專利名稱:利用模式識別來控制線性壓縮機的運行的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于控制線性壓縮機的運行的設備和方法，該設備和方法能夠通過輸入沖程基準值來操作線性壓縮機，而且具體地說，涉及一種利用模式識別來控制線性壓縮機的運行的設備和方法，該設備和方法能夠通過將電流和位移之間的關系作為模式進行識別來以最佳效率操作線性壓縮機。
背景技術：
通常，壓縮機的作用是對制冷劑蒸汽加壓以助于在蒸發(fā)器中蒸發(fā)的制冷劑蒸汽更容易地冷凝。通過運行壓縮機，制冷劑在制冷設備中進行循環(huán)時，通過重復冷凝和蒸發(fā)過程將熱從冷的地方傳輸到熱的地方。
最近，各種類型的壓縮機被采用，而通常使用往復式壓縮機。往復式壓縮機采用了通過在氣缸內上下移動活塞來對蒸汽加壓以提高壓力的方法，尤其是當往復式壓縮機用于冰箱或空調時，壓縮比可以通過改變施加于往復式壓縮機的沖程電壓而變化，因此這對可變制冷量控制是有利的。
然而，因為往復式壓縮機通過將電機的旋轉運動轉換成線性運動來壓縮蒸汽，所以就將旋轉運動轉換成線性運動而言，機械轉換設備，例如螺桿、鏈條、齒輪系統(tǒng)和定時帶(timing belt)等，是必需的。結果，因為由轉換造成的能量損失大而且設備結構復雜，所以近來采用了電機本身進行線性運動的線性方法的線性壓縮機。
線性壓縮機由于直接通過電機本身產生線性作用力而不需要機械轉換設備，具有簡單的結構，減少了由能量轉換造成的損失，而且由于不包含引起摩擦和磨損的連接部分從而大大地降低了噪聲。另外，當線性壓縮機用于冰箱或空調時，壓縮比可以通過改變施加于線性壓縮機的沖程電壓而變化，因此，這對可變制冷量控制是有利的。
圖1是描述用于控制根據常規(guī)技術的線性壓縮機的運行的設備的結構框圖。如圖1所示，用于控制線性壓縮機的運行的設備包括線性壓縮機3，用于通過沖程電壓利用活塞的往復運動來改變沖程(活塞的上死點(top deadcenter)和下死點(bottom dead center)之間的距離)以調節(jié)制冷量；電流檢測單元5，用于根據沖程的變化檢測施加于線性壓縮機3的電流；電壓檢測單元7，用于根據沖程的變化檢測在線性壓縮機3中產生的電壓；微型計算機9，用于利用從電流檢測單元5和電壓檢測單元7檢測的電流和電壓來計算沖程，并通過將計算的沖程與由用戶輸入的沖程基準值進行比較來輸出開關控制信號；以及電氣電路單元1，用于根據輸出的開關控制信號中斷AC電源并將沖程電壓施加于線性壓縮機。
以下將對常規(guī)的線性壓縮機的控制操作進行描述。
首先，根據由用戶設定的沖程基準值，電氣電路單元1輸出沖程電壓，活塞根據沖程電壓進行線性運動，由此沖程(上死點和下死點之間的距離)發(fā)生改變，因此線性壓縮機3的制冷量得到控制。
更具體地說，在線性壓縮機3中，沖程是通過氣缸中活塞的線性運動變化的，在氣缸內的制冷氣體通過減壓閥傳送到冷凝器，因此制冷量得到了調節(jié)。
這里，當通過沖程值改變沖程時，電流檢測單元5和電壓檢測單元7檢測在線性壓縮機3中產生的電壓和電流，而且微型計算機9通過利用檢測的電壓和電流計算沖程。
另外，當計算的沖程小于沖程基準值時，微型計算機9通過輸出延長三端雙向可控硅開關元件的導通周期的開關控制信號來增加施加于線性壓縮機3的沖程電壓，正如所述，當計算的沖程大于沖程基準值時，微型計算機9輸出縮短三端雙向可控硅開關元件的導通周期的開關控制信號，因此施加于線性壓縮機3的沖程值減少。
但是，因為常規(guī)的設備在機械運動特征方面具有嚴重的非線性，利用線性控制方法而不考慮非線性來進行準確的控制是不可能的。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于利用模式識別控制線性壓縮機的運行的方法和設備，該方法和設備能夠通過在考慮由非線性特征造成的誤差的情況下控制TDC(上死點)，并提高線性壓縮機的運行效率。
為了實現上述目的，用于控制線性壓縮機的運行的設備包括電流檢測單元20，用于檢測施加于線性壓縮機的電流；電壓檢測單元30，用于檢測在線性壓縮機中產生的電壓；位移計算單元40，用于通過輸入在電流檢測單元中檢測的電流和在電壓檢測單元中檢測的電壓計算位移；模式識別單元50，其輸入有從位移計算單元輸出的位移和從電流檢測單元輸出的電流，并通過利用對應于位移和電流的軌跡來檢測模式；沖程控制單元60，其輸入有來自模式識別單元50的模式，并根據輸入的模式輸出開關控制信號；以及電氣電路單元10，其輸入有從沖程控制單元60輸出的開關控制信號，并向線性壓縮機11輸出確定的電壓。
為了實現上述目的，用于控制線性壓縮機的運行的方法包括檢測在線性壓縮機11運行中產生的電流和電壓；通過利用檢測的電流和電壓來計算并輸出位移；通過利用對應于計算的位移和檢測的電流的軌跡來檢測模式；將檢測的模式與基準模式進行比較，并當它們彼此一致時輸出開關控制信號；在開關控制信號輸出步驟中，在比較過程中當檢測的模式與基準模式相互不一致時改變開關控制信號的占空比；以及根據開關控制信號通過將沖程電壓施加于線性壓縮機來運行線性壓縮機11。



圖1是描述根據常規(guī)技術的用于控制線性壓縮機的運行的設備的結構框圖；圖2是描述根據本發(fā)明的用于控制線性壓縮機的運行的設備的結構框圖；圖3是描述隨著開關控制信號的占空比增加對應于電流和位移的模式的曲線圖；和圖4是描述根據本發(fā)明的用于控制線性壓縮機的運行的方法的流程圖。
具體實施方式
圖2是描述根據本發(fā)明的用于控制線性壓縮機的運行的設備的結構框圖，如圖2所示，用于控制線性壓縮機的運行的設備包括電流檢測單元20，用于檢測施加于線性壓縮機的電流；電壓檢測單元30，用于檢測在線性壓縮機中產生的電壓；位移計算單元40，用于通過輸入在電流檢測單元中檢測的電流和在電壓檢測單元中檢測的電壓來計算位移；模式識別單元50，其輸入有從位移計算單元輸出的位移和從電流檢測單元輸出的電流，并通過利用對應于位移和電流的軌跡來檢測模式；沖程控制單元60，其輸入有來自模式識別單元50的模式，并根據輸入的模式輸出開關控制信號；以及電氣電路單元10，其輸入有從沖程控制單元60輸出的開關控制信號，并向線性壓縮機11輸出確定的電壓。
這里，沖程控制單元60包括模式存儲ROM61，用于預先存儲對應于當TDC是‘0’時的電流和位移的基準模式，以及微型計算機62，其輸入有模式存儲ROM61的基準模式和從模式識別單元50輸出的一個確定模式，將它們進行比較并根據比較結果輸出開關控制信號；而電氣電路單元10包括三端雙向可控硅開關元件，其輸入有從沖程控制單元60輸出的開關控制信號，中斷AC(交流)電源，并將沖程電壓施加于線性壓縮機11。
另外，模式識別單元50通過檢測在利用電流和位移構建的多個區(qū)格中哪一個區(qū)格(cell)包括對應于該電流和位移的軌跡來檢測模式，沖程控制單元60通過將檢測的模式與從模式存儲ROM61輸出的基準模式進行比較來輸出開關控制信號，而且線性壓縮機11根據對應于開關控制信號的沖程電壓隨著活塞的線性運動來改變沖程以調節(jié)制冷量。
下面將對根據本發(fā)明的用于控制線性壓縮機11的運行的設備的操作進行說明。
首先，線性壓縮機11根據由用戶輸入的沖程基準值產生沖程電壓，活塞根據沖程電壓進行線性運動，而且由此沖程發(fā)生改變，因此制冷量得到調節(jié)。更具體地說，通過根據微型計算機62的開關控制信號延長電氣電路單元的三端雙向可控硅開關元件的導通周期，增加沖程，而且線性壓縮機11由沖程操作。
這里，電流檢測單元20和電壓檢測單元30分別檢測在線性壓縮機11中產生的電壓和電流，將它們施加于位移計算單元40，由此位移計算單元40通過利用在電壓檢測單元30中檢測的電壓和在電流檢測單元20中檢測的電流來計算位移，并將其輸出。
這里，模式識別單元50通過輸入位移計算單元40的位移和電流檢測單元20的電流來將對應于電流和位移的圖形的軌跡識別為模式。更具體地說，通過構建多個區(qū)格，模式識別單元50檢測哪一個區(qū)格包括對應于電流和位移的軌跡。這里，模式存儲ROM預先存儲當TDC為‘0’時的電流和作為基準模式的有關對應于位移的軌跡的模式。
然后，微型計算機62被輸入模式存儲ROM61的基準模式以及從模式識別單元輸出的確定的模式，將它們進行比較并根據比較結果輸出開關控制信號，而線性壓縮機11根據對應于開關控制信號的沖程電壓隨著活塞的線性運動來改變沖程以調節(jié)制冷量。
圖3是描述隨著開關控制信號的占空比增加對應于電流和位移的模式的曲線圖。它描述了當TDC為‘0’時處于最外角的軌跡中的模式。
更具體地說，通過利用在線性壓縮機11和無感應器(sensorless)電路運行時消耗的電流來計算位移，可以獲得相對于電流和位移變化的軌跡。這里，在施加于電氣電路單元的三端雙向可控硅開關元件的開關控制信號增加時，變化的軌跡可以得到并識別為模式，當該模式與TDC為‘0’的基準模式相互一致時，線性壓縮機的運行通過利用在該點的開關控制信號來控制三端雙向可控硅開關元件的導通/關閉周期而得到控制。
圖4是描述根據本發(fā)明的用于控制線性壓縮機的運行的方法的流程圖。根據本發(fā)明的用于控制線性壓縮機的運行的方法包括如步驟ST10所示，輸出由用戶輸入的沖程基準值；如步驟ST20所示，檢測在線性壓縮機11根據沖程電壓運行時產生的電流和電壓；如步驟ST30所示，利用檢測的電流和電壓來計算位移并將其輸出；如步驟ST40所示，利用計算的位移和對應于檢測的電流的軌跡來檢測模式；如步驟ST50-ST60所示，在比較過程中當檢測的模式與基準模式相互一致時保持并輸出開關控制信號；如步驟ST90所示，在比較過程中當檢測的模式和基準模式相互不一致時增加開關控制信號的占空比；以及如步驟ST70-ST80所示，根據開關控制信號利用三端雙向可控硅開關元件來中斷AC電源，由此通過將沖程電壓施加于線性壓縮機11來操作線性壓縮機11。
更具體地說，微型計算機62增加開關控制信號的占空比并根據占空比增加的輸出模式，直至當TDC為‘0’時的基準模式與從模式識別單元輸出的確定的模式相互一致為止，當基準模式與確定的模式相互一致時，微型計算機62保持在該點的開關控制信號并將其輸出。由此，電氣電路單元10根據微型計算機的開關控制信號利用三端雙向可控硅開關元件中斷AC電源，將沖程電壓施加于線性壓縮機，并控制線性壓縮機的運行。
如上所述，根據本發(fā)明的利用模式識別來控制線性壓縮機的運行的方法和設備，能夠考慮到由非線性造成的誤差進行活塞的TDC控制，而且，檢測輸入電流和位移之間的模式以檢測由機械特征造成的非線性特征，并利用該檢測的模式控制沖程，能夠提高線性壓縮機的運行效率。
權利要求
1.一種用于控制線性壓縮機的運行的設備，包括電流檢測單元，用于檢測施加于線性壓縮機的電流；電壓檢測單元，用于檢測在線性壓縮機中產生的電壓；位移計算單元，用于通過輸入在電流檢測單元中檢測的電流和在電壓檢測單元中檢測的電壓計算位移；模式識別單元，其輸入有從位移計算單元輸出的位移和從電流檢測單元輸出的電流，并利用對應于位移和電流的軌跡來檢測模式；沖程控制單元，其輸入有來自模式識別單元的模式，并根據輸入的模式輸出開關控制信號；以及電氣電路單元，其輸入有從沖程控制單元輸出的開關控制信號，并向線性壓縮機輸出確定的電壓。
2.如權利要求
1所述的設備，還包括沖程輸入單元，用于輸出由用戶輸入的確定的沖程基準值。
3.如權利要求
1所述的設備，其中線性壓縮機根據沖程電壓利用活塞的線性運動來改變沖程以調節(jié)制冷量。
4.如權利要求
1所述的設備，其中模式識別單元通過檢測在利用電流和位移構建的多個區(qū)格中哪一個區(qū)格包括對應于該電流和位移的軌跡來識別模式。
5.如權利要求
1所述的設備，其中沖程控制單元包括模式存儲ROM，用于預先存儲當TDC是‘0’時對應于電流和位移的基準模式；以及微型計算機，其輸入有模式存儲ROM的基準模式和從模式識別單元輸出的一個確定模式，將它們進行比較并根據比較結果輸出開關控制信號。
6.如權利要求
5所述的設備，其中，微型計算機改變輸出的開關控制信號的占空比，直至TDC為‘0’的基準模式與從模式識別單元輸出的一個確定模式相互一致為止，并通過保持基準模式與該確定的模式相互一致的點上的開關控制信號來控制線性壓縮機的運行。
7.如權利要求
1所述的設備，其中電氣電路單元包括三端雙向可控硅開關元件，該元件輸入有從沖程控制單元輸出的開關控制信號，中斷AC(交流)電源，并將沖程電壓施加于線性壓縮機。
8.如權利要求
7所述的設備，其中沖程電壓通過根據微型計算機的開關控制信號來改變三端雙向可控硅開關元件的導通/關閉周期而得到控制。
9.一種用于控制線性壓縮機的運行的方法，包括輸出由用戶輸入的沖程基準值；檢測在根據沖程電壓運行線性壓縮機時產生的電流和電壓；利用檢測的電流和電壓來計算位移并將其輸出；利用計算的位移和對應于檢測的電流的軌跡來檢測模式；輸入檢測的模式并輸出當在比較過程中輸入的模式與基準模式相互一致時的開關控制信號；在開關控制信號輸出步驟中，在比較過程中當檢測的模式與基準模式相互不一致時改變開關控制信號的占空比；以及根據開關控制信號利用三端雙向可控硅開關元件中斷AC電源，以便通過將沖程電壓施加于線性壓縮機來操作線性壓縮機。
10.如權利要求
9所述的方法，其中，在開關控制信號輸出步驟中，基準模式是有關對應于當TDC為‘0’時的電流和位移的軌跡的模式。
11.如權利要求
9所述的方法，其中，在壓縮機操作步驟中，開關控制信號通過輸出當基準模式的TDC為‘0’時的開關控制信號來控制三端雙向可控硅開關元件的導通/關閉周期。
專利摘要
在一種利用模式識別來控制線性壓縮機的運行的設備和方法中，該設備包括位移計算單元，用于通過輸入在電流檢測單元中檢測的電流和在電壓檢測單元中檢測的電壓計算位移；模式識別單元，其輸入有從位移計算單元輸出的位移和從電流檢測單元輸出的電流，并利用對應于位移和電流的軌跡來檢測模式；沖程控制單元，其輸入有來自模式識別單元的模式，并根據輸入的模式輸出開關控制信號；以及電氣電路單元，其輸入有從沖程控制單元輸出的開關控制信號，并向線性壓縮機輸出確定的電壓，由此可以考慮到由非線性特征造成的誤差執(zhí)行活塞的TDC控制，提高線性壓縮機的運行效率，并具有寬而精確的控制區(qū)域。
文檔編號F04B35/04GKCN1175186SQ01142446
公開日2004年11月10日 申請日期2001年11月28日
發(fā)明者樸埈亨, 黃仁永, 樸鎮(zhèn)求, 金亮圭, 金世榮, 樸 亨 申請人:Lg電子株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan