CN100353061C - 控制压缩机的操作的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种控制压缩机的操作的装置和方法，能够显著地降低压缩机的冲程估计误差，并精准地控制压缩机的操作，该方法包括：以施加到压缩机的马达的电流、电压以及马达预置参数为基础计算压缩机的第一冲程估计值；检测马达反电动势；以所检测到的反电动势值为基础计算压缩机的第二冲程估计值；通过比较第一冲程参考值和第二冲程参考值，相应于比较结果给或从预置冲程参考值加上或减去冲程补偿值，确定新的冲程参考值；以及通过以所确定的冲程参考值和第一冲程参考值为基础改变施加到马达上的电压，来控制压缩机的冲程。

Description

控制压缩机的操作的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种压缩机，特别涉及一种用于通过降低往复式压缩机的冲程误差来控制往复式压缩机的操作的装置和方法。

背景技术

图1是说明根据传统技术的往复式压缩机的操作控制装置的构造的方框图。

如图1所示，往复式压缩机的操作控制装置包括：电流检测器4，用于检测施加到往复式压缩机6的马达(未示出)中的电流；电压检测器3，用于检测施加到马达上的电压；冲程计算器5，用于以所检测到的电流、电压以及马达参数为基础计算压缩机6的冲程估计值；比较器1，用于比较计算出的冲程估计值和预置冲程参考值，并根据比较结果输出差值；冲程控制器2，用于通过根据差值改变施加到马达上的电压，控制压缩机6的冲程。下面将描述往复式压缩机的操作控制装置的操作。

首先，电流检测器4检测施加到压缩机6的马达中的电流，并将所检测到的电流输出到冲程计算器5。在此，电压检测器3检测施加到马达上的电压，并将所检测到的电压输出到冲程计算器5。

冲程计算器5将所检测到的电流值、所检测到的电压值以及马达参数代入公式1，计算压缩机的冲程估计值，并将计算出的冲程估计值施加到压缩机1。

$X=\frac{1}{\mathrm{\α}}\∫(V_M-\mathrm{Ri}-L\stackrel{\‾}{i})\mathrm{dt}$ --------------公式1

其中，R是电阻，L是电感，α是马达常数，V_M是施加到马达上的电压，i是施加到马达中的电流，而

是施加到马达上的电流的时间变化率， 是i的微分(di/dt)。

然后，比较器比较冲程估计值和冲程参考值，并根据比较结果将差值施加到冲程控制器2上。

冲程控制器2通过以差值为基础改变施加到压缩机6的马达上的电压，控制冲程。下面参考附图2作详细描述。

图2是说明根据传统技术的往复式压缩机的操作控制方法的流程图。

首先，当如步骤S1所示，把冲程估计值从冲程计算器5施加到比较器1时，比较器1比较冲程估计值和冲程参考值，并根据计算结果将差值输出到冲程控制器2，如步骤S2所示。

当冲程估计值小于冲程参考值时，冲程控制器2增加施加到马达上的电压，以便控制压缩机6的冲程，如步骤S3所示，当冲程估计值大于冲程参考值时，冲程控制器2减小施加到马达上的电压，如步骤S4所示。

如上所述，在根据传统技术控制往复式压缩机的操作的装置和方法中，通过使用马达参数(马达常数、电阻、电感)计算冲程估计值，并以计算出的冲程估计值为基础控制压缩机的冲程。从而，因马达参数(具体说，电阻和电感)的偏差和非线性而增加了计算出的冲程估计值的误差。

此外，在根据传统技术控制往复式压缩机的操作的装置和方法中，因为计算出的冲程估计值的误差很大，所以不可能精准地控制压缩机的操作。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于控制压缩机操作的装置和方法，其能够通过比较以施加到压缩机的马达的电流、电压以及马达参数为基础计算的第一冲程估计值和以反电动势为基础计算的第二冲程估计值，显著地降低压缩机的冲程估计值的误差。

本发明的另一个目的是提供一种用于控制压缩机操作的装置和方法，其能够通过以第一冲程估计值和第二冲程估计值为基础补偿预置冲程参考值，比较已被补偿的冲程参考值和第一冲程估计值，并根据比较结果控制压缩机的操作，来精准地控制压缩机的操作。

为了实现上述目的，根据本发明的控制压缩机的操作的方法包括：以施加到压缩机的马达的电流、电压以及马达预置参数为基础计算压缩机的第一冲程估计值；检测马达反电动势；以所检测到的反电动势值为基础计算压缩机的第二冲程估计值；根据第一冲程估计值和第二冲程估计值的比较结果，计算冲程补偿值；通过比较第一冲程估计值和第二冲程估计值，相应于比较结果给预置冲程参考值加上冲程补偿值或从预置冲程参考值减去冲程补偿值，确定一个新的冲程参考值；以及根据所确定的新的冲程参考值和第一冲程估计值的比较结果改变施加到马达上的电压，来控制压缩机的冲程。

为了实现上述目的，根据本发明的用于控制压缩机的操作的装置包括：检测器，用于检测施加到压缩机的马达的电流和电压；第一冲程计算器，用于以所检测到的电流值、电压值以及马达预置参数为基础，计算压缩机的第一冲程估计值；反电动势检测器，用于检测马达反电动势；第二冲程计算器，用于以反电动势为基础计算压缩机的第二冲程估计值；冲程补偿值计算器，用于根据第一冲程估计值和第二冲程估计值的比较结果，计算冲程补偿值；冲程参考值确定器，用于给预置冲程参考值加上冲程补偿值或从预置冲程参考值减去冲程补偿值，并确定已被加或减的冲程参考值为一个新的冲程参考值；以及冲程控制器，用于根据第一冲程估计值和所确定的新的冲程参考值的比较结果改变施加到马达上的电压，来控制压缩机的冲程。

附图说明

附图提供对本发明进一步的理解，合并在说明书中并构成其一部分，附图说明本发明的实施例，并与下面的描述一起解释本发明的原理。

附图中：

图1是说明根据传统技术的往复式压缩机的操作控制装置的构造的方框图。

图2是说明根据传统技术的往复式压缩机的操作控制方法的流程图。

图3是说明根据本发明的往复式压缩机的操作控制装置的构造的方框图。

图4是说明根据本发明的往复式压缩机的操作控制方法的流程图。

图5是说明根据本发明检测到马达反电动势的时间点的波形图。

具体实施方式

下面将参考附图3～5详细描述根据本发明控制压缩机的操作的装置和方法的优选实施例，其能够极大地降低压缩机的冲程估计误差，并精准地控制压缩机的操作(通过以电压、电流以及马达预置参数为基础计算压缩机的第一冲程估计值；检测马达反电动势；以所检测到的反电动势为基础计算压缩机的第二冲程估计值；比较第一冲程参考值和第二冲程估计值；通过相应于比较结果给/从预置冲程参考值加上/减去冲程补偿值，确定新的冲程参考值；以及通过以所确定的冲程参考值和第一冲程参考值为基础改变施加到马达上的电压，来控制压缩机的冲程)。

图3是说明根据本发明的往复式压缩机的操作控制装置的构造的方框图。

如图3所示，往复式压缩机的操作控制装置包括：电压检测器60，用于检测施加到压缩机100的马达(未示出)上的电压；电流检测器70，用于检测施加到压缩机100的马达中的电流；第一冲程计算器50，用于以所检测到的电流值、电压值以及马达预置参数为基础，计算压缩机的第一冲程估计值(x1)；反电动势检测器80，用于将施加给马达的电流切断一段时期，并检测电流切断时期马达反电动势；第二冲程计算器90，用于以反电动势检测器80检测到的反电动势值为基础，计算压缩机100的第二冲程估计值(x2)；冲程补偿值计算器20，用于以确定放大率乘第一冲程值，比较已按比例增大的第一冲程估计值和第二冲程估计值，并根据比较结果计算冲程补偿值；冲程参考值确定器10，用于给/从预置冲程参考值加上/减去冲程补偿值，并确定已被加/减的冲程参考值为新的冲程参考值；比较器30，用于比较所确定的冲程参考值和第一冲程估计值，并根据比较结果输出差值；以及冲程控制器40，用于通过以从比较器30输出的差值为基础改变施加到马达上的电压，来控制压缩机100的冲程。在下文中，将描述根据本发明的压缩机的操作控制装置的操作。

首先，电流检测器70检测施加到压缩机100的马达中的电流，并将所检测到的电流值输出到第一冲程计算器50。在此，电压检测器60检测施加到压缩机100的马达上的电压，并将所检测到的电压值输出到第一冲程计算器50，如步骤S11所示。

第一冲程计算器50将所检测到的电流值、电压值以及马达预置参数代入公式1，计算压缩机的冲程估计值，并将计算出的第一冲程估计值施加到比较器30和冲程补偿值计算器20，如步骤S12所示。

$X=\frac{1}{\mathrm{\α}}\∫(V_M-\mathrm{Ri}-L\stackrel{\‾}{i})\mathrm{dt}$ --------------公式1

其中，R是电阻，L是电感，α是马达常数，V_M是施加到马达上的电压，i是施加到马达中的电流，而

是施加到马达上的电流的时间变化率，

是i的微分(di/dt)。

比较器30比较第一冲程估计值和预置冲程参考值，并根据比较结果将差值施加到冲程控制器40上，如步骤S13所示。在此，冲程控制器40通过以差值为基础改变施加到压缩机100的马达上的电压，控制冲程。更详细地说，当第一冲程估计值小于冲程参考值时，冲程控制器40增加施加到马达上的电压，以便控制压缩机100的冲程，当第一冲程估计值大于冲程参考值时，冲程控制器40减小施加到马达上的电压，如步骤S14、S15所示。

然后，当如步骤S16所示，在以已改变的电压控制压缩机100的冲程的同时，用户预置的电流切断时期(时间)结束时，反电动势检测器80强施加到马达中的电流切断一段时期(时间)，检测电流切断时期马达上的反电动势，并将所检测到的反电动势值输出到第二冲程计算器90，如步骤S17～S19所示。在此，反电动势检测器80检测到的反电动势与下述公式2所计算的值相同。

--------------公式2

其中，α是马达常数，而 是压缩机的活塞速度。

然后，第二冲程计算器90将所检测到的反电动势值代入下述公式3，计算第二冲程估计值(X)，并将计算出的第二冲程估计值(X)施加到冲程补偿值计算器20，如步骤S20所示。

$X=\frac{1}{\mathrm{\α}}\∫\left(\mathrm{\α}\stackrel{\‾}{x}\right)\mathrm{dt}$ --------------公式3

冲程补偿值计算器20以确定放大率乘从第一冲程计算器50输出的第一冲程估计值，比较已被乘的第一冲程估计值和从第二冲程计算器90输出的第二冲程估计值，并将对应于比较结果的冲程补偿输出到冲程参考值确定器10，如步骤S21所示。更详细地，当已乘以确定放大率的第一冲程估计值大于第二冲程估计值时，冲程补偿值计算器20产生用于增加预置冲程参考值的冲程补偿值；当已乘以确定放大率的第一冲程估计值小于第二冲程估计值时，冲程补偿值计算器20产生用于减小预置冲程参考值的冲程补偿值，如步骤S22和S23所示。在此，确定放大率从实验中获取。更详细地，确定放大率是电流流入马达的区域中的冲程值和流入马达的电流被切断的区域的冲程的比值。

然后，冲程参考值确定器10给/从预置冲程参考值加上/减去反电动势补偿值，确定已被加/减的冲程参考值为新的冲程参考值，并将所确定的冲程参考值施加到比较器30。更详细地，当已乘以确定放大率的第一冲程估计值大于第二冲程估计值时，冲程参考值确定器10给预置冲程参考值加上冲程补偿值，确定已被加的冲程参考值为新的冲程参考值，并将所确定的冲程参考值施加到比较器30；相反，当已乘以确定放大率的第一冲程估计值小于第二冲程估计值时，冲程参考值确定器10从预置冲程参考值减去冲程补偿值，确定已被减的冲程参考值为新的冲程参考值，并将所确定的冲程参考值施加到比较器30。

比较器30比较所确定的冲程参考值和第一冲程参考值，并根据比较结果将差值施加到冲程控制器40，如步骤S24所示。在此，冲程控制器40通过以从冲程参考值确定器10输出的差值为基础改变施加到马达上的电压，控制压缩机100的冲程。例如，当所确定的冲程参考值大于第一冲程估计值时，冲程控制器40增加施加到压缩机100的马达的电压；而当所确定的冲程参考值小于第一冲程估计值时，冲程控制器40减小施加到压缩机100的马达的电压，如步骤S25和S26所示。

在下文中，将参考附图5详细描述检测马达反电动势的方法和以所检测到的反电动势值为基础计算压缩机的冲程估计值的方法。

图5是说明根据本发明检测到马达反电动势的时间点的波形图。

首先，以施加到压缩机100的马达的电压、电流以及马达参数为基础计算第一冲程估计值，并将施加到马达的电流切断一段时期或多段长于一段时期的时期，以便在以第一冲程估计值和预置冲程参考值为基础控制压缩机100的冲程期间，检测反电动势。在此，检测电流切断时期的马达电压。在切断电流的时间点检测到的电压是反电动势。例如，当施加到压缩机100的马达中的电流为0(电流＝0)时，施加到压缩机100的马达中的电压值(V_M)与所检测到的反电动势值相同；当施加到压缩机100的马达中的电流不为0(电流≠0)时，通过公式

计算施加到压缩机100的马达中的电压值(V_M)。因此，为了去除电阻(R)和电感(L)所引出的偏差，临时切断施加到马达中的电流，在切断电流的时间点检测马达的反电动势(电压)，将所检测到的反电动势值代入公式3，从而无论因电阻(R)和电感(L)而产生的偏差如何，都可以精确地计算压缩机100的第二冲程估计值。

以所检测到的反电动势为基础，计算第二冲程估计值，比较第一冲程估计值和第二冲程估计值，并根据比较结果对预置冲程参考值加或减。更详细地，以确定放大率乘第一冲程估计值，比较已被乘的第一冲程估计值和第二冲程估计值，当已被乘的第一冲程估计值大于第二冲程估计值时，产生用于增加预置冲程参考值的冲程补偿值，以便补偿预置冲程参考值。当已被乘的第一冲程估计值小于第二冲程估计值时，产生用于减小预置冲程参考值的冲程补偿值，以便补偿预置冲程参考值。

然后，比较已被补偿的冲程参考值(与所确定的冲程参考值相同)和第一冲程估计值，根据比较结果改变施加到压缩机100的马达的电压，从而控制压缩机100的冲程。更详细地，当已被补偿的冲程参考值大于第一冲程估计值时，增加施加到马达的电压；而当已被补偿的冲程参考值小于第一冲程估计值时，减小施加到马达的电压。

因此，在本发明中，通过以用施加到压缩机的马达的电流、电压以及马达参数计算的第一冲程估计值和用反电动势计算的第二冲程估计值为基础，来补偿预置冲程参考值，有可能以已被补偿的冲程参考值和第一冲程估计值为基础，精准地控制压缩机的冲程，并降低冲程估计误差。

如上所述，在本发明中，通过以施加到压缩机的马达的电流、电压以及马达参数为基础计算第一冲程估计值，以马达反电动势为基础计算第二冲程估计值，并比较第一冲程估计值和第二冲程估计值，可以显著地降低压缩机的冲程估计误差。

此外，在本发明中，通过以用施加到压缩机的马达的电流、电压以及马达参数计算的第一冲程估计值和用反电动势计算的第二冲程估计值为基础，来补偿预置冲程参考值，比较已补偿的冲程参考值和第一冲程估计值，并根据比较结果控制压缩机的操作，可以精准地控制压缩机的操作。

Claims (10)

1.一种控制压缩机的操作的方法，包括：

以施加到压缩机的马达的电流、电压以及马达预置参数为基础计算压缩机的第一冲程估计值；

检测马达反电动势；

以所检测到的反电动势值为基础计算压缩机的第二冲程估计值；

根据第一冲程估计值和第二冲程估计值的比较结果，计算冲程补偿值；

通过比较第一冲程估计值和第二冲程估计值，相应于比较结果给预置冲程参考值加上所述冲程补偿值或从预置冲程参考值减去所述冲程补偿值，确定一个新的冲程参考值；以及

根据所确定的新的冲程参考值和第一冲程估计值的比较结果改变施加到马达上的电压，来控制压缩机的冲程。

2.如权利要求1所述的方法，其中反电动势检测步骤包括下述子步骤：

在施加到马达上的电压以第一冲程估计值和预置冲程参考值为基础改变期间，将施加到马达上的电流切断一段时间；以及

检测电流切断时期的马达电压。

3.如权利要求1所述的方法，其中确定新的冲程参考值的步骤包括下述子步骤：

以确定放大率乘以第一冲程估计值；

比较已被乘的第一冲程估计值和第二冲程估计值，并计算已被乘的第一冲程估计值与第二冲程估计值的差值作为冲程补偿值；以及

给预置冲程参考值加上冲程补偿值或从预置冲程参考值减去冲程补偿值，并确定已被加或减的冲程参考值为新的冲程参考值。

4.如权利要求1所述的方法，其中确定新的冲程参考值的步骤包括下述子步骤：

以确定放大率乘以第一冲程估计值；

当已乘以确定放大率的第一冲程估计值大于第二冲程估计值时，给预置冲程参考值加上冲程补偿值，并确定已被加的冲程参考值为新的冲程参考值；以及

当已乘以确定放大率的第一冲程估计值小于第二冲程估计值时，从预置冲程参考值减去冲程补偿值，以便减小预置冲程参考值，并确定已被减的冲程参考值为新的冲程参考值。

5.如权利要求1所述的方法，其中冲程控制步骤包括下述子步骤：

当所确定的新的冲程参考值大于第一冲程估计值时，增加施加到马达上的电压；以及

当所确定的新的冲程参考值小于第一冲程估计值时，减小施加到马达上的电压。

6.一种用于控制压缩机的操作的装置，包括：

检测器，用于检测施加到压缩机的马达的电流和电压；

第一冲程计算器，以所检测到的电流值、电压值以及马达预置参数为基础，计算压缩机的第一冲程估计值；

反电动势检测器，用于检测马达反电动势；

第二冲程计算器，以反电动势为基础计算压缩机的第二冲程估计值；

冲程补偿值计算器，用于根据第一冲程估计值和第二冲程估计值的比较结果，计算冲程补偿值；

冲程参考值确定器，用于给预置冲程参考值加上冲程补偿值或从预置冲程参考值减去冲程补偿值，并确定已被加或减的冲程参考值为一个新的冲程参考值；以及

冲程控制器，用于根据第一冲程估计值和所确定的新的冲程参考值的比较结果改变施加到马达上的电压，来控制压缩机的冲程。

7.如权利要求6所述的装置，其中反电动势检测器将施加到马达中的电流切断一段时期或不短于一段时期的一些时期，并检测电流切断时期的马达电压。

8.如权利要求6所述的装置，其中冲程补偿值计算器以确定放大率乘以第一冲程估计值，比较已被乘的冲程估计值和第二冲程估计值，并输出对应于已被乘的第一冲程估计值与第二冲程估计值的差值的冲程补偿值。

9.如权利要求8所述的装置，其中确定放大率是电流流入马达的区域中的冲程值和流入马达的电流被切断的区域的冲程的比值。

10.如权利要求6所述的装置，其中当所确定的新的冲程参考值大于第一冲程估计值时，冲程控制器增加施加到马达上的电压，而当所确定的新的冲程参考值小于第一冲程估计值时，冲程控制器减小施加到马达上的电压。

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