新的功能，则仅需极少的成本支出，即能大幅度提高产品的附加价值及竞争力。

发明内容

本发明的主要目的，在于解决解决上述传统技术中存在的问题，本发明将马达耦接马达驱动器并取得马达驱动器的输出电流、电压及功率因子等参数，以计算马达驱动器的负载功率，将所述负载功率与马达驱动器本身所消耗的内部功率相加而得出总有效功率，然后将所述总有效功率乘以运行时间再乘以电费单价以计算电费，并显示在马达驱动器的显示器上。由此可供使用者直接读取每一个马达驱动器在某一时间区间内所用电量的电费值。

附图的简要说明

图1是传统的马达驱动器配置结构的方框图。

图2是本发明的配置结构的方框图。

图3是本发明的电费计算方法的流程图。

图4是本发明的马达驱动器的方框图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

现有技术

电表            1       马达                    2

马达驱动器      3       电源系统输入端          11

本发明

马达            4       马达驱动器              5

电源供应端      6       变频器                  51

输入装置        52      控制器                  53

显示器          54      步骤                    701～704

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方案作出详细说明：

图2、图3示出了本发明马达驱动器与负载(马达)的配置图和电费计算流程图。如图所示，本发明的马达驱动器的电费计算方法，主要是利用马达驱动器5耦接于马达4的输入端，马达驱动器5的另一端耦接于电源供应端6，以配合计算程序计算出该系统所耗用的电费，并显示在显示器上，该电费计算方法为：

已知三相(3Φ，3phase)负载(马达)的瞬时功率值的计算方法为：

P＝3×V×I×cosθ

其中V为电压，I为电流，θ为功率因子角，cosθ为功率因子。

单相负载功率则为P＝V×I×cosθ。

首先进行瞬时负载功率的计算(步骤701)，自马达驱动器5取得其输出电压、电流与功率等数值作为参数，根据上述瞬时功率计算公式，得出马达4运行的瞬时负载功率P_out。

然后计算瞬时总有效功率P(步骤702)，该瞬时总有效功率P为瞬时负载功率P_out与马达驱动器5本身运行所消耗的内部功率P_i的和，即P＝P_out+P_i。

上述内部功率P_i主要为待机损耗及功率模块的消耗功率。通过对马达驱动器长期待机的测量得到所述待机损耗的值，而功率模块的损耗则取自于该模块在各种应用条件下的规格数据。

然后将上述以秒为时间单位的总有效功率P换算成以小时为时间单位的总有效功率P_h(步骤703)，即P_h＝3600×P。

最后进行电费计算(步骤704)，即将上述每小时的总有效功率P_h乘以系统运行时间T(小时)，再乘以电费单价E_c，得出在该运行时间内所消耗的电费M，即M＝P×T×E_c，其中T为马达驱动器的运行时间，单位为小时。

所述电费计算方法通过如图4所示的马达驱动器来完成。如图所示，马达驱动器5包括：变频器51；与变频器51耦接的控制器53；与控制器53耦接的输入装置52以及与控制器53耦接的显示器54。

控制器53内设置有所述电费计算方法的程序，其由变频器51取得其输出电压(V)、电流(I)及功率因子角(θ)等数据，以用于进行耗能的计算，使用者可由输入装置51输入电费单价及电费计算的时间区间等参数，所述参数被提供至控制器53，经控制器53按照程序计算后，可将计算得出的电费值显示在显示器54上。

根据上述各计算方法及系统，各马达驱动器5可独立完成其本身运行耗能的电费计算，并通过马达驱动器5本身所带有的显示器54进行显示，或者通过信号联机形成远程读取或显示，以利于进一步的使用，并可进一步配合马达驱动器5内设置的记忆装置(图中未示出)累计耗能与电费。

由于上述马达4由耦接的马达驱动器5进行检测并计算耗能与电费，然后进行记录累计及显示，不需要配置额外的测量仪器，因此避免了配线与设备的成本。

以上仅为对本发明优选实施例的说明，并非用来限定本发明实施范围。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，所做的各种变化与修饰，都应涵盖在本发明的权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种用以控制马达转速的马达驱动器的电费计算方法，所述方法包括以下步骤：

a)通过所述马达驱动器的输出电压、电流与功率因子角等数值，计算瞬时负载功率P_out；

b)计算所述瞬时负载功率P_out与所述马达驱动器本身所消耗的内部功率P_i的总和，得出瞬时总有效功率P；

c)将所述瞬时总有效功率P乘以所述马达驱动器的运行时间，再乘以电费单价E_c，得出电费M。

2.如权利要求1所述的电费计算方法，其中步骤b)与步骤c)之间进一步包括步骤，即将以秒为时间单位的总有效功率P换算成以小时为时间单位的总有效功率P_h，且步骤c)中的所述运行时间也以小时为单位。

3.如权利要求1所述的电费计算方法，其中所述马达驱动器的内部功率P_i为待机损耗及功率模块的消耗。

4.如权利要求3所述的电费计算方法，其中所述待机损耗的值通过对马达驱动器长期待机的测量取得。

5.如权利要求3所述的电费计算方法，其中所述功率模块的损耗取自于所述模块在各种应用条件下的规格数据。

6.一种马达驱动器的电费计算系统，所述系统包括：

变频器，用以变速控制马达；

控制器，可操作性地连接于所述变频器上，所述控制器中储存有用于计算所述变频器所消耗电能电费的程序，可由所述变频器取得其输出电压、电流及功率因子角等数据，通过所述程序的计算得出电费值；

显示器，可操作性地连接于所述控制器，可显示所述控制器计算得出的电费值；

输入装置，可操作性地连接于所述控制器，用以输入电费单价及所需计算电费的时间区间等参数并将所述参数提供至所述控制器，以供所述控制器计算电费。