線性壓縮機(jī)控制裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種線性壓縮機(jī)控制裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 一般來說，往復(fù)式壓縮機(jī)（ReciprocatingCompressor)是由活塞在氣缸內(nèi)部進(jìn)行 線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)來吸入制冷劑氣體并壓縮后吐出的壓縮機(jī)。具體地，往復(fù)式壓縮機(jī)可根據(jù)驅(qū) 動(dòng)活塞的方式來分為往復(fù)（Recipro)方式和線性（Linear)方式。
[0003] 往復(fù)（Recipro)方式是，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)上結(jié)合曲柄軸，并在該曲柄軸上結(jié)合活塞，來 將旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式。線性（Linear)方式是，在直線電機(jī)的可 動(dòng)子上直接連接活塞，來通過電機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)使活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)是采用線性（Linear)方式的往復(fù)式壓縮機(jī)。
[0005] 如前所述，這種線性（Linear)方式的往復(fù)式壓縮機(jī)不具有用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換 為直線運(yùn)動(dòng)的曲柄軸（Crankshaft)，因此摩擦損失小，從而與一般壓縮機(jī)相比壓縮效率更 尚。
[0006] 當(dāng)將所述往復(fù)式壓縮機(jī)使用于冰箱或空調(diào)時(shí)，能夠通過改變輸入至往復(fù)式壓縮機(jī) 中的電壓（Voltage)，來改變所述往復(fù)式壓縮機(jī)的壓縮比（compressionratio)，因而能夠 控制制冷力（FreezingCapacity)〇
[0007] 圖1是示出了一般的往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖，如圖所示，其 包括：電流檢測(cè)部4,用于檢測(cè)對(duì)電機(jī)施加的電機(jī)電流；電壓檢測(cè)部3,用于檢測(cè)對(duì)電機(jī)中施 加的電機(jī)電壓；沖程推算器5,根據(jù)檢測(cè)出的電機(jī)電流和電機(jī)電壓及電機(jī)參數(shù)來推算沖程； 比較器，通過比較所述沖程推算值和沖程指令值，來輸出相對(duì)應(yīng)的差異信號(hào)；控制器2,根 據(jù)所述差異信號(hào)，來改變對(duì)電機(jī)中施加的電壓，以控制沖程。以下，對(duì)如上所述的現(xiàn)有裝置 的動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0008] 首先，由電流檢測(cè)部4檢測(cè)對(duì)電機(jī)施加的電機(jī)電流，并由電壓檢測(cè)部3檢測(cè)對(duì)電機(jī) 施加的電機(jī)電壓。
[0009] 此時(shí)，沖程推算器5將電機(jī)電流和電機(jī)電壓及電機(jī)參數(shù)代入下述數(shù)學(xué)式，來計(jì)算 出沖程推算值之后，將該沖程推算值賦予比較器1。
[0010] 數(shù)學(xué)式1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于，包括： 驅(qū)動(dòng)部，根據(jù)控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)線性壓縮機(jī)； 檢測(cè)部，檢測(cè)與所述線性壓縮機(jī)的電機(jī)相對(duì)應(yīng)的電機(jī)電流； 非對(duì)稱電流生成部，通過將電流偏移量適用到所檢測(cè)出的所述電機(jī)電流中，來生成非 對(duì)稱電機(jī)電流；以及 控制部，根據(jù)所述非對(duì)稱電機(jī)電流來生成所述控制信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述檢測(cè)部檢測(cè)與所述線性壓縮機(jī)的電機(jī)相對(duì)應(yīng)的電機(jī)電壓； 所述控制部根據(jù)所述非對(duì)稱電流及所檢測(cè)出的所述電機(jī)電壓來生成所述控制信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 根據(jù)所述線性壓縮機(jī)的動(dòng)作模式來變更所述電流偏移量； 所述動(dòng)作模式是對(duì)稱控制模式、非對(duì)稱控制模式中的至少一個(gè)； 根據(jù)所述線性壓縮機(jī)的負(fù)載或與所述線性壓縮機(jī)相對(duì)應(yīng)的制冷力指令值來決定所述 動(dòng)作模式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 在所述動(dòng)作模式為對(duì)稱控制模式的情況下，所述控制部將所述電流偏移量設(shè)定為"〇" ； 在所述動(dòng)作模式為非對(duì)稱控制模式的情況下，所述控制部將所述電流偏移量設(shè)定為特 定值； 根據(jù)所述線性壓縮機(jī)的負(fù)載或與所述線性壓縮機(jī)相對(duì)應(yīng)的制冷力指令值來決定所述 特定值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 根據(jù)所述線性壓縮機(jī)的負(fù)載或與所述線性壓縮機(jī)相對(duì)應(yīng)的制冷力指令值的變化來變 更所述電流偏移量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述控制部檢測(cè)所述線性壓縮機(jī)的負(fù)載，并設(shè)定與所檢測(cè)出的所述負(fù)載相對(duì)應(yīng)的電流 偏移量，并通過控制所述非對(duì)稱電流生成部，來使所述非對(duì)稱電流生成部生成適用了所設(shè) 定的所述電流偏移量的非對(duì)稱電機(jī)電流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 根據(jù)施加到所述線性壓縮機(jī)的電流和沖程之間的相位差的絕對(duì)值、所述線性壓縮機(jī)的 外部空氣溫度、所述線性壓縮機(jī)的室內(nèi)溫度、及冷凍循環(huán)內(nèi)的冷凝器或蒸發(fā)器的溫度中的 至少一個(gè)，來檢測(cè)所述線性壓縮機(jī)的負(fù)載。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述控制部設(shè)定與所述制冷力指令值相對(duì)應(yīng)的電流偏移量，并通過控制所述非對(duì)稱電 流生成部，來生成適用了設(shè)定的所述電流偏移量的非對(duì)稱電機(jī)電流。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 基于所述電流偏移量產(chǎn)生的所述線性壓縮機(jī)的電機(jī)的活塞的推入量，與所述線性壓縮 機(jī)的電機(jī)相對(duì)應(yīng)的電機(jī)常數(shù)及所述電流偏移量成正比例； 所述控制部根據(jù)所檢測(cè)出的所述電機(jī)電流或所述非對(duì)稱電機(jī)電流來檢測(cè)所述電機(jī)常 數(shù)，并根據(jù)所檢測(cè)出的所述所述電機(jī)常數(shù)來調(diào)節(jié)所述電流偏移量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述線性壓縮機(jī)是利用與電機(jī)相對(duì)應(yīng)的電感器及虛擬電容器來進(jìn)行共振運(yùn)轉(zhuǎn)的共振 型壓縮機(jī)； 所述控制部對(duì)所述非通過對(duì)稱電機(jī)電流進(jìn)行積分計(jì)算并對(duì)所計(jì)算出的的值乘以特定 常數(shù)來計(jì)算電容器電壓，并根據(jù)所計(jì)算出的所述電容器電壓來生成所述控制信號(hào)，由此實(shí) 現(xiàn)所述虛擬電容器的功能。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述控制信號(hào)是通過脈寬調(diào)制方式生成的電壓控制信號(hào)； 所述控制部從用于調(diào)節(jié)所述電壓控制信號(hào)的脈寬的正弦波形態(tài)的脈寬調(diào)制基準(zhǔn)信號(hào) 中減去所計(jì)算出的所述電容器電壓，來生成變更后的脈寬調(diào)制基準(zhǔn)信號(hào)，并根據(jù)變更后的 所述脈寬調(diào)制基準(zhǔn)信號(hào)來生成所述電壓控制信號(hào)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述控制部以使所述線性壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率跟蹤所述線性壓縮機(jī)的機(jī)械共振頻率的 方式進(jìn)行控制； 在所述線性壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中因所述機(jī)械共振頻率的變動(dòng)而所述運(yùn)轉(zhuǎn)頻率被調(diào)節(jié)的情 況下，所述控制部通過調(diào)節(jié)所述特定常數(shù)，來使基于與所述電機(jī)相對(duì)應(yīng)的電感器及所述虛 擬電容器的電性共振頻率跟蹤所述被調(diào)節(jié)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述控制部根據(jù)所述非對(duì)稱電機(jī)電流及所檢測(cè)出的所述電機(jī)電壓來檢測(cè)沖程，并根據(jù) 所檢測(cè)出的所述沖程來生成所述控制信號(hào)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述控制部檢測(cè)所述非對(duì)稱電機(jī)電流的相位及所檢測(cè)出的所述沖程的相位之間的相 位差； 所述控制部， 通過生成所述控制信號(hào)，來根據(jù)所述相位差控制所述線性壓縮機(jī)的輸出電力， 或者， 根據(jù)所述相位差來檢測(cè)所述線性壓縮機(jī)的上止點(diǎn)，并根據(jù)所檢測(cè)出的所述上止點(diǎn)來生 成所述控制信號(hào)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述控制部， 檢測(cè)所述非對(duì)稱電機(jī)電流的相位及所檢測(cè)出的所述沖程的相位之間的相位差， 根據(jù)所述相位差、所述非對(duì)稱電機(jī)電流及所檢測(cè)出的所述沖程，來檢測(cè)與所述線性壓 縮機(jī)的電機(jī)相對(duì)應(yīng)的彈簧常數(shù)， 并通過生成所述控制信號(hào)，根據(jù)所述彈簧常數(shù)來控制所述線性壓縮機(jī)的輸出電力，或 者，根據(jù)所述彈簧常數(shù)來檢測(cè)所述線性壓縮機(jī)的上止點(diǎn)，并根據(jù)所檢測(cè)出的所述上止點(diǎn)來 生成所述控制信號(hào)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述線性壓縮機(jī)的電機(jī)包括： 線圈部，由第一線圈及第二線圈構(gòu)成；以及 開關(guān)元件，根據(jù)開關(guān)控制信號(hào)，來使與所述電機(jī)相對(duì)應(yīng)的線圈選擇性地由所述第一線 圈及所述第二線圈相加的線圈構(gòu)成，或者由所述第一線圈構(gòu)成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的線性壓縮機(jī)的控制裝置，其特征在于， 在所述線性壓縮機(jī)的負(fù)載大于基準(zhǔn)負(fù)載的情況下，所述控制部通過生成所述開關(guān)控制 信號(hào)，來使與所述電機(jī)相對(duì)應(yīng)的線圈由所述第一線圈構(gòu)成； 在所述線性壓縮機(jī)的負(fù)載小于所述基準(zhǔn)負(fù)載的情況下，所述控制部通過生成所述開關(guān) 控制信號(hào)，來使與所述電機(jī)相對(duì)應(yīng)的線圈選擇性地由所述第一線圈及所述第二線圈相加的 線圈構(gòu)成。
18. -種線性壓縮機(jī)，其特征在于，包括： 固定構(gòu)件，在內(nèi)部形成有壓縮空間， 可動(dòng)構(gòu)件，通過在固定構(gòu)件內(nèi)部進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，來對(duì)吸入到壓縮空間內(nèi)的制冷劑 進(jìn)行壓縮， 至少一個(gè)彈簧，在可動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)方向上彈性支承可動(dòng)構(gòu)件， 電機(jī)，與可動(dòng)構(gòu)件相連，使可動(dòng)構(gòu)件在軸方向上進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，以及 線性壓縮機(jī)的控制裝置； 其中，所述線性壓縮機(jī)的控制裝置是與根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的線性壓縮 機(jī)的控制裝置。
19. 一種冰箱，其特征在于，包括： 冰箱本體， 線性壓縮機(jī)，設(shè)置于所述冰箱本體，用于壓縮制冷劑，以及 所述線性壓縮機(jī)的控制裝置； 其中，所述線性壓縮機(jī)的控制裝置是與根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的線性壓縮 機(jī)的控制裝置。
20. -種線性壓縮機(jī)控制方法，其特征在于，包括： 檢測(cè)與線性壓縮機(jī)的電機(jī)相對(duì)應(yīng)的電機(jī)電流及電機(jī)電壓的步驟； 通過將電流偏移量適用到所檢測(cè)出的所述電機(jī)電流中，來生成非對(duì)稱電機(jī)電流的步 驟； 根據(jù)所述非對(duì)稱電機(jī)電流及所檢測(cè)出的所述電機(jī)電壓來生成控制信號(hào)的步驟；以及 根據(jù)所述控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)線性壓縮機(jī)的步驟。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種線性壓縮機(jī)的控制裝置及控制方法，其考慮到效率方面,在通常使用的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域或動(dòng)作區(qū)域(或者高效率運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域)，適當(dāng)?shù)?或者最優(yōu)地)設(shè)計(jì)活塞的初始值，能夠增通過在高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域(或者高制冷力運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域)執(zhí)行非對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)，來增大最大制冷力。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的線性壓縮機(jī)的控制裝置包括：驅(qū)動(dòng)部，根據(jù)控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)線性壓縮機(jī)；檢測(cè)部，檢測(cè)與所述線性壓縮機(jī)的電機(jī)相對(duì)應(yīng)的電機(jī)電流及電機(jī)電壓；非對(duì)稱電流生成部，通過將電流偏移量適用到所檢測(cè)出的所述電機(jī)電流中，來生成非對(duì)稱電機(jī)電流；以及，控制部，根據(jù)所述非對(duì)稱電機(jī)電流及所檢測(cè)出的所述電機(jī)電壓來生成所述控制信號(hào)。
【IPC分類】F04B35-04, F04B49-06, H02P25-06
【公開號(hào)】CN104728074
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410784869
【發(fā)明人】林成鎮(zhèn), 柳那伊, 樸成浩
【申請(qǐng)人】Lg電子株式會(huì)社
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日
【公告號(hào)】EP2886863A1, US20150176579