预测控制的直线型驱动器或直线型压缩机及预测控制方法技术

本发明专利技术涉及闭环控制直线型驱动器（２）的方法，其中所述直线型驱动器包括定子（４）；转子（５），其中所述转子适于在所述定子内沿驱动轴线（９）来回移动；以及驱动线圈（６），线圈电流流经所述驱动线圈，更具体地讲所述闭环控制方法用于直线型压缩机（３），其中所述直线型压缩机包括活塞壳体（７）和适于在其中沿活塞轴线（２２）来回移动的压缩机活塞（８），并且所述压缩机活塞由所述直线型驱动器（２）驱动，所述线圈电流经受闭环控制，精准的使得实际线圈电流与目标线圈电流是大致相同的；本发明专利技术涉及适于完成所述方法的装置（１）以及利用根据本发明专利技术的装置（１）或根据本发明专利技术闭环控制方法的冷却物品（２５）和／或压缩流体（３２）的方法。本发明专利技术特征在于，利用简单的装置高效地并准确地完成了转子（５）或压缩机活塞（８）的来回移动的闭环控制，而无需复杂的传感器系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及直线型驱动器、尤其直线型压縮机的控制方法，其中 所述直线型驱动器包括定子、适于在其中沿驱动轴线来回移动的转子 以及线圈电流所流经的驱动线圈，其中所述直线型压缩机包括活塞壳 体以及适于在其中沿活塞轴线来回移动的并由直线型驱动器驱动的压縮机活塞；以及本专利技术涉及包括直线型驱动器的装置，其中所述直线 型驱动器包括定子、适于在其中沿驱动轴线来回移动的转子以及线圈 电流所流经的驱动线圈；以及用于控制线圈电流的装置，尤其是用于 直线型压縮机，其中所述直线型压縮机包括直线型驱动器；活塞壳体 和适于在其中沿活塞轴线来回移动的并由直线型驱动器驱动的压縮机 活塞，本专利技术还涉及用于冷却物品和/或用于压縮流体的方法。
技术介绍
在直线型压縮机中，适于在第一与第二反向点之间沿轴线来回移 动的压縮机活塞必须沿垂直于所述轴线的方向被安装或引导。而且， 来回移动的压縮机活塞的动能在反向点、也就是说在压缩机活塞的移 动方向反向的点处必须立刻被缓冲，从而允许以尽可能少损失的方式 使得压缩机活塞的运动方向反向。通过使得运动方向反向，压縮机活 塞在活塞壳体内实现振荡的、基本上平移的来回移动。借助于来回移 动，实现压缩过程。在引导振荡的压缩机活塞时，为了尽可能高地获得压縮机的效率， 旨在使得压縮机尽可能靠近活塞壳体的阀板，从而将阀板之前所形成 的死区容器(dead volume)保持尽可能的小。然而，因为压缩机活塞 与阀板的碰撞可导致压縮机活塞或阀板的损害，所以必须避免压縮机 活塞的碰撞。而且，用于压缩机活塞与直线型驱动器之间的动力传输 的活塞杆可破裂，这同样导致直线型压縮机的功能无法实现。为此， 在压缩机活塞与阀板之间应总是维持安全间隙。因此，目的是开发尽可能均匀的电枢振荡以及阀板之前的尽可能小的死区容积，而压縮机活塞并不碰撞阀板。已知的直线型驱动器经常要求单个可移动的机械部件之间的准确 的适应性、或者要求利用直线型驱动器对运动部件临时减速，从而可以以合适的准确的方式控制移动。然而，精细调节(fine-tuning)压縮 机是复杂的，并且直线型驱动器的减速减小了其效率程度。德国专利公开文献DE 2417443公开了经由转换器连接(H桥)将 直线型驱动器的线圈电流与自然电枢振荡同相相连。专利公开文献 WO 01/48379A1和US 2003/0021693A1公开了活塞经过上反向点附近 的预定位置的时间点的测量方式。驱动线圈上的电压幅值根据时间测 量值被调整或者被控制，其中驱动线圈上的电压借助于H桥被预定。 专利公开文献WO 01/71186A2和WO 03/081040A1公开了直线型压縮 机中的专用的位置传感器。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提出一种直线型驱动器或直线型压缩机的 控制方法以及直线型驱动器或本身包括该直线型驱动器的直线型压縮 机，由此，转子或压縮机活塞的来回移动可以高效地尽可能精确地并 利用尽可能简单的装置被控制，在驱动或压縮过程中可获得的效率程 度应尽可能大。该目的还在于提出一种用于冷却物品或压缩流体的特别方法，该 方法以节能的方式操作并具有尽可能高的效率程度。该目的根据本专利技术通过用于控制直线型驱动器或直线型压缩机的 方法由这样的装置实现，其中所述装置包括直线型驱动器或直线型压 縮机，该目的还通过独立权利要求中指出的用于冷却物品和/或压縮流 体的方法实现。其它有利实施例和改型是对应的从属权利要求的主题， 它们每个可以单独地或者以彼此任何方式组合地被应用。根据本专利技术的用于控制直线型驱动器、尤其用于控制直线型压縮 机的方法提供了线圈电流被控制成实际线圈电流与目标线圈电流大致 相同，其中所述直线型驱动器包括定子；适于在其中沿驱动轴线来回 移动的转子以及线圈电流所流经的驱动线圈，所述直线型压縮机包括 活塞壳体和适于在其中沿活塞轴线来回移动的并由直线型压縮机驱动的压缩机活塞。通过使用作为控制变量的线圈电流，网络电压波动可以由电流控 制器平衡。因此，外和内电压波动并不直接导致直线型驱动器中的磁 场变化，这意味着在引导转子或压縮机活塞时可以产生非常高的精确 度。较高的定位精度因而被获得，这尤其与直线型压縮机结合导致了 由于可压缩流体的减小的死区容积而造成的提高的效率程度。例如， 这种改进的移动测试允许直线型压縮机上压縮机活塞与阀门之间的安 全间隙的减小。由于冷却回路中的偏差所造成的电枢或活塞振荡的低频寄生阻力(low-fr叫uency parasitic drag)与振荡周期相比非常缓慢， 并且可以由电流控制的对应调整而被补偿。利用该方法，瞬变效应(transient effect)也可以同时被考虑，从 而在大致电流级别的瞬变中，实际线圈电流与目标线圈电流之间的差 异同样保持较小。利用该方法，实际线圈电流被用于控制变量并与目标电流相比较。 该比较的结果以误差信号的形式被传输至控制元件，由此，实际线圈 电流相对于目标线圈电流被调整。通过该电流控制，可靠地避免相反 相位的驱动。避免相反相位的驱动防止了通过直线型驱动器的来回移 动的减速。因此，直线型驱动器的移动是更加高效的，并且利用该直 线型驱动器的直线型压缩机可以以具有更高效率程度的方式被操作。在一个改型中，目标线圈电流作为转子或压缩机活塞的瞬时的和/ 或未来的实际位置的函数被确定。实际位置可以相对于转子并且还相 对于压缩机活塞借助于对应的记录装置被记录。转子或压縮机活塞的瞬时的和/或未来的实际位置可以作为最后2 至20、尤其4至IO个振荡周期的函数被确定。例如，转子或压縮机的来回移动借助于位置传感器被记录；并且 沿下一方向的反向点、也就是转子或压缩机活塞的移动方向反向的点 通过平均最后5个振荡周期内的移动而被预测。可选地，未来的实际位置通过最后2至20、尤其4至10个振荡 周期内的来回移动的趋势被预测。在该实施例中，振荡幅度或压縮机 活塞的减小或增加也被考虑到，从而确定未来的实际位置、例如阀板侧上的反向点。如果所预测的阀板侧上的反向点太靠近阀门，则移动可以仍通过 目标线圈电流的影响被有利地纠正，并且可以防止压縮机活塞与阀板 的碰撞。潜在的未来的实际线圈电流有利地被预测，并且瞬时的目标线圈 电流通过所述预测而被控制。因此，控制预测了未来的，并且这减小 了从期望的移动模式的来回移动的未控制的偏差。例如，通过这可以 提前识别和纠正可导致损害驱动线圈的过大的线圈电流。在特定的实施例中，该方法包括以下步骤记录所述转子和/或所 述压縮机活塞在向前移动过程中移动经过第一位置的第一时间点；记 录所述转子和/或所述压缩机活塞在向回移动过程中移动经过第一位 置的第二时间点；记录第三时间点，在所述第三时间点所述转子和/或 所述压縮机活塞在向前移动过程中移动经过相对于所述第一位置沿所 述轴线偏离的第二位置；记录第四时间点，在所述第四时间点所述转 子和/或所述压縮机活塞在向后移动过程中移动经过相对于所述第一 位置沿所述轴线偏离的第二位置；借助于由所述时间点的内插或外插 而计算所述转子和/或所述压縮机活塞的瞬时的和/或未来的实际位置； 将所计算的实际位置与预定的目标移动曲线进行比较；并且根据所述 比较结果致动所述转子和/或所述压缩机活塞。这种类型的致动原理上 还可以利用其它电流控制，尤其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直线型驱动器（２）的闭环控制方法，其中所述直线型驱动器包括定子（４）；转子（５），其中所述转子适于在所述定子内沿驱动轴线（９）来回移动；以及驱动线圈（６），线圈电流流经所述驱动线圈，更具体地讲所述闭环控制方法用于直线型压缩机（３），其中所述直线型压缩机包括活塞壳体（７）和适于在其中沿活塞轴线（２２）来回移动的压缩机活塞（８），并且所述压缩机活塞由所述直线型驱动器（２）驱动，其特征在于，线圈电流经受闭环控制，从而实际线圈电流与目标线圈电流是大致相同的。

【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：J赖因施克，
申请(专利权)人：BSH博世和西门子家用器具有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]