TWM570566U - 電動機智能驅動控制電路及使用其之電動機節能系統 - Google Patents

Abstract

本新型關於一種電動機智能驅動控制電路及使用其之電動機節能系統，此電動機智能驅動控制電路用以驅動一電動機，上述電動機智能驅動控制電路包括一矽控整流器電路以及一控制電路。矽控整流器電路的輸入端耦接一第一相位交流電源，矽控整流器電路的輸出端耦接電動機。控制電路耦接矽控整流器電路的觸發端，藉由觸發該矽控整流器電路，控制啟動電動機的電流，以達到控制啟動電動機的時間，以達到緩啟動，節省啟動電流以及節能之功效。

Description

電動機智能驅動控制電路及使用其之電動機節能系統

本新型係關於一種電動機智能驅動控制電路電動機智能驅動控制電路的技術，更進一步來說，本新型係關於一種電動機智能驅動控制電路電動機智能驅動控制電路及使用其之電動機節能系統電動機節能系統。

一般電動機，例如馬達設備、壓縮機等，應用十分廣泛，例如烘乾機械、塑膠押出機械、倉品機械、粉末治金、電線電纜機械、UV、IR乾燥機、金屬熱處理、塑膠皮革貼合、纖維染色加溫設備、物理化學儀器等。然而，一般電動機，例如單相馬達，需要大電容換相，才能啟動，且啟動需要大電流，相對耗電量很高，且無法控制轉速。三相馬達亦類似。

故有需要一個馬達驅動與控制的電路模組，增加馬達運作效率。

本新型的一目的在於提供一種電動機智能驅動控制電路及使用其之電動機節能系統電動機智能驅動控制電路電動機節能系統，藉由額外的電動機智能驅動控制電路，讓電動機運轉能夠更加省電，且減少啟動電流。

有鑒於此，本新型提供一種電動機智能驅動控制電路電動機智能驅動控制電路，用以驅動一電動機，此電動機智能驅動控制電路電動機智能驅動控制電路包括一矽控整流器電路以及一控制電路。矽控整流器電路包括一輸入端、一觸發端以及一輸出端，其中，矽控整流器電路的輸入端耦接一第一相位交流電源，矽控整流器電路的輸出端耦接該電動機。控制電路耦接矽控整流器電路的觸發端，藉由觸發矽控整流器電路，控制啟動電動機的電流，以達到控制啟動電動機的時間，以達到緩啟動，節省啟動電流以及節能之功效。

本新型另外提供一種電動機節能系統，此電動機節能系統包括一電動機以及一電動機智能驅動控制電路電動機智能驅動控制電路，上述電動機智能驅動控制電路電動機智能驅動控制電路包括一矽控整流器電路以及一控制電路。矽控整流器電路包括一輸入端、一觸發端以及一輸出端，其中，矽控整流器電路的輸入端耦接一第一相位交流電源，矽控整流器電路的輸出端耦接電 動機。控制電路耦接矽控整流器電路的觸發端，藉由觸發矽控整流器電路，控制啟動電動機的電流，以達到控制啟動電動機的時間，以達到緩啟動，節省啟動電流以及節能之功效。

依照本新型較佳實施例所述之電動機智能驅動控制電路及使用其之電動機節能系統電動機智能驅動控制電路電動機節能系統，上述電動機係為一三相電動機，此三相電動機包括一第一輸入端、一第二輸入端以及一第三輸入端，其中，第一輸入端耦接一第二相位交流電源，其中，電動機智能驅動控制電路電動機智能驅動控制電路更包括一第二矽控整流器電路，此第二矽控整流器電路包括一輸入端、一觸發端以及一輸出端，其中，第二矽控整流器電路的輸入端耦接一第三相位交流電源，第二矽控整流器電路的輸出端耦接電動機的第三輸入端，第二矽控整流器電路的觸發端耦接控制電路，其中，矽控整流器電路的輸出端耦接電動機的第二輸入端，其中，藉由觸發矽控整流器電路以及第二矽控整流器電路，控制啟動電動機的電流，以達到控制啟動電動機的時間，以達到緩啟動，節省啟動電流以及節能之功效。

依照本新型較佳實施例所述之電動機智能驅動控制電路及使用其之電動機節能系統電動機智能驅動控制電路電動機節能系統，上述電動機智能驅動控制電路電動機智能驅動控制電路更包括一電子溫度檢測裝置，耦接控制電路，用以配置於電動機，以檢測溫度， 其中，當電子溫度檢測裝置回傳溫度到達一第一門檻溫度，控制電路切斷電動機的電源，以保護電動機，其中，當溫度下降至一第二門檻溫度，控制電路啟動電動機。

依照本新型較佳實施例所述之電動機智能驅動控制電路及使用其之電動機節能系統電動機智能驅動控制電路電動機節能系統，上述電動機智能驅動控制電路電動機智能驅動控制電路更包括：一風扇，耦接控制電路，用以配置於電動機，其中，當電子溫度檢測裝置回傳溫度到達一第一溫度，控制電路啟動風扇，其中，當電子溫度檢測裝置回傳溫度到達一第二溫度，控制電路停止風扇。

依照本新型較佳實施例所述之電動機智能驅動控制電路及使用其之電動機節能系統電動機智能驅動控制電路電動機節能系統，上述電動機智能驅動控制電路電動機智能驅動控制電路更包括一相位檢測電路，耦接電動機，用以檢測三相，其中，當三相欠相時，控制電路控制電動機以自動停止輸出。在一較佳實施例中，三相檢測電路用以檢測三相的交流電壓、交流電流以及交流電頻率。

依照本新型較佳實施例所述之電動機智能驅動控制電路及使用其之電動機節能系統電動機智能驅動控制電路電動機節能系統，上述電動機智能驅動控制電路具有以下操作模式：開回路操作模式，根據使用者之設定值，控制該電動機的運轉；以及閉回路操作模式， 根據電動機的回授，控制該電動機的運轉。

本新型的精神在於利用電動機智能驅動控制電路控制耦接在電動機的矽控整流器電路之觸發，藉此控制電動機啟動電流與相位，因此，可以達成緩啟動，讓電動機運轉能夠更加省電，且減少啟動電流。另外，本新型的一實施例使用微處理晶片作為控制電路，同時搭配多個偵測單元，能夠隨時監控環境變化以及電動機操作狀況，以達到及時保護電動機設備。

為讓本新型之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

10‧‧‧無線充電發射器

100、200‧‧‧電動機

101、201‧‧‧電動機智能驅動控制電路

102‧‧‧矽控整流器電路

103、204‧‧‧控制電路

202‧‧‧第一矽控整流器電路

203‧‧‧第二矽控整流器電路

301‧‧‧16位元微處理器

302‧‧‧矽控整流單元

303‧‧‧三相電壓電流偵測單元303

304‧‧‧三相頻率偵測裝置

305‧‧‧三相相位偵測單元

306‧‧‧電子溫度偵測裝置

307‧‧‧電源供應模組

308‧‧‧顯示驅動模組

309‧‧‧通訊模組

310‧‧‧電扇

311‧‧‧保險絲裝置

第1圖繪示為本新型一較佳實施例的電動機節能系統電動機節能系統的電路圖。

第2圖繪示為本新型一較佳實施例的電動機節能系統電動機節能系統的電路圖。

第3圖繪示為本新型一較佳實施例的電動機智能驅動控制電路的電路方塊圖。

第1圖繪示為本新型一較佳實施例的電動機節能系統電動機節能系統的電路圖。請參考第1圖， 動機節能系統電動機節能系統的電路圖。請參考第1圖，此電動機節能系統包括一電動機100以及一電動機智能驅動控制電路電動機智能驅動控制電路101，此電動機智能驅動控制電路電動機智能驅動控制電路包括一矽控整流器電路102以及一控制電路103。在此實施例是以單相馬達做舉例。矽控整流器電路102包括一輸入端、一觸發端以及一輸出端，其中，矽控整流器電路102的輸入端耦接一第一相位交流電源AC，矽控整流器電路102的輸出端耦接電動機100。控制電路103耦接矽控整流器電路102的觸發端，藉由觸發矽控整流器電路，控制啟動電動機的電流，以達到控制啟動電動機的時間，以達到緩啟動，節省啟動電流以及節能之功效。

第2圖繪示為本新型一較佳實施例的電動機智能系統的電路圖。請參考第2圖，此電動機智能系統包括一電動機200以及一電動機智能驅動控制電路201，此電動機智能驅動控制電路包括一第一矽控整流器電路202、第二矽控整流器電路203以及一控制電路204。在此實施例是以三相馬達做舉例。同樣地，藉由觸發第一矽控整流器202以及第二矽控整流器電路203，控制啟動電動機的電流，以達到控制啟動電動機的時間，以達到緩啟動(Soft Start)，節省啟動電流以及節能之功效。

上述緩啟動的功能可避免馬達受到大電流的啟動。同時，緩啟動的功能也能夠防止，主要的電源或輸入信號異常時，大電流對馬達的損壞。另外，本 實施例提出的控制電路204，可以由依照客戶的需求或是馬達的效能，變更緩啟動的時間。其中，一般產品出場時，緩啟動可以設定約8.4秒。

在上述實施例中，電動機智能驅動控制電路內的控制電路204例如是使用16位元的微處理晶片來實現。同時，微處理晶片內例如使用PID控制模組，來達到高效率且高穩定度的控制模式。第3圖繪示為本新型一較佳實施例的電動機智能驅動控制電路的電路方塊圖。電動機智能驅動控制電路至少包括一16位元微處理器301以及一矽控整流單元302。其中，矽控整流單元302的操作例如為上述整流器203與203，用以控制電動機的驅動電流，故再此不在詳加描述。

另外，16位元微處理器301在本實施例中，例如使用PID進行控制，同時，16位元微處理器301耦接多個偵測單元(303~306)。多個偵測單元用以偵測電動機的狀態，並回傳所偵測的訊號給微處理器301。上述多個偵測單元包括三相電壓電流偵測單元303、三相頻率偵測裝置304、三相相位偵測單元305以及電子溫度偵測裝置306。另外，16位元微處理器301還耦接至電源供應模組307、顯示驅動模組308、通訊模組309、電扇310以及保險絲裝置311。

上述三相電壓電流偵測單元303用以偵測交流電的電壓與電流，三相頻率偵測單元303用以檢測交流電頻率。本實施例提出的16位元微處理器301具有 電壓過高保護的機制，當16位元微處理器301接收到三相電壓電流偵測單元303回傳的電壓值過高時，直接透過控制矽控整流單元302，直接停止輸出電源給馬達。另外，本實施例提出的16位元微處理器301還具有電壓過低的保護機制，當16位元微處理器301接收到三相電壓電流偵測單元303回傳的電壓值過低時，直接透過控制矽控整流單元302，停止輸出電源給馬達。上述微處理器301也可以是透過保險絲裝置311，控制停止輸出電源給馬達。

同樣地，本實施例提出的16位元微處理器301還具有一電流過高的保護機制，當三相電壓電流偵測單元303回傳的電流值過高一電流門檻值時，直接停止輸出電源給馬達。其中，上述電流門檻值的設定大小可以例如是超出15%、35%或50%，停止輸出電源給馬達。

上述三相頻率偵測裝置304用以檢測交流電頻率。當三相頻率偵測裝置304回傳的頻率值異常時，直接停止輸出電源給馬達。其中，微處理器301內可設定頻率超出範圍±5HZ，停止輸出電源給馬達。

上述三相相位偵測單元305耦接至電動機200，用以檢測負載端的相位。其中，當三相相位偵測單元305偵測出三相欠相時，16位元微處理器301電動機自動停止輸出電源，讓馬達停止運轉停止。上述微處理器301停止輸出電源的操作，可以例如透過矽控整流單元302，另外，也可以是透過保險絲裝置311直接切斷電源，並點亮顯示燈，以顯示目前的馬達狀況。

電子溫度檢測裝置306配置於電動機200，用以檢測電動機200的溫度。當電子溫度檢測裝置306回傳的溫度值到達一第一門檻溫度(例如85℃)，微處理器301切斷電動機200的電源，以保護電動機。當馬達溫度下降至一第二門檻溫度，微處理器301啟動電動機200。其中，上述門檻溫度由設計者依據真實操作時的環境設定，本新型並未限定。另外，本新型的電動機200的一側配置有一風扇310。微處理器301依據電子溫度檢測裝306置回傳的溫度值，決定風扇310的開關與風速。在本實施例中，微處理器301例如在回傳溫度高於60℃時，啟動風扇310，使風扇運轉，當溫度低於50℃時，關閉風扇，以自動冷卻馬達溫度，並可避免風扇長時間運轉，延長風扇壽命。

上述16位元微處理器301接收多個偵測單元回傳的量測數值，並透過上述顯示驅動模組308將馬達目前的操作狀態進行顯示。顯示的方式可以例如是使用多個發光二極體作為一指示燈，分別顯示驅動電壓異常、驅動電流異常或溫度過高等等的狀態。因此，當馬達運轉遇到故障的狀況時，能夠立即發現，並快速排除。另外，當電動機運轉時，微處理器301透過量測數值，偵測到運作異常或故障情況發生時，微處理器301除了透過顯示驅動模組308發出警示的燈號，微處理器301還可以透過上述通訊模組309的通訊介面，發出一警告訊息(例如是簡訊)給操作或維修人員。再者，微處理器301也可以 透過通訊模組309的通訊介面，直接將資料連接至遠端的伺服器、遠端電腦或攜帶裝置。

在本實施例一較佳實施例中，上述16位元微處理器301接收多個偵測單元回傳的量測數值，同時，記錄所接收的多個量測數值。並且，上述16位元微處理器301還可透過上述顯示驅動模組308，於一顯示裝置上直接顯示所接收的量測數值、數值統計曲線、功率曲線以及故障狀態等等。另外，微處理器301透過記錄量測數值，本實施例的微處理器301還可以針對歷史的量測數值進行數值分析，同時，回追故障問題的原因。

在本實施例的一較佳實施例中，馬達負載端的電流將被偵測，並迴授給16位元微處理器301。以微處理器301透過迴授電流，進行閉迴路PID控制，使微處理器301能夠及時控制馬達運轉，使馬達在不同負載下，及時提高功率值運轉。另外，進行閉迴路控制時，微處理器301也可以是透過偵測負載端的電壓，進行閉迴路PID控制。本實施例的16位元微處理器301也可以透過設定切換為開迴路的PID控制模式或閉迴路的PID控制模式。於開迴路的PID控制模式時，微處理器301根據使用者之調整的目標設定值，控制電動機200的運轉。

另外，在本實施例的一較佳實施例中，電動機智能驅動控制電路具有多個操作模式，提供使用者選擇。多個操作模式例如包括恆溫模式、差溫模式、恆壓模式、差壓模式、冷氣模式、冷/暖模式或自由模式等等。 當使用者選定操作模式之後，上述微處理器301將根據被選擇的操作模式，控制馬達轉速。在本實施例中，電動機是以一三相馬達為例，然而本領域具有通常知識者應該知道，本新型提出電動機節能系統亦可以應用於單向馬達、壓縮機等等的電感性負載。創作人實際應用上述緩啟動機制於馬達設備，可節省約20~25%的電費支出。另外，上述緩啟動機制實際應用於電熱控制設備，可節省約15~20%的電費支出。

綜上所述，本新型的精神在於利用控制電路控制耦接在電動機的矽控整流器電路之觸發，藉此控制電動機啟動電流與相位，因此，可以達成緩啟動，讓電動機運轉能夠更加省電，且減少啟動電流。另外，本新型的一實施例使用微處理晶片作為控制電路，同時搭配多個偵測單元，能夠隨時監控環境變化以及電動機操作狀況，以達到及時保護電動機設備。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本新型之技術內容，而非將本新型狹義地限制於上述實施例，在不超出本新型之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本新型之範圍。因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (16)

1. 一種電動機智能驅動控制電路，用以驅動一電動機，該電動機智能驅動控制電路包括：一矽控整流器電路，包括一輸入端、一觸發端以及一輸出端，其中，該矽控整流器電路的輸入端耦接一第一相位交流電源，該矽控整流器電路的輸出端耦接該電動機；以及一控制電路，耦接該矽控整流器電路的觸發端，藉由觸發該矽控整流器電路，控制啟動該電動機的電流，以達到控制啟動電動機的時間，以達到緩啟動，節省啟動電流以及節能之功效。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之電動機智能驅動控制電路，其中，該電動機係為一三相電動機，包括一第一輸入端、一第二輸入端以及一第三輸入端，其中，該第一輸入端耦接一第二相位交流電源，其中，該電動機智能驅動控制電路更包括：一第二矽控整流器電路，包括一輸入端、一觸發端以及一輸出端，其中，該第二矽控整流器電路的輸入端耦接一第三相位交流電源，該第二矽控整流器電路的輸出端耦接該電動機的第三輸入端，該第二矽控整流器電路的觸發端耦接該控制電路；其中，該矽控整流器電路的輸出端耦接該電動機的第二輸入端，其中，藉由觸發該矽控整流器電路以及該第二 矽控整流器電路，控制啟動該電動機的電流，以達到控制啟動電動機的時間，以達到緩啟動，節省啟動電流以及節能之功效。
3. 如申請專利範圍第1項所記載之電動機智能驅動控制電路，更包括：一電子溫度檢測裝置，耦接該控制電路，用以配置於該電動機，以檢測該電動機的溫度，其中，當該電子溫度檢測裝置回傳溫度到達一第一門檻溫度，該控制電路切斷該電動機的電源，以保護該電動機，其中，當溫度下降至一第二門檻溫度，該控制電路啟動該電動機。
4. 如申請專利範圍第3項所記載之電動機智能驅動控制電路，更包括：一風扇，耦接該控制電路，用以配置於該電動機之一側，其中，當該電子溫度檢測裝置回傳溫度到達一第一溫度，該控制電路啟動該風扇；其中，該控制電路依據該電子溫度檢測裝置回傳的溫度值，決定該風扇的開關與風速。
5. 如申請專利範圍第2項所記載之電動機智能驅動控制電路，更包括： 一三相相位偵測單元，耦接該電動機，用以檢測三相，其中，當三相欠相時，該控制電路控制該電動機以自動停止運轉。
6. 如申請專利範圍第5項所記載之電動機智能驅動控制電路，更包括：一三相電壓電流偵測單元，用以檢測交流電壓以及交流電流。
7. 如申請專利範圍第5項所記載之電動機智能驅動控制電路，更包括：一三相頻率偵測單元，用以檢測交流電頻率。
8. 如申請專利範圍第5項所記載之電動機智能驅動控制電路，其中，該控制電路具有以下操作模式：開回路操作模式，根據使用者之設定值，控制該電動機的運轉；以及閉回路操作模式，根據電動機的回授，控制該電動機的運轉。
9. 一種電動機節能系統，包括：一電動機；以及一電動機智能驅動控制電路，包括：一矽控整流器電路，包括一輸入端、一觸發端以 及一輸出端，其中，該矽控整流器電路的輸入端耦接一第一相位交流電源，該矽控整流器電路的輸出端耦接該電動機；以及一控制電路，耦接該矽控整流器電路的觸發端，藉由觸發該矽控整流器電路，控制啟動該電動機的電流，以達到控制啟動電動機的時間，以達到緩啟動，節省啟動電流以及節能之功效。
10. 如申請專利範圍第9項所記載之電動機節能系統，其中，該電動機係為一三相電動機，包括一第一輸入端、一第二輸入端以及一第三輸入端，其中，該第一輸入端耦接一第二相位交流電源，其中，該電動機智能驅動控制電路更包括：一第二矽控整流器電路，包括一輸入端、一觸發端以及一輸出端，其中，該第二矽控整流器電路的輸入端耦接一第三相位交流電源，該第二矽控整流器電路的輸出端耦接該電動機的第三輸入端，該第二矽控整流器電路的觸發端耦接該控制電路；其中，該矽控整流器電路的輸出端耦接該電動機的第二輸入端，其中，藉由觸發該矽控整流器電路以及該第二矽控整流器電路，控制啟動該電動機的電流，以達到控制啟動電動機的時間，以達到緩啟動，節省啟動電流以及節能之功效。
11. 如申請專利範圍第9項所記載之電動機節能系統，其中，該電動機智能驅動控制電路更包括：一電子溫度檢測裝置，耦接該控制電路，用以配置於該電動機，以檢測該電動機的溫度，其中，當該電子溫度檢測裝置回傳溫度到達一第一門檻溫度，該控制電路切斷該電動機的電源，以保護該電動機，其中，當溫度下降至一第二門檻溫度，該控制電路啟動該電動機。
12. 如申請專利範圍第11項所記載之電動機節能系統，其中，該電動機智能驅動控制電路更包括：一風扇，耦接該控制電路，用以配置於該電動機之一側，其中，該控制電路依據該電子溫度檢測裝置回傳的溫度值，決定該風扇的開關與風速。
13. 如申請專利範圍第10項所記載之電動機節能系統，其中，該電動機智能驅動控制電路更包括：一三相相位偵測單元，耦接該電動機，用以檢測三相，其中，當三相欠相時，該控制電路控制該電動機以自動停止運轉。
14. 如申請專利範圍第10項所記載之電動機節能系統，其中，該電動機智能驅動控制電路更包括： 一三相電壓電流偵測單元，用以檢測交流電壓以及交流電流。
15. 如申請專利範圍第10項所記載之電動機節能系統，其中，該電動機智能驅動控制電路更包括：一三相頻率偵測單元，用以檢測交流電頻率。
16. 如申請專利範圍第13項所記載之電動機節能系統，其中，該電動機智能驅動控制電路之控制電路具有以下操作模式：開回路操作模式，根據使用者之設定值，控制該電動機的運轉；以及閉回路操作模式，根據電動機的回授，控制該電動機的運轉。