專利名稱：馬達驅動器的電費計算方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及電氣設備所消耗電費的計算，特別涉及一種計算及顯示馬達驅動器與馬達所消耗電費的系統及方法。
背景技術：
馬達驅動器(motor drive)為一種馬達控速裝置，可以控制馬達轉速在特定范圍內進行變化，故一般也通稱為變頻器(invertor)。由于馬達驅動器可使馬達以所需的轉速運轉，即其輸出功率可變，可根據負載實際所需功率進行調整，從而避免傳統定速馬達僅能定速運轉而造成的電能浪費，因此近來馬達驅動器的應用越來越廣泛，不僅在許多家電產品中被普遍使用，例如冷氣機、電冰箱、洗衣機及微波爐等，而且在工業上的應用更為廣泛，由于工業上的用電量遠大于一般家庭用電，因此使用馬達驅動器可減少極為可觀的電力消耗。
雖然馬達驅動器具有節能(saving energy)的功效，但使用者并不能直接得知個別馬達驅動器的耗能狀態，而僅能通過電表(electricity meter)得知耗電度數。如
圖1所示，在電表1與馬達2之間耦接馬達驅動器3，電表1的一端耦接于電源系統輸入端11，但是使用者僅能通過電表1讀取用電的度數，然后還需要用電費單價乘以用電度數來計算電費的多少，使用極為不便。另外，通常是將電表安裝于整個用電系統，即使用一個電表來測量多個電氣設備的用電狀態，很少有一個電氣設備專用一個電表的情況，因此馬達驅動器一般沒有專用的電表，一般所使用的電表無法顯示單一馬達驅動器的用電狀態，而且電表是采用連續累計的方式來顯示用電度數，無法顯示某一時間區間內的用電度數。這些都是傳統電表在使用上的限制，其原因在于電表是電力公司用于向用電者收取電費的計電儀器，而并非供用電者所使用。另外在每一個電氣設備上安裝獨立的電表，也不符合經濟效益。
另外，傳統的馬達驅動器雖然也設置有輸入裝置及顯示器，但其僅是用于輸入指令及顯示狀態，并不提供電費計算。如果能利用已有的輸入裝置及顯示器而對其增加新的功能，則僅需極少的成本支出，即能大幅度提高產品的附加價值及競爭力。
發明內容
本發明的主要目的，在于解決解決上述傳統技術中存在的問題，本發明將馬達耦接馬達驅動器并取得馬達驅動器的輸出電流、電壓及功率因子等參數，以計算馬達驅動器的負載功率，將所述負載功率與馬達驅動器本身所消耗的內部功率相加而得出總有效功率，然后將所述總有效功率乘以運行時間再乘以電費單價以計算電費，并顯示在馬達驅動器的顯示器上。由此可供使用者直接讀取每一個馬達驅動器在某一時間區間內所用電量的電費值。
附圖的簡要說明圖1是傳統的馬達驅動器配置結構的方框圖。
圖2是本發明的配置結構的方框圖。
圖3是本發明的電費計算方法的流程圖。
圖4是本發明的馬達驅動器的方框圖。
附圖中，各標號所代表的部件列表如下現有技術電表1 馬達2馬達驅動器 3 電源系統輸入端 11本發明馬達4 馬達驅動器 5電源供應端 6 變頻器 51輸入裝置52 控制器 53顯示器 54 步驟701～704
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明的具體實施方案作出詳細說明圖2、圖3示出了本發明馬達驅動器與負載(馬達)的配置圖和電費計算流程圖。如圖所示，本發明的馬達驅動器的電費計算方法，主要是利用馬達驅動器5耦接于馬達4的輸入端，馬達驅動器5的另一端耦接于電源供應端6，以配合計算程序計算出該系統所耗用的電費，并顯示在顯示器上，該電費計算方法為已知三相(3Φ，3phase)負載(馬達)的瞬時功率值的計算方法為P＝3×V×I×cosθ其中V為電壓，I為電流，θ為功率因子角，cosθ為功率因子。
單相負載功率則為P＝V×I×cosθ。
首先進行瞬時負載功率的計算(步驟701)，自馬達驅動器5取得其輸出電壓、電流與功率等數值作為參數，根據上述瞬時功率計算公式，得出馬達4運行的瞬時負載功率Pout。
然后計算瞬時總有效功率P(步驟702)，該瞬時總有效功率P為瞬時負載功率Pout與馬達驅動器5本身運行所消耗的內部功率Pi的和，即P＝Pout+Pi。
上述內部功率Pi主要為待機損耗及功率模塊的消耗功率。通過對馬達驅動器長期待機的測量得到所述待機損耗的值，而功率模塊的損耗則取自于該模塊在各種應用條件下的規格數據。
然后將上述以秒為時間單位的總有效功率P換算成以小時為時間單位的總有效功率Ph(步驟703)，即Ph＝3600×P。
最后進行電費計算(步驟704)，即將上述每小時的總有效功率Ph乘以系統運行時間T(小時)，再乘以電費單價Ec，得出在該運行時間內所消耗的電費M，即M＝P×T×Ec，其中T為馬達驅動器的運行時間，單位為小時。
所述電費計算方法通過如圖4所示的馬達驅動器來完成。如圖所示，馬達驅動器5包括變頻器51；與變頻器51耦接的控制器53；與控制器53耦接的輸入裝置52以及與控制器53耦接的顯示器54。
控制器53內設置有所述電費計算方法的程序，其由變頻器51取得其輸出電壓(V)、電流(I)及功率因子角(θ)等數據，以用于進行耗能的計算，使用者可由輸入裝置51輸入電費單價及電費計算的時間區間等參數，所述參數被提供至控制器53，經控制器53按照程序計算后，可將計算得出的電費值顯示在顯示器54上。
根據上述各計算方法及系統，各馬達驅動器5可獨立完成其本身運行耗能的電費計算，并通過馬達驅動器5本身所帶有的顯示器54進行顯示，或者通過信號聯機形成遠程讀取或顯示，以利于進一步的使用，并可進一步配合馬達驅動器5內設置的記憶裝置(圖中未示出)累計耗能與電費。
由于上述馬達4由耦接的馬達驅動器5進行檢測并計算耗能與電費，然后進行記錄累計及顯示，不需要配置額外的測量儀器，因此避免了配線與設備的成本。
以上僅為對本發明優選實施例的說明，并非用來限定本發明實施范圍。在不脫離本發明的范圍和精神的情況下，所做的各種變化與修飾，都應涵蓋在本發明的權利要求所限定的范圍內。
權利要求
1.一種用以控制馬達轉速的馬達驅動器的電費計算方法，所述方法包括以下步驟a)通過所述馬達驅動器的輸出電壓、電流與功率因子角等數值，計算瞬時負載功率Pout；b)計算所述瞬時負載功率Pout與所述馬達驅動器本身所消耗的內部功率Pi的總和，得出瞬時總有效功率P；c)將所述瞬時總有效功率P乘以所述馬達驅動器的運行時間，再乘以電費單價Ec，得出電費M。
2.如權利要求1所述的電費計算方法，其中步驟b)與步驟c)之間進一步包括步驟，即將以秒為時間單位的總有效功率P換算成以小時為時間單位的總有效功率Ph，且步驟c)中的所述運行時間也以小時為單位。
3.如權利要求1所述的電費計算方法，其中所述馬達驅動器的內部功率Pi為待機損耗及功率模塊的消耗。
4.如權利要求3所述的電費計算方法，其中所述待機損耗的值通過對馬達驅動器長期待機的測量取得。
5.如權利要求3所述的電費計算方法，其中所述功率模塊的損耗取自于所述模塊在各種應用條件下的規格數據。
6.一種馬達驅動器的電費計算系統，所述系統包括變頻器，用以變速控制馬達；控制器，可操作性地連接于所述變頻器上，所述控制器中儲存有用于計算所述變頻器所消耗電能電費的程序，可由所述變頻器取得其輸出電壓、電流及功率因子角等數據，通過所述程序的計算得出電費值；顯示器，可操作性地連接于所述控制器，可顯示所述控制器計算得出的電費值；輸入裝置，可操作性地連接于所述控制器，用以輸入電費單價及所需計算電費的時間區間等參數并將所述參數提供至所述控制器，以供所述控制器計算電費。
全文摘要
一種馬達驅動器的電費計算方法及系統，用以計算及顯示馬達驅動器與被其所驅動的馬達所消耗的電費，其根據馬達驅動器所輸出的交流電壓、電流及功率因子值計算負載(馬達)的瞬時負載功率，然后將所述負載功率與馬達驅動器本身所消耗的瞬時內部功率相加，得出瞬時總有效功率，將所述總有效功率的時間單位換算為小時，然后將所述以小時為單位的總有效功率乘以系統運行時間，再乘以由使用者所輸入的電費單價，即可得出系統在所述運行時間內所消耗的電費值，并將其顯示在馬達驅動器的顯示器上。
文檔編號G01R11/00GK1877344SQ20051007533
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月10日 優先權日2005年6月10日
發明者陳正德, 楊家祥, 趙育彬 申請人:臺達電子工業股份有限公司
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