压缩机的测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种压缩机的测试方法及装置，能够对线性压缩机及直线振荡电机的等效刚度进行实时、准确检测。所述方法包括：利用电压传感器采集压缩机运行多个时刻的电压，利用电流传感器采集压缩机运行所述多个时刻的电流；根据所述多个时刻的电压计算电压矢量，根据所述多个时刻的电流计算电流矢量；根据矢量平衡原则，利用所述电压矢量和电流矢量计算压缩机机械阻抗；根据所述压缩机机械阻抗计算压缩机等效刚度。

【技术实现步骤摘要】
压缩机的测试方法及装置
本专利技术涉及压缩机性能分析
，具体涉及一种压缩机的测试方法及装置。
技术介绍
新的家用电器能效标准的进一步提高，使得具有显著节能优势的线性压缩机成为冰箱、空调及电子散热领域等家用小型制冷装置压缩机的重要发展方向。线性压缩机通过将直线电机与压缩机活塞一体化设计，由直线电机直接驱动活塞往复运动，从而压缩制冷剂蒸气。这种驱动方式和结构使得线性压缩机相比使用旋转电机省去了旋转运动转换为直线运动的环节，活塞径向作用力变得很小或没有径向力，减少了摩擦损失的功耗，提高了机械传动效率，同时易于实现少油润滑或零油润滑，实现压缩机的高可靠性长寿命，并已在冰箱上得到应用。线性压缩机采用直线同步振荡电机作为驱动器，推动与电机动子连接的活塞在气缸内往复运动。工作过程中工质被吸入到活塞和气缸之间的压缩空间，并在压力升高后从该压缩空间排出，作为用来压缩空气、制冷剂等各种气体工质以提升其压力的机电一体化设备装置。因其工作过程中压缩气体状态参数的变化及间歇性的吸排气作用，使得作为直线振荡电机负载的压缩气体对压缩机频率特性影响较大从而影响压缩机性能。当所述压缩机在没有气体荷载时，线性压缩机具有由谐振弹簧刚度(常数)及所述压缩机运动部件质量限定的机械固有频率。压缩机运行开始排气后，线性压缩机的谐振频率受到压缩腔内被压缩工质所产生的气体弹簧及谐振弹簧的共同影响。理论分析表明，所述压缩机在谐振状态工作时，其运行效率最高，此时线性压缩机的运动部件及谐振弹簧部件之间的能量蓄积和释放之间存在着平衡，因而电源所需提供的能量约为压缩气体所消耗的能量与克服压缩机运动部件摩擦所消耗的功之和。为保证压缩机在制冷过程中高效运行，线性压缩机供电系统的驱动频率必须等于或约等于压缩机的固有频率以保证线性压缩机在谐振状态工作。当制冷工质被压缩后从气缸向外排放时，由于压缩机中余隙容积的存在，部分压缩机气体返回到气缸中进行膨胀，使得压缩气体能量返回到机械系统中，从而产生一个气体弹簧效应，排出的压缩气体所消耗的能量则可视为一个气体等效阻尼消耗的能量。在压缩机制冷量减少时，余隙容积的增加，使得返回到压缩机气缸内的压缩气体质量增加，压缩气体的阻尼效应被减弱，弹簧效应被加强，从而使得压缩机的固有频率增加；压缩机压比增加的情况下，压缩气体的弹簧和阻尼效应均被加强，从而使得压缩机的固有频率增加。在制冷系统中被压缩的气体为压缩机的质量-弹簧增加了一个附加气体弹簧和阻尼的效应，使得压缩机运行过程中压缩机的等效刚度、等效阻尼及谐振频率发生改变。这个被压缩气体所产生的弹簧及阻尼效应决定于压缩机运行过程中的吸气压力、排气压力及压缩机活塞的行程。排气压力越高，气体等效弹簧及阻尼效应被增强。压缩机行程越大，气体等效弹簧效应被减弱而阻尼效应被增强。制冷系统中，系统压力取决于设备内部的热负荷及系统冷凝器所处的环境温度。系统内部的热负荷是指从系统内部移除并散发到环境的热量，热负荷越大，系统所需的制冷量越大，压缩机的行程越大。冷凝器所处的环境温度越高，系统的冷凝温度越高，则系统的排气压力会越高。因此，线性压缩机驱动的制冷系统中，压缩机的等效弹簧刚度会随着天气温度及系统热负荷的变化而变化。因此该参数具有非线性时变的特点。另一方面，压缩机在运行过程中，当天气温度及系统热负荷变化后，通过检测到系统的压缩机的等效弹簧刚度的改变，能够将其用于线性压缩机运行状态的在线监测分析、故障诊断及性能分析。由于压缩机工作过程中等效弹簧刚度具有非线性时变的特点，在现有文献中尚未见该参数的测试方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种压缩机等效刚度的测试方法及装置，能够对线性压缩机及直线振荡电机的等效刚度进行实时、准确检测。为此目的，一方面，本专利技术提出一种压缩机的测试方法，包括：利用电压传感器采集压缩机运行多个时刻的电压，利用电流传感器采集压缩机运行所述多个时刻的电流；根据所述多个时刻的电压计算电压矢量，根据所述多个时刻的电流计算电流矢量；根据矢量平衡原则，利用所述电压矢量和电流矢量计算压缩机机械阻抗；根据所述压缩机机械阻抗计算压缩机等效刚度。优选地，所述压缩机的测试方法，还包括：根据所述压缩机等效刚度计算压缩机固有频率。优选地，所述根据所述压缩机机械阻抗计算压缩机等效刚度，还包括：根据所述压缩机机械阻抗计算压缩机等效阻尼。本专利技术实施例所述的压缩机的测试方法，利用机械系统参数识别原理，建立线性压缩机电气系统和机械系统类比的机电矢量模型方程，求解出压缩机运行时的等效刚度，能够准确、实时检测直线振荡电机及线性压缩机这类装置的等效刚度。另一方面，本专利技术提出一种压缩机的测试装置，包括：采集单元，用于获取电压传感器采集的压缩机运行至少一个周期内多个时刻的电压，获取电流传感器采集的压缩机运行所述多个时刻的电流；矢量计算单元，用于根据所述多个时刻的电压计算电压矢量，根据所述多个时刻的电流计算电流矢量；机械阻抗计算单元，用于根据矢量平衡原则，利用所述电压矢量和电流矢量计算压缩机机械阻抗；等效阻尼和等效刚度计算单元，用于根据所述压缩机机械阻抗计算压缩机等效阻尼和压缩机等效刚度；固有频率计算单元，用于根据所述压缩机等效刚度计算压缩机固有频率。本专利技术实施例所述的压缩机的测试装置，利用机械系统参数识别原理，建立线性压缩机电气系统和机械系统类比的机电矢量模型方程，求解出压缩机运行时的等效刚度、等效阻尼及固有频率，能够准确、实时检测直线振荡电机及线性压缩机这类装置的等效刚度、等效阻尼及固有频率。附图说明图1为本专利技术压缩机的测试方法一实施例的流程示意图；图2为线性压缩机机电系统电回路类比模型示意图；图3为本专利技术压缩机的测试装置一实施例的方框结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术压缩机的测试方法一较佳实施例的流程示意图；如图1所示，本实施例公开一种压缩机的测试方法，包括：S1、利用电压传感器采集压缩机运行多个时刻的电压，利用电流传感器采集压缩机运行所述多个时刻的电流；S2、根据所述多个时刻的电压计算电压矢量，根据所述多个时刻的电流计算电流矢量；S3、根据矢量平衡原则，利用所述电压矢量和电流矢量计算压缩机机械阻抗；S4、根据所述压缩机机械阻抗计算压缩机等效刚度。本专利技术实施例所述的压缩机的测试方法，利用机械系统参数识别原理，建立线性压缩机电气系统和机械系统类比的机电矢量模型方程，求解出压缩机运行时的等效刚度，能够准确、实时检测直线振荡电机及线性压缩机这类装置的等效刚度。可选地，在本专利技术压缩机的测试方法的另一实施例中，所述利用电压传感器采集压缩机运行多个时刻的电压，利用电流传感器采集压缩机运行所述多个时刻的电流，包括：利用电压传感器采集压缩机运行一个周期T内多个时刻的电压，利用电流传感器采集压缩机运行所述多个时刻的电流；其中，所述根据所述多个时刻的电压计算电压矢量，包括：根据公式计算电压矢量U，所述各个时刻之间的时间间隔为Δt，uk为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压缩机的测试方法，其特征在于，包括：利用电压传感器采集压缩机运行多个时刻的电压，利用电流传感器采集压缩机运行所述多个时刻的电流；根据所述多个时刻的电压计算电压矢量，根据所述多个时刻的电流计算电流矢量；根据矢量平衡原则，利用所述电压矢量和电流矢量计算压缩机机械阻抗；根据所述压缩机机械阻抗计算压缩机等效刚度。

【技术特征摘要】
1.一种压缩机的测试方法，包括：利用电压传感器采集压缩机运行多个时刻的电压，利用电流传感器采集压缩机运行所述多个时刻的电流，其特征在于，还包括：根据所述多个时刻的电压计算电压矢量，根据所述多个时刻的电流计算电流矢量；根据矢量平衡原则，利用所述电压矢量和电流矢量计算压缩机机械阻抗；根据所述压缩机机械阻抗计算压缩机等效刚度。2.根据权利要求1所述的压缩机的测试方法，其特征在于，所述利用电压传感器采集压缩机运行多个时刻的电压，利用电流传感器采集压缩机运行所述多个时刻的电流，包括：利用电压传感器采集压缩机运行一个周期T内多个时刻的电压，利用电流传感器采集压缩机运行所述多个时刻的电流；其中，所述根据所述多个时刻的电压计算电压矢量，包括：根据公式计算电压矢量所述各个时刻之间的时间间隔为Δt，uk为所述多个时刻的电压，k＝(1，2，…，n)，n为正整数；所述根据所述多个时刻的电流计算电流矢量，包括：根据公式计算电流矢量ik为所述多个时刻对应电压uk的电流；或者根据所述多个时刻的电压和电流，利用过零法计算得到电压和电流之间的相位差Φui；根据公式计算电流矢量ik为所述多个时刻的电流。3.根据权利要求1所述的压缩机的测试方法，其特征在于，所述利用电压传感器采集压缩机运行多个时刻的电压，利用电流传感器采集压缩机运行所述多个时刻的电流，包括：利用电压传感器采集压缩机运行多个周期内多个时刻的电压，利用电流传感器采集压缩机运行所述多个时刻的电流；其中，所述根据所述多个时刻的电压计算电压矢量，根据所述多个时刻的电流计算电流矢量，包括：根据所述多个时刻的电压，利用傅里叶分解算法计算电压幅值Um和相位Φu，根据所述多个时刻的电流，利用傅里叶分解算法计算电流幅值Im和相位Φi；根据公式计算电压矢量根据公式计算电流矢量4.根据权利要求1所述的压缩机的测试方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐明生，邹慧明，田长青，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11