线性压缩机的驱动控制设备和方法技术

一种控制往复式压缩机运行的设备，包括：控制单元，用于当ＴＤＣ被检测作为冲程与电流之间相位差的拐点时，检测活塞的当前推动量，将所述当前推动量与推动量参考值进行比较，并基于比较结果向线性马达提供ＤＣ电压。向线性马达提供ＡＣ电压和ＤＣ电压以增加冲程，当检测到ＴＤＣ时，计算当前推动量并将其与推动量参考值进行比较，然后基于比较结果改变提供给线性马达的ＤＣ电压或ＤＣ电流，从而不需要活塞碰撞就获得最大压缩体积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种压縮机，尤其涉及一种控制往复式压縮机运行的设备和方法。
技术介绍
通常，通过在设置在往复式压縮机内的汽缸中往复地、线性地移动活塞 来抽吸、压縮和排放制冷剂气体来运行往复式压縮机。根据驱动活塞的方式，往复式压縮机分为利用往复方法的压縮机和利用 线性方法的压縮机。在利用往复方法的压縮机中，曲柄轴连接旋转马达，活塞连接曲柄轴， 以便将旋转马达的旋转力改变为往复运动。在利用线性方法的压縮机中，连接线性马达致动器的活塞线性地移动。利用线性方法的往复式压縮机不具有将旋转运动变为线性运动这样的 曲柄轴，也就没有因曲柄轴而造成的摩擦损耗，因此与普通压縮机相比，它 的压縮效率更高。往复式压縮机可用于冰箱或空调，通过改变输入往复式压縮机马达的电 压可以改变往复式压縮机的压縮比，而通过改变往复式压縮机的压縮比可以 控制冰箱或空调的冷却能力。因此，当往复式压縮机用于冰箱或空调时，通过改变输入往复式压縮机 的冲程电压可以改变往复式压縮机的压縮比，而通过改变往复式压縮机的压縮比可以控制冷却能力。这里，冲程指的是活塞的上死点(top dead center)与下死点(bottom dead center)之间的距离。下面参照图1描述根据现有技术的往复式压縮机。图1是示出控制往复式压縮机运行的设备的结构的示意性方框图。如图1所示，控制往复式压縮机运行的现有技术设备包括电流检测单元4，用于检测提供给往复式压縮机6的马达(未示出)的电流；电压检测单元3，用于检测提供给马达的电压；冲程计算单元5，用于基于检测到的 电流和电压值以及马达参数来计算往复式压縮机6的冲程估计值；比较单元1，用于对计算得到的冲程估计值与预设的冲程参考值进行比较并根据比较结果输出差值；以及冲程控制单元2，用于根据所述差值，通过控制与马达 串联连接的三端双向可控硅开关元件(未示出)的导通周期，改变提供给马 达的电压，从而控制压縮机6的运行(冲程)。下面参照图1描述控制往复式压縮机运行的设备的运行。首先，电流检测单元4检测提供给压縮机6的马达(未示出)的电流， 并将检测到的电流值输出到冲程计算单元5。此时，电压检测单元3检测提供给马达的电压，并将检测到的电压值输 出到冲程计算单元5。冲程计算单元5将检测到的电流和电压值以及马达的参数代入下面所示 的方程式(1)，计算压縮机的冲程估计值(X)，并将计算得到的冲程估计 值(X)提供给比较单元l:1 =丄f(7M-^/_z^ ............ (1)其中"R"是马达电阻值，"L"是马达电感值，《是马达常数，^是提供给 马达的电压值，"i"是提供给马达的电流值，""是提供给马达的电流的 时间变化率。也就是说，""是"i"的(di/dt)微分值。然后，比较单元l对冲程估计值与冲程参考值进行比较，并根据比较结 果将差值提供给冲程控制单元2。冲程控制单元2基于所述差值，通过改变提供给压縮机6的马达的电压， 来控制压縮机6的冲程。下面参照图2描述该运行。图2是示出根据现有技术，控制往复式压縮机运行的方法的过程的流程图。首先，当冲程计算单元5将冲程估计值提供给比较单元1 (步骤Sl)时， 比较单元1对冲程估计值与预设的冲程参考值进行比较(步骤S2)，并根据 比较结果将差值输出到冲程控制单元2。如果冲程估计值小于冲程参考值，则冲程控制单元2增加提供给马达的 电压，以控制压縮机的冲程(步骤S3)，如果冲程估计值大于冲程参考值，则冲程控制单元2减少提供给马达的电压(步骤S4)。当提供给马达的电压增加或减少时，与马达电连接的三端双向可控硅开 关元件(未示出)控制导通周期并将电压提供给马达。冲程参考值根据往复式压縮机负载的大小而不同。也就是说，如果负载 大，则增加冲程参考值，不减少活塞的冲程，防止冷却能力的下降。相反， 如果负载小，则减少冲程参考值，不增加活塞的冲程，防止冷却能力的提高， 并防止活塞与汽缸由于过量冲程(过冲程)产生的碰撞。图3是示出控制现有技术往复式压縮机的上死点(TDC)的过程的流程 图。冲程控制单元2增加输入电流，并检査当前冲程是否是TDC二O。如果当 前冲程是TDC=0，则冲程控制单元2保持当前输入电流不变。如果当前冲程不是TDC=0，则冲程控制单元2检査冲程是否小于 TDC=0。如果冲程小于TDC二O，则冲程控制单元2继续增加输入电流，如果冲程大于TDC:0，则冲程控制单元2减少输入电流。这里，TDC指的是完成活塞的压縮冲程时活塞的位置。 下死点(BDC)是完成活塞的抽吸冲程时活塞的位置。 在TDC为0的位置往复式压縮机的效率最大化，所以在控制往复式压縮机的运行时，控制活塞到达TDC为0的位置。在这种情况下，往复式压縮机要求特殊的负载条件，即最大压縮体积。 但是，如果气体的弹簧常数小，则因为活塞的推动量小，所以没有活塞的碰撞往复式压縮机就不能运行为最大冲程。也就是说，往复式压縮机不能在最大压縮体积下运行。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种控制往复式压縮机运行的设备和方法， 通过这种设备和方法，向线性马达提供AC电压和DC电压，来增加冲程， 并且当检测到上死点(TDC)时，计算当前推动量并将其与推动量参考值相 比较，基于比较结果改变提供给线性马达的DC电压或DC电流，从而不需 要活塞碰撞就稳定地获得最大压縮体积。为了实现这些和其它优点并符合本专利技术目的，如这里具体实施并广泛描述的，提供一种控制往复式压縮机运行的设备，包括控制单元，用于当上 死点(TDC)被检测作为冲程与电流之间相位差的拐点时，检测活塞的当前 推动量，将所述当前推动量与推动量参考值进行比较，并基于比较结果向线性马达提供DC电压。为了实现上述目的，提供一种控制往复式压縮机运行的设备，包括控制单元，用于当TDC被检测作为冲程与电流之间相位差的拐点时，检测活塞的当前推动量，将所述当前推动量与推动量参考值进行比较，并基于比较结果输出用于改变提供给线性马达的DC电压的控制信号，以及输出用于改 变所述冲程的冲程控制信号；第一比较单元，用于根据所述控制信号将DC 电压参考电压与当前输入的DC电压进行比较，并基于比较结果输出DC电 压校正信号；脉冲宽度调制(PWM)控制单元，用于输出用于改变所述DC 电压PWM控制信号；以及逆变器，用于根据所述PWM控制信号改变提供 给所述线性马达的所述DC电压。为了实现上述目的，提供一种控制往复式压縮机运行的方法，包括以下 步骤根据负载大小，增加通过将提供给线性马达的AC电压和DC电压相 加而获得的电压，来增加冲程；利用提供给所述线性马达的电流和当前冲程， 检测上死点(TDC);当检测到所述TDC时，保持提供给所述线性马达的 所述当前AC电压；检测当前冲程并且利用检测到的冲程计算推动量；以及将所述推动量与推动量参考值进行比较，并基于比较结果改变提供给所述线性马达的所述DC电压。根据本专利技术的以下详细描述并结合附图，本专利技术的上述和其它目的、特 点、方案和优点将变得更加明显。附图说明所包括的附图提供对本专利技术的进一步理解，合并在说明书中构成说明书 的一部分，其示出本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。附图中图1是示出根据现有技术，控制往复式压縮机运行的设备的结构的示意 性方框图2是示出根据现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制往复式压缩机运行的设备，包括：　控制单元，当上死点（ＴＤＣ）被检测为冲程与电流之间的相位差的拐点时，所述控制单元用于检测活塞的当前推动量，将所述当前推动量与推动量参考值进行比较，并基于比较结果向线性马达提供ＤＣ电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：成知原，刘载有，许庆范，
申请(专利权)人：LG电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]