BRPI0105525B1 - aparelho e método de controle de operação de um compressor linear - Google Patents

Abstract

"aparelho e método de controle da operação de compressor linear por meio de reconhecimento de padrão". em um aparelho e um método de controle de operação de um compressor linear com um reconhecimento de padrão de operação de um compressor com eficiência ideal pelo reconhecimento de um traço sobre um gráfico sobre a relação entre corrente e deslocamento como um padrão e pela detecção da variação do padrão, o aparelho de controle de operação do compressor linear com o reconhecimento de padrão inclui uma unidade de cálculo de deslocamento que calcula o deslocamento alimentado pela corrente detectada na unidade de detecção de corrente e pela voltagem detectada na unidade de detecção de voltagem, a unidade de reconhecimento de padrão sendo alimentada pelo deslocamento produzido pela unidade de cálculo de deslocamento e a corrente produzida pela unidade de detecção de corrente e que detecta um padrão de acordo com um traço correspondente ao deslocamento e à corrente, uma unidade de controle de curso sendo alimentada por um padrão pela unidade de reconhecimento de padrão e que dá saída a um sinal de controle de chaveamento em função do padrão alimentado, e uma unidade de circuito elétrico alimentada pelo sinal de controle de chaveamento produzido pela unidade de controle de curso e que dá saída a uma certa voltagem ao compressor linear, de acordo com o que é possível realizar um controle de tdc de um pistão, considerando um erro devido a características de falta de linearidade, melhoram a eficiência de operação de um compressor linear e têm uma região de controle ampla e precisa.

Description

"APARELHO E MÉTODO DE CONTROLE DE OPERAÇÃO DE UM COMPRESSOR LINEAR" CAMPO TÉCNICO 1. Campo da Invenção A presente invenção diz respeito a um aparelho e a um método de controle de operação de um compressor linear, os quais podem operar um compressor linear pela entrada de um valor de curso de referência e, em particular, a um apa- relho e método de controle da operação de um compressor li- near pelo reconhecimento de padrão, os quais podem operar um compressor linear com eficiência ideal pelo reconhecimento da relação entre uma corrente e um deslocamento como um pa- drão . 2. Descrição da Tecnoloqia Anterior Geralmente, uma função de um compressor pressuriza um vapor refriqerante para tornar mais fácil a condensação do vapor refriqerante evaporado em um evaporador. De acordo com operação do compressor, um refriqerante transporta calor de um luqar frio para um luqar quente, repetindo os proces- sos de condensação e evaporação durante a circulação através de um aparelho de refriqeração.

Recentemente, têm sido utilizados diversos tipos de compressores e, em qeral, tem sido utilizado um compres- sor alternativo. 0 compressor alternativo utiliza um método que aumenta a pressão pela pressurização do vapor por meio de um pistão que se move para cima e para baixo no interior de um cilindro, particularmente, quando o compressor alter- nativo é utilizado em um refriqerador ou em um condicionador de ar, e quando a taxa de compressão pode ser variada pela variação da tensão de curso aplicada ao compressor alterna- tivo, de acordo com o que é vantajoso ao controle variável da capacidade de refriqeração.

Entretanto, em virtude de o compressor alternativo comprimir vapor pela conversão de um movimento de rotação de um motor em um movimento linear, o aparelho mecânico de con- versão é essencial, tais como um sistema de parafuso, de corrente, de enqrenaqem e uma correia de sincronismo. Dessa forma, em virtude de a perda de enerqia devida à conversão ser qrande e à estrutura do aparelho ser complexa, recente- mente tem sido utilizado um compressor linear que utiliza um método linear em que o próprio motor realiza o movimento li- near . 0 compressor linear não exiqe aparelho de conver- são mecânica, em virtude de ele qerar diretamente uma força de operação linear por meio do próprio motor, tem uma estru- tura simples, reduz perdas devidas à conversão de enerqia, e diminui enormemente o ruído, em virtude de ele não incluir uma parte de conexão que provoca atrito e desqaste. Além disso, quando o compressor linear é utilizado em um refriqe- rador ou em um condicionador de ar, a taxa de compressão po- de ser variada pela variação da tensão de curso que entra no compressor linear, da maneira mais adequada a um controle variável da capacidade de refriqeração. A fiqura 1 é um diaqrama de blocos ilustrativo de uma construção de um aparelho de controle de operação de um compressor linear, de acordo com a tecnoloqia anterior. Con- forme representado na figura 1, um aparelho de controle da operação de um compressor linear inclui um compressor linear 3 que ajusta uma capacidade de refrigeração pela variação do curso (a distância entre um ponto morto superior e um ponto morto inferior de um pistão) com um movimento alternativo de um pistão de acordo com a tensão de curso, uma unidade de detecção de corrente 5 que detecta uma corrente aplicada ao compressor linear 3 de acordo com a variação do curso, uma unidade de detecção de tensão 7 que detecta a tensão gerada no compressor linear 3 de acordo com a variação do curso, um microcomputador 9 que calcula o curso pela corrente e pela tensão detectadas pela unidade de detecção de corrente 5 e pela unidade de detecção de tensão 7 e que dá saida a um si- nal de controle de comutação pela comparação do curso calcu- lado a um valor de curso de referência alimentado pelo usuá- rio, e uma unidade de circuito elétrico 1 que comuta potên- cia AC de acordo com sinal de controle de comutação produzi- do e pela entrada de uma tensão de curso ao compressor line- ar . A operação de controle do compressor linear con- vencional será descrita.

Primeiro, de acordo com o valor do curso de refe- rência estabelecido pelo usuário, a unidade de circuito elé- trico 1 dá saida a uma tensão de curso, o pistão executa um movimento linear de acordo com a tensão de curso, em função dele o curso (a distância entre um ponto morto superior e um ponto morto inferior) é variado, de acordo com o que a capa- cidade de refrigeração do compressor linear 3 é controlada.

Em mais detalhe, no compressor linear 3, o curso é variado de acordo com o movimento linear do pistão do cilin- dro, o gás refrigerante no interior do cilindro é transmiti- do a um condensador através de uma válvula de descarga, de acordo com o que a capacidade de refrigeração é ajustada.

Até então, quando o curso é variado de acordo com o valor do curso, a unidade de detecção de corrente 5 e a unidade de detecção de tensão 7 detectam a tensão e a cor- rente geradas no compressor linear 3, e o microcomputador 9 calcula o curso pela tensão e a corrente detectadas.

Além disso, quando o curso calculado for menor do que o valor do curso de referência, o microcomputador 9 au- menta a tensão do curso aplicada ao compressor linear 3 pela saida de um sinal de controle de comutação que aumenta o ci- clo ativo de um triac, conforme descrita. Quando o curso calculado for maior do que o valor de referência do curso, o microcomputador 9 dá saida a um sinal de controle de comuta- ção que diminui o ciclo ativo de um triac, em função do va- lor do curso alimentado, de acordo com o que o valor do cur- so aplicado ao compressor linear 3 é reduzido.

Entretanto, pelo fato de o aparelho convencional apresentar uma falta de linearidade séria nas característi- cas mecânicas de movimento, é impossível realizar um contro- le preciso pelo método de controle linear sem que se leve em conta a falta de linearidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Dessa forma, é um objetivo da presente invenção fornecer um aparelho e um método de controle da operação de um compressor linear com um reconhecimento de padrão, os quais podem controlar um TDC do pistão (ponto morto superi- or) levando-se em conta um erro devido às características de falta de linearidade, e que melhoram a eficiência de opera- ção de um compressor linear.

Para atinqir o objetivo supramencionado, um apare- lho de controle da operação de um compressor linear inclui uma unidade de detecção de corrente 20 que detecta a corren- te aplicada a um compressor linear, uma unidade de detecção de tensão 30 que detecta a tensão gerada no compressor line- ar, uma unidade de cálculo de deslocamento 40 que calcula o deslocamento pela entrada da corrente detectada na unidade de detecção de corrente e da tensão detectada na unidade de detecção de tensão, uma unidade de reconhecimento de padrão 50 que é alimentada com o deslocamento produzido pela unida- de de cálculo de deslocamento e da corrente produzida pela unidade de detecção de corrente e que detecta um padrão com um traço correspondente ao deslocamento e à corrente, uma unidade de controle de curso 60 que é alimentada por um pa- drão originado da unidade de reconhecimento de padrão 50 e que dá saida a um sinal de controle de comutação em função do padrão alimentado, e uma unidade de circuito elétrico 10 que é alimentada por um sinal de controle de comutação pro- duzido pela unidade de controle de curso 60 e que dá saída a uma certa tensão ao compressor linear 11.

Para se atingir o objetivo supramencionado, um mé- todo de controle da operação de um compressor linear inclui a detecção de uma corrente e de uma tensão geradas durante a operação do compressor linear 11, o cálculo e saída de um deslocamento com a corrente e a tensão detectadas, a detec- ção de um padrão com um traço correspondente ao deslocamento calculado e à corrente detectada, a comparação do padrão de- tectado a um padrão de referência, e a entrada de um sinal de controle de comutação quando eles coincidirem um com o outro, e a operação do compressor linear 11 pela aplicação da tensão de curso ao compressor linear em função do sinal de controle de comutação.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS A figura 1 é um diagrama de blocos ilustrativo de uma construção de um aparelho de controle da operação de um compressor linear, de acordo com uma tecnologia convencio- nal ; A figura 2 é um diagrama de blocos ilustrativo de uma construção de um aparelho de controle da operação de um compressor linear, de acordo com a presente invenção; A figura 3 é um gráfico ilustrativo de um padrão correspondente a uma corrente e a um deslocamento em função de um aumento do regime de trabalho de um sinal de controle de comutação; e A figura 4 é um fluxograma ilustrativo de um méto- do de controle da operação de um compressor linear, de acor- do com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA A figura 2 é um diagrama de blocos ilustrativo de uma construção de um aparelho de controle da operação de um compressor linear, de acordo com a presente invenção. Con- forme representado na figura 2, um aparelho de controle da operação de um compressor linear inclui uma unidade de de- tecção de corrente 20 que detecta a corrente aplicada a um compressor linear, uma unidade de detecção de tensão 30 que detecta a tensão gerada no compressor linear, uma unidade de cálculo de deslocamento 40 que calcula o deslocamento, pela entrada da corrente detectada na unidade de detecção de cor- rente e da tensão detectada na unidade de detecção de ten- são, uma unidade de reconhecimento de padrão 50 que é ali- mentada pelo deslocamento produzido pela unidade de cálculo de deslocamento e pela corrente produzida pela unidade de detecção de corrente e que detecta um padrão com um traço correspondente ao deslocamento e à corrente, uma unidade de controle de curso 6 0 que é alimentada por um padrão de uma unidade de reconhecimento de padrão 50 e que dá salda a um sinal de controle de comutação em função do padrão alimenta- do, e uma unidade de circuito elétrico 10 que é alimentada pelo sinal de controle de comutação produzido pela unidade de controle de curso 60 e que dá saida a uma certa tensão ao compressor linear 11.

Neste ponto, a unidade de controle de curso 60 in- clui uma ROM de armazenamento do padrão 61 que pré-armazena um padrão de referência correspondente a uma corrente e a um deslocamento, quando o TDC do pistão for "0", e um microcom- putador 62 que é alimentado pelo padrão de referência da ROM de armazenamento do padrão 61 e por um certo padrão produzi- do por uma unidade de reconhecimento de padrão 50, que com- para os mesmos e dá saida a um sinal de controle de comuta- ção em função da comparação, e a unidade de circuito elétri- co 10 inclui um triac que é alimentado pelo sinal de contro- le de comutação produzido pela unidade de controle de curso 60, que comuta a potência AC (corrente alternada) e que aplica a tensão de curso ao compressor linear 11.

Além disso, a unidade de reconhecimento de padrão 50 detecta um padrão pela detecção de qual célula inclui o traço correspondente à corrente e ao deslocamento em uma pluralidade de células construídas com a corrente e o deslo- camento, a unidade de controle de curso 60 dá saída a um si- nal de controle de comutação pela comparação do padrão de- tectado ao padrão de referência produzido pela ROM de arma- zenamento do padrão 61, e o compressor linear 11 ajusta a capacidade de refriqeração pela variação do curso com o mo- vimento linear do pistão de acordo com a tensão de curso correspondente ao sinal de controle de comutação. A operação do aparelho de controle da operação do compressor linear 11 da presente invenção será descrita.

Primeiro, o compressor linear 11 qera uma tensão de curso em função do valor de curso de referência alimenta- do pelo usuário, o pistão realiza o movimento linear de acordo com a tensão de curso, e o curso é variado em função da mesma, de acordo com o que a capacidade de refriqeração é ajustada. Em mais detalhe, aumentando-se o ciclo de ativação do triac da unidade de circuito elétrico em função do sinal de controle de comutação do microcomputador 62, o curso é aumentado, e o compressor linear 11 é operado de acordo com o curso.

Neste ponto, a unidade de detecção de corrente 20 e a unidade de detecção de tensão 30, respectivamente, de- tectam a tensão e a corrente gerada no compressor linear 11, aplicam as mesmas à unidade de cálculo de deslocamento 40, e, em função disto, a unidade de cálculo de deslocamento 40 calcula o deslocamento com a tensão detectada na unidade de detecção de tensão 30 e a corrente detectada na unidade de detecção de corrente 20, e dá saida a o mesmo.

Neste ponto, a unidade de reconhecimento de padrão 50 reconhece um traço de um gráfico correspondente à corren- te e ao deslocamento como um padrão, pela entrada do deslo- camento da unidade de cálculo de deslocamento 40 e da cor- rente da unidade de detecção de corrente 20, em mais deta- lhe, pela construção de uma pluralidade de células, a unida- de de reconhecimento de padrão 50 detecta gual célula inclui um traço correspondente à corrente e ao deslocamento. Nesse ponto, a ROM de armazenamento de padrão pré-armazena uma corrente em gue TDC do pistão é "0" e um padrão sobre um traço correspondente a um deslocamento como padrão de refe- rência .

Depois, o microcomputador 62 é alimentado com o padrão de referência da ROM de armazenamento de padrão 61 e com um certo padrão produzido pela unidade de reconhecimento de padrão, compara os mesmos e dá saida a um sinal de con- trole de comutação em função do resultado da comparação, e o compressor linear 11 ajusta a capacidade de refrigeração pe- la variação do curso com o movimento linear do pistão de acordo com a tensão de curso correspondente ao sinal de con- trole de comutação. A figura 3 é um gráfico ilustrativo de um padrão correspondente a uma corrente e a um deslocamento em função de um aumento no regime de trabalho de um sinal de controle de comutação. Ela ilustra o padrão guando TDC do pistão é "0" em um traço colocado no ângulo mais externo.

Em mais detalhe, pelo cálculo do deslocamento com base na corrente consumida na operação do compressor linear 11 e num circuito sem sensor, pode-se obter um traço variado correspondente à corrente e ao deslocamento. Neste ponto, enguanto o sinal de controle de comutação aplicado ao triac da unidade de circuito eletrônico é aumentado, um traço va- riável é obtido e reconhecido como um padrão, guando o pa- drão coincide com o padrão de referência, em gue o TDC do pistão é "0", a operação do compressor linear é controlada pelo controle do ciclo liga/desliga do triac por um sinal de controle de comutação nesse ponto. A figura 4 é um fluxograma ilustrativo de um méto- do de controle da operação de um compressor linear da pre- sente invenção. O método de controle da operação do compres- sor linear, de acordo com a presente invenção, inclui a saí- da de um valor de curso de referência de acordo com uma en- trada de um usuário, conforme mostrado na etapa ST10, detec- ção de uma corrente e de uma tensão geradas na operação do compressor linear 11 de acordo com a tensão de curso, con- forme mostrado na etapa ST20, cálculo de um deslocamento pe- la corrente e a tensão detectadas, e saida do mesmo, confor- me mostrado em ST30, detecção de um padrão pelo deslocamento calculado e pelo traço correspondente à corrente detectada, conforme mostrado na etapa ST40, manutenção e saída do sinal de controle de comutação, quando o padrão detectado e o pa- drão de referência coincidirem um com o outro na comparação, conforme mostrado nas etapas ST50-ST60, aumento do regime de trabalho do sinal de controle de comutação, quando o padrão detectado e o padrão de referência não coincidirem um com o outro na comparação, conforme mostrado na etapa ST90, e ope- ração do compressor linear 11 pela aplicação da tensão de curso ao compressor linear 11, alternando-se a potência AC no triac, em função do sinal de controle de comutação, con- forme mostrado nas etapas ST70-ST80.

Em mais detalhe, até que o padrão de referência em TDC do pistão "0" coincida com o certo padrão produzido pela unidade de reconhecimento de padrão, o microcomputador 62 aumenta o regime de trabalho do sinal de reconhecimento de padrão, dá saída a um padrão em função do aumento no regime de trabalho, quando o padrão de referência e o certo padrão coincidirem um com o outro, mantém o sinal de controle de comutação no ponto e dá saída ao mesmo. Em função disto, a unidade de circuito elétrico 10 alterna a potência AC com o triac em função do sinal de controle de comutação para o mi- crocomputador, aplica a tensão de curso ao compressor linear e controla a operação do compressor linear.

Conforme supradescrito, o aparelho e o método de controle da operação do compressor linear com o reconheci- mento de padrão, de acordo com a presente invenção, podem realizar um controle do TDC do pistão que considera um erro devido às características de falta de linearidade e que au- menta a eficiência de operação de um compressor linear pela detecção de um padrão entre uma corrente de entrada e um deslocamento para detectar características de falta de line- aridade devidas às características mecânicas, e que controla o curso pelo padrão detectado.

Claims (12)

1. Aparelho de controle de operação de um compres- sor linear (11), compreendendo: uma unidade de detecção de corrente (20) que de- tecta uma corrente aplicada a um compressor linear (11); uma unidade de detecção de tensão (30) que detecta uma tensão gerada no compressor linear (11); uma unidade de cálculo de deslocamento (40) que calcula um deslocamento pela entrada da corrente detectada pela unidade de detecção de corrente (20) e pela tensão de- tectada na unidade de detecção de tensão (30); uma unidade de controle de curso (60); uma unidade de circuito elétrico (10); em que a unidade de circuito elétrico (10) é ali- mentada pelo sinal de controle de comutação produzido pela unidade de controle de curso (60) e dá saida a uma tensão constante ao compressor linear (11), CARACTERIZADO por ainda compreender: uma unidade de reconhecimento de padrão (50) que é alimentada pelo deslocamento produzido pela unidade de cál- culo de deslocamento (40) e pela corrente produzida pela unidade de detecção de corrente (20) e pela detecção de um padrão pelo uso de um traço correspondente ao deslocamento e à corrente; e em que a unidade de controle de curso (60) é ali- mentada pelo padrão da unidade de reconhecimento de padrão (50) e dá saida a um sinal de controle de comutação, em fun- ção do padrão alimentado.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreender ainda: uma unidade de entrada de curso (60) que dá saída a um certo valor de curso de referência de acordo com a en- trada de um usuário.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do compressor linear (11) ajustar uma capacidade de refrigeração pela variação de um curso com um movimento linear de um pistão, em função de uma tensão de curso.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da unidade de reconhecimento de pa- drão (50) reconhecer um padrão pela detecção de qual célula inclui o traço correspondente à corrente e ao deslocamento, entre uma pluralidade de células construídas usando a cor- rente e o deslocamento.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da unidade de controle de curso (60) incluir: uma ROM de armazenamento de padrão (61) que pré- armazena um padrão de referência correspondente a uma cor- rente e a um deslocamento quando TDC do pistão for "0"; e um microcomputador (62) alimentado com o padrão de referência da ROM de armazenamento de padrão e um certo pa- drão produzido pela unidade de reconhecimento de padrão (50), que compara os mesmos e que dá saída a um sinal de controle de comutação em função do resultado da comparação.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de o microcomputador (62) variar um regime de trabalho do sinal de controle de comutação na saí- da até que o padrão de referência onde TDC do pistão é "0" coincida com um certo padrão produzido pela unidade de reco- nhecimento de padrão (50), e controla a operação do compres- sor linear (11) pela manutenção de um sinal de controle de comutação em um ponto em que o padrão de referência e um certo padrão coincidam um com o outro.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da unidade de circuito elétrico (10) incluir um triac alimentado pelo sinal de controle de comu- tação produzido pela unidade de controle de curso (60), que comuta potência AC (corrente alternada) e que aplica a ten- são de curso ao compressor linear (11).

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato da tensão de curso ser controlada pela variação de um ciclo liga/desliga do triac em função do sinal de controle de comutação do microcomputador.

9. Método de controle de operação de um compressor linear (11), compreendendo: detectar uma corrente e uma tensão geradas na ope- ração do compressor linear (11) por uma tensão de curso (ST20); calcular um deslocamento usando a corrente e ten- são detectadas e dar saída ao mesmo (ST30); operar o compressor (11) aplicando a tensão de curso ao compressor linear (11) pela comutação de potência AC por um triac, em função do sinal de controle de comutação (ST80), CARACTERIZADO por compreender ainda: emitir um valor de curso de referência por uma en- trada de um usuário (ST10); detectar um padrão usando o deslocamento calculado e um traço correspondente à corrente detectada (ST40); dar entrada ao padrão detectado e dar saída à um sinal de controle de comutação (ST50), quando o padrão de entrada coincidir com o padrão de referência na comparação.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO por compreender ainda: variar o regime de trabalho do sinal de controle de comutação (ST90) quando o padrão detectado não coincidir com o padrão de referência na comparação durante a etapa de dar saída ao sinal de controle de comutação (ST50).

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato do padrão de referência ser um pa- drão sobre um traço correspondente a uma corrente e a um deslocamento, quando TDC do pistão for "0" na etapa de dar saída ao sinal de controle de comutação (ST50).

12. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato do sinal de controle de comutação controlar o ciclo liga/desliga do triac pela saida de um si- nal de controle de comutação quando um TDC do pistão do pa- drão de referência for "0" na etapa de operar (ST80) o com- pressor (11) .