阅读说明：本技术 一种增氧机电机驱动电路 (Motor driving circuit of aerator ) 是由 潘虹因 于 2020-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及增氧机用驱动设备技术领域,其目的在于提供一种增氧机电机驱动电路。所采用的技术方案是：一种增氧机电机驱动电路,包括整流电路、直流电抗器、电解电容、驱动模块和增氧机电机；所述电解电容和驱动模块均与整流电路并联连接,所述驱动模块的控制端与增氧机电机电连接；所述直流电抗器包括线圈和铁芯,所述线圈绕设在铁芯上,所述线圈串联连接在整流电路和电解电容之间。本发明可有效提升增氧机电机的功率因数。(The invention relates to the technical field of driving equipment for an aerator, and aims to provide a motor driving circuit for the aerator. The adopted technical scheme is as follows: a driving circuit of a motor of an aerator comprises a rectifying circuit, a direct current reactor, an electrolytic capacitor, a driving module and the aerator motor; the electrolytic capacitor and the driving module are connected with the rectifying circuit in parallel, and the control end of the driving module is electrically connected with the motor of the aerator; the direct current reactor comprises a coil and an iron core, wherein the coil is wound on the iron core, and the coil is connected between the rectifying circuit and the electrolytic capacitor in series. The invention can effectively improve the power factor of the motor of the aerator.)

一种增氧机电机驱动电路

技术领域

本发明涉及增氧机用驱动设备技术领域，特别是涉及一种增氧机电机驱动电路。

背景技术

养殖业中的水车通常采用传统的增氧机电机进行驱动，目前，为因应温室效应减低碳排放、提升节能效率，已逐渐使用直流无刷电机或永磁同步电机来取代原本传统的增氧机电机。使用直流无刷电机或永磁同步电机，除了可以提升节能效率外，还可调整控制转速，可依照不同养殖环境与养殖水产物种，增加或减少增氧机电机转速，来调整水中氧气的多寡，解决传统交流增氧机电机仅能根据固定的转速，针对不同养殖水产物种来配置不同的增氧机电机的问题。

然而，现有的直流无刷电机或永磁同步电机仍存在一个缺陷，由于其内部阻抗的特性，导致功率因数偏低的问题，而功率因数偏低会产生大量的虚功，使得发电厂提供大量的电力，但实际使用电力偏低，而产生大量能源的浪费。因而，有必要研究一种能提升增氧机电机功率因数的增氧机电机驱动电路。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种增氧机电机驱动电路。

本发明采用的技术方案是：

一种增氧机电机驱动电路，包括整流电路、直流电抗器、电解电容、驱动模块和增氧机电机；所述电解电容和驱动模块均与整流电路并联连接，所述驱动模块的控制端与增氧机电机电连接；所述直流电抗器包括线圈和铁芯，所述线圈绕设在铁芯上，所述线圈串联连接在整流电路和电解电容之间。

优选地，所述直流电抗器设置有一个，该直流电抗器的线圈的一端与整流电路的正极电连接，该直流电抗器的线圈的另一端与电解电容的正极电连接。

优选地，所述直流电抗器设置有一个，该直流电抗器的线圈的一端与整流电路的负极电连接，该直流电抗器的线圈的另一端与电解电容的负极电连接。

优选地，所述直流电抗器设置有两个，两个直流电抗器中的线圈分为第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的一端与整流电路的正极电连接，所述第一线圈的另一端与电解电容的正极电连接，所述第二线圈的一端与整流电路的负极电连接，所述第二线圈的另一端与电解电容的负极电连接。

优选地，所述铁芯为硅钢片。

优选地，所述整流电路为桥式整流电路。

优选地，所述增氧机电机驱动电路还包括控制器，所述控制器的信号输出端与驱动模块的受控端电连接。

进一步优选地，所述增氧机电机驱动电路还包括电流采样电路，所述电流采样电路与增氧机电机串联连接，所述电流采样电路的信号输出端与控制器电连接。

进一步优选地，所述增氧机电机驱动电路还包括电压采样电路，所述电压采样电路与增氧机电机并联连接，所述电压采样电路的信号输出端与控制器电连接。

优选地，所述驱动模块包括三相全桥驱动电路和闸级驱动器，所述三相全桥驱动电路与整流电路并联连接，所述三相全桥驱动电路的受控端与闸级驱动器电连接，所述三相全桥驱动电路的控制端与增氧机电机电连接。

本发明的有益效果集中体现在，可有效提升增氧机电机的功率因数。具体来说，本发明在使用过程中，整流电路用于接收三相电源，并将三相电源转换为直流电源；直流电抗器用于提高本电路的功率因数，使电流波形得到改善，从而提高增氧机电机的功率因数；电解电容用于将由直流电抗器输出的直流电源进行稳压，以使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压；驱动模块用于控制增氧机电机的运行。本发明在实施过程中，由于电感线圈内还加了铁芯，而铁芯能够降低线圈的磁阻,提高线圈将电能转化为磁场的能力,以减少能量损失,提高电能转化为机械能或其他电压值电能的转化率，从而增加了线圈的磁场强度，进而提升增氧机电机的功率因数，避免能源浪费。

附图说明

图1是实施例1和2的电路原理图；

图2是实施例1和3的电路原理图；

图3是实施例1和4的电路原理图；

图4是实施例1中整流电路、直流电抗器、电解电容的电路原理图；

图5是实施例1中控制器的电路原理图；

图6是实施例1中第一电流采样电路的电路原理图；

图7是实施例1中第二电流采样电路的电路原理图；

图8是实施例1中电压采样电路的电路原理图；

图9是实施例1中驱动模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。

应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如，取决于所涉及的功能/动作，实际上可以实质上并发地执行，或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1：

本实施例提供一种增氧机电机驱动电路，如图1至3任一项所示，包括整流电路BD1、直流电抗器、电解电容、驱动模块和增氧机电机M，具体地，增氧机电机M为增氧机专用电机；电解电容和驱动模块均与整流电路BD1并联连接，驱动模块的控制端与增氧机电机M电连接；直流电抗器包括线圈和铁芯，线圈绕设在铁芯上，线圈串联连接在整流电路BD1和电解电容之间。

本实施例可有效提升增氧机电机M的功率因数。具体地，本实施例在实施过程中，整流电路BD1用于接收三相电源，并将三相电源转换为直流电源；直流电抗器用于提高本电路的功率因数，使电流波形得到改善，从而提高增氧机电机M的功率因数；电解电容用于将由直流电抗器输出的直流电源进行稳压，以使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压；驱动模块用于控制增氧机电机M的运行。本实施例在实施过程中，由于电感线圈内还加了铁芯，而铁芯能够降低线圈的磁阻,提高线圈将电能转化为磁场的能力,以减少能量损失,提高电能转化为机械能或其他电压值电能的转化率，从而增加了线圈的磁场强度，进而提升增氧机电机M的功率因数，避免能源浪费。

如图4所示，本实施例中，电解电容还设置有两个(第三电解电容C3和第四电解电容C4)，两个电解电容串联设置，且每个电解电容均并联连接有电阻，电阻可进一步对由直流电抗器输出的直流电源进行稳压。

进一步地，本实施例中，铁芯为硅钢片。需要说明的是，硅钢片导磁能力好、导电能力差，其能够很大程度上降低磁阻,提高线圈将电能转化为磁场的能力,以减少能量损失,提高电能转化为机械能或其他电压值电能的转化率，从而进一步提升增氧机电机M的功率因数。

本实施例中，整流电路BD1为桥式整流电路。需要说明的是，整流电路BD1也可采用全波整流电路实现，其中，采用桥式整流电路时，桥式整流电路中的二极管承受的反向电压比全波整流电路小一半，因而本实施例具备全波整流电路的优点，同时克服全波整流电路的缺点，使用效果更佳。

本实施例中，增氧机电机驱动电路还包括控制器U6，控制器U6的信号输出端与驱动模块的受控端电连接。需要说明的是，控制器U6用于通过控制增氧机电机驱动电路改变增氧机电机M的运行状态，便于用户实现对增氧机电机M的控制。控制器U6及其***电路的电路原理图如图5所示。

进一步地，增氧机电机驱动电路还包括电流采样电路，电流采样电路与增氧机电机M串联连接，电流采样电路的信号输出端与控制器U6电连接。需要说明的是，控制器U6可通过电流采样电路获取流经增氧机电机M的电流值，控制器U6可将电流采样电路输入的电流采样值与电流阈值进行比较，判断增氧机电机M是否处于缺相、过电流、干转等不良状态，并在增氧机电机M处于缺相、过电流、干转等不良状态时，控制增氧机电机驱动电路断开增氧机电机M，从而实现增氧机电机M保护作用。本实施例中，电流采样电路采用三相电流采样电路实现，其电路原理图如图6和7所示。

进一步地，增氧机电机驱动电路还包括电压采样电路，电压采样电路与增氧机电机M并联连接，电压采样电路的信号输出端与控制器U6电连接。需要说明的是，控制器U6可通过电压采样电路获取增氧机电机M的电压值，控制器U6可将电压采样电路输入的电压采样值与电压阈值进行比较，判断增氧机电机M是否处于过压或欠压等不良状态，并在增氧机电机M处于过压或欠压等不良状态时，控制增氧机电机驱动电路断开增氧机电机M，从而实现增氧机电机M保护作用。本实施例中，电压采样电路的电路原理图如图8所示。

本实施例中，用户可通过控制器U6实时接收增氧机电机M的电压值和电流值，然后通过电压值和电流值获取增氧机电机M的功率因数，以与现有技术中的功率因数进行对比，掌握本实施例的实施效果。

本实施例中，驱动模块包括三相全桥驱动电路和闸级驱动器，三相全桥驱动电路与整流电路BD1并联连接，三相全桥驱动电路的受控端与闸级驱动器电连接，三相全桥驱动电路的控制端与增氧机电机M电连接。闸级驱动器的型号可以为TPS2816或TPS2819等。

具体地，三相全桥驱动电路采用三相全桥驱动方式，可以减少电流波动和转矩脉动，使得增氧机电机M输出较大的转矩，在增氧机电机M驱动部分使用6个功率场效应管控制输出电压，如图1-3任一项所示，驱动电路电源电压为12V，第一场效应管Q1、第三Q3和第五场效应管Q5可采用IR公司型号为IRFR5305的P沟道场效应管，第二场效应管Q2、第四场效应管Q4和第六场效应管Q6可采用型号为IRFR1205的N沟道场效应管，上述场效应管内均藏有续流二极管，为场效应管关断时提供电流通路，以避免场效应管的反向击穿。

应当理解的是，驱动模块也可采用图9所示的驱动模块实现。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图1所示，本实施例中，直流电抗器设置有一个，该直流电抗器的线圈的一端与整流电路BD1的正极电连接，该直流电抗器的线圈的另一端与电解电容的正极电连接。

实施例3：

在实施例1的基础上，如图2所示，本实施例中，直流电抗器设置有一个，该直流电抗器的线圈的一端与整流电路BD1的负极电连接，该直流电抗器的线圈的另一端与电解电容的负极电连接。

实施例4：

在实施例1的基础上，如图3所示，本实施例中，直流电抗器设置有两个，两个直流电抗器中的线圈分为第一线圈和第二线圈，第一线圈的一端与整流电路BD1的正极电连接，第一线圈的另一端与电解电容的正极电连接，第二线圈的一端与整流电路BD1的负极电连接，第二线圈的另一端与电解电容的负极电连接。

输入电源为380VAC、440VAC和480VAC时，在输出负载(增氧机电机M)为不同功率时，本实施例与现有技术的对比试验结果如下表所示：

表1

表2

表3

其中，表1为输入电源为380VAC时的实验结果，表2为输入电源为440VAC时的实验结果，表3为输入电源为480VAC时的实验结果；从表1可知，在输入电源为380VAC时，使用本实施例中增氧机电机M的最高功率因素为0.937，远大于使用传统交流电抗器和无直流电抗器时的功率因数；从表2可知，在输入电源为440VAC时，使用本实施例中增氧机电机M的最高功率因素为0.936，远大于使用传统交流电抗器和无直流电抗器时的功率因数；从表3可知，在输入电源为480VAC时，使用本实施例中增氧机电机M的最高功率因素为0.929，远大于使用传统交流电抗器和无直流电抗器时的功率因数；由此可知，本实施例中采用直流电抗器时增氧机电机M的功率因数的最大值均大于采用传统交流电抗器和无直流电抗器时增氧机电机M的功率因数。

需要说明的是，实施例2-4中三种直流电抗器设计方式，均具备相同的技术效果，其中实施例4中两个线圈的电感值综合等同于实施例2中单组线圈的电感值与实施例3中单组线圈的电感值的总和。

以上所描述的多个实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。