CN100439706C - 直线压缩机的驱动控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

公开的是一种直线压缩机的驱动控制装置及其方法，其中在压缩过程和吸入过程时可变地控制行程从而防止消耗功率减小和制冷能力不足现象并且提高可靠性(v.u)。直线压缩机的驱动控制方法，其中根据负载状态在压缩过程和吸入过程时分别施加射角。驱动控制装置包括电路单元(20)，用于通过活塞运动改变行程而驱动直线电动机；电压/电流检测单元(21)，用于检测在电路单元(20)上产生的电压和电流；相位差检测单元(22)，用于接收来自电压/电流检测单元(21)的电压和电流并且因此检测相应时间点的电压/电流相位差；以及行程控制单元(23)，用于接收来自相位差检测单元(22)的相位差并且基于输入的相位差通过在压缩过程和吸入过程分别施加不同的射角将行程电压施加到电路单元。

Description

直线压缩机的驱动控制装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种直线压缩机，更具体地说，涉及一种直线压缩机的驱动控制装置及其方法，它能够根据负载状态可变地控制行程。

背景技术

通常，压缩机用于提高制冷剂蒸汽的压力以便容易地冷凝从蒸发器中蒸发的制冷剂蒸汽。通过压缩机的运行，制冷剂重复冷凝和蒸发过程并且在制冷设备中循环，从而将热量从冷的部分传递到暖的部分。

在现在使用的几种类型压缩机中，往复式压缩机被最广泛地使用。往复式压缩机通过在气缸中来回移动的活塞压缩蒸汽从而提高压力。由于往复式压缩机的压缩比能够通过改变施加在往复式压缩机上的行程电压改变，所以往复式压缩机能够用于控制可变的制冷能力。

但是，由于往复式压缩机通过将电机的旋转运动转化为直线运动来压缩蒸汽，所以用于将旋转运动转化为直线运动的诸如螺杆、链条、齿轮系统、齿轮皮带等的机械转换设备是绝对必要的。据此，能量转换损失是大的并且设备的结构变得复杂。因此，最近利用电机本身具有直线运动的直线方法使用直线压缩机。

由于电机本身直接产生直线驱动力，因此直线压缩机不需要机械转换装置。在直线压缩机中，由于不存在能产生摩擦和腐蚀的连接部分，因此简化结构，减小了能量转换损失，并且极大地减小噪音。同样，如果将直线压缩机应用到电冰箱或者空调设备时，通过改变施加到直线压缩机的行程电压能够改变直线压缩机的压缩比，所以直线压缩机能够用于控制可变制冷能力。

图1是示出根据普通的直线压缩机的驱动控制装置结构的框图。

如图所示，直线压缩机的驱动控制装置包括直线压缩机3，用于通过行程电压使活塞往复运动从而改变行程(在活塞的上死点和下死点之间的距离)来控制制冷能力；电流检测单元4，用于检测通过改变行程而施加到直线压缩机3的电流；电压检测单元5，用于检测通过改变行程而在直线压缩机3上产生的电压；微型计算机6，用于通过利用从电流检测单元4和电压检测单元5中检测的电流和电压计算行程，将计算的行程与用户的输入行程命令值比较，并且输出开关控制信号；以及电路单元1，用于通过输出的开关控制信号由三端双向可控硅开关2开关交流电并且向直线压缩机3施加行程电压。

下面将解释传统的直线压缩机的控制操作。

首先，电路单元1通过用户设定的行程命令值输出行程电压，并且活塞通过行程电压往复运动。因此，改变行程并且从而控制直线压缩机3的制冷能力。即，通过气缸内活塞的往复运动改变行程，以及在气缸内的冷却气体通过排出阀排出到冷凝器中，控制直线压缩机3的制冷能力。

当通过行程电压改变行程时，电流检测单元4和电压检测单元5检测到在直线压缩机3上产生的电压和电流，并且微型计算机6通过使用检测的电压和电流计算行程。

据此，当计算的行程小于行程命令值时，微型计算机6输出开关控制信号，该信号延长三端双向可控硅开关的接通时间从而增加施加到直线压缩机3上的行程电压。同样，当计算的行程大于行程命令值时，微型计算机6输出开关控制信号，该信号缩短三端双向可控硅开关的接通时间从而减小施加到直线压缩机3上的行程电压。

图2A是在根据传统技术的直线压缩机的驱动控制方法中在负载较小的情况下输入电压和输入电流的波形，以及图2B是在根据传统技术的直线压缩机的驱动控制方法中在负载较大的情况下输入电压和输入电流的波形。

如在图2A和2B中所示，在传统的行程控制方法中，根据施加到直线压缩机的负载(例如，电冰箱的外部空气温度或者冷凝器的温度)射角(firing angle)(每个交流电周期的电流流动时间)是不变的，所以根据电冰箱的负载变大或变小改变在气缸内的活塞和上极限点或者使气缸体积最小化的位置。

例如，当小于外围温度30℃的负载较小的时候(或者中间温度状态的负载)，几乎不会发生活塞位置改变的现象。但是，当大于外围温度40℃的负载较大的时候(或者高温状态的负载)，通过不变的射角(或相同的输入状态)控制行程。因此，在吸入过程中活塞的移动距离比在压缩过程中相当大地增加从而产生活塞被往后推动的现象，从而使活塞产生磨损和碰撞。

据此，在传统的直线压缩机中，产生制冷能力不足或者效率降低的现象从而降低可靠性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种直线压缩机的驱动控制装置及其方法，所述装置能够防止能量消耗减少以及制冷能力不足的现象，并且通过根据负载状态在压缩过程和吸入过程时可变地控制行程，能够在压缩机驱动时提高可靠性。

为了实现上述目的，提供一种直线压缩机的驱动控制装置，其包括：电路单元，用于通过活塞运动改变行程而驱动直线电动机；电压/电流检测单元，用于检测在电路单元上产生的电压和电流；相位差检测单元，用于接收来自电压/电流检测单元的电压和电流，因此检测相应时间点的电压/电流相位差；以及行程控制单元，用于接收来自相位差检测单元的相位差，并且基于输入的相位差通过在压缩过程和吸入过程分别施加不同的射角，而将行程电压施加到电路单元。

为了实现这些目的，也提供了一种直线压缩机的驱动控制方法，该方法根据负载状态在压缩过程和吸入过程时分别施加射角。

附图说明

图1是示出根据传统技术的直线压缩机的驱动控制装置结构的框图；

图2A是在根据传统技术的直线压缩机的驱动控制方法中，在负载较小的情况下输入电压和输入电流的波形；

图2B是在根据传统技术的直线压缩机的驱动控制方法中，在负载较大的情况下输入电压和输入电流的波形；

图3是示出根据本发明的直线压缩机的驱动控制装置结构的框图；

图4是示出根据本发明的直线压缩机的驱动控制方法的流程图；

图5是示出在可变容量控制时，用于吸入过程和压缩过程的电压和电流的波形；以及

图6是示出在根据本发明的全行程控制和可变容量控制时的行程的示例视图。

具体实施方式

图3是示出根据本发明的直线压缩机的驱动控制装置结构的框图。

如在图3中所示，根据本发明的直线压缩机的驱动控制装置包括：电路单元20，用于通过活塞运动改变行程而驱动直线电动机；电压/电流检测单元21，用于检测在电路单元20上产生的电压和电流；相位差检测单元22，用于接收来自电压/电流检测单元21的电压和电流，因此检测相应时间点的电压/电流相位差；以及行程控制单元23，用于接收来自相位差检测单元22的相位差，并且通过基于输入的相位差分别在压缩过程时和吸入过程时施加不同的射角而将行程电压施加到电路单元。

行程控制单元23包括：微型计算机24，用于比较从相位差检测单元22检测的电压/电流相位差与标准负载时的电压/电流相位差，从而在压缩过程和吸入过程时候分别施加不同的射角，因此根据行程电压输出开关控制信号；以及内存25，用于预先存储相应于电压/电流相位差的行程电压值。

同样，电路单元20接收来自微型计算机的开关控制信号并且开关到三端双向可控硅开关(未示出)的交流电，从而驱动直线压缩机。

图4是示出根据本发明的直线压缩机的驱动控制方法的流程图。

参考图4，在下面解释直线压缩机的驱动控制装置的运行。

首先，当通过行程电压改变行程时，电压/电流检测单元21检测在直线压缩机上产生的电压和电流，因此将检测的电压和电流施加到相位差检测单元22(S10)。因此，相位差检测单元22接收由电压/电流检测单元21所检测的电压和电流，从而检测相应时间点的电压/电流相位差(S20)。

然后，行程控制单元23接收来自相位差检测单元22的当前负载状态的电压/电流相位差，并且将它与在标准负载时的电压/电流相位差进行比较(S30)。据此，在当前负载状态的电压/电流相位差大于标准负载时的电压/电流相位差时，通过用于改变行程的可变容量控制方法控制行程(S40)。同样，在当前负载状态的电压/电流相位差小于标准负载时的电压/电流相位差时，通过全行程来控制直线压缩机(S50)。

下面参考图5和6解释在可变容量控制时的行程控制方法。

图5是示出在可变容量控制时用于吸入过程和压缩过程的电压和电流的波形，以及图6是示出在根据本发明的全行程控制和可变容量控制时的行程的示例视图。

首先，在压缩过程时使用主弹簧和制冷剂气弹簧，而在吸入过程时使用主弹簧。在这时，如果用户设定压缩机的行程命令值，则行程值必须被保持不变而不管负载的大小，以便有效地驱动压缩机。但是，当在驱动压缩机时负载太大或太小时，由于负载的变化使行程控制的可靠性降低。即，当活塞被推进或碰撞时压缩机可能震动。

为了克服这个问题，本发明的行程控制单元通过控制行程上升或者下降(即，可变容量控制)而将制冷能力控制在预定范围内，该范围为活塞运行循环中的行程最大效率。

即，如在图5中所示，基于电流的最大值和相位差变化确定吸入过程或者压缩过程。作为确定的结果，在压缩过程时，射角减小以便减小行程，并且在吸入过程时，保持射角以便保持具有在活塞的上死点和下死点之间的最大距离的全行程。

同样，如在图6中所示，在压缩过程时，行程控制单元向电路单元施加用于增加行程的行程电压，从而防止活塞被向后推动，并且在吸入过程时，行程控制单元向电路单元施加用于通过具有在活塞的上死点和下死点之间的最大距离的全行程进行控制的行程电压，从而提高压缩机的效率。

如前所述，在本发明中，在压缩过程和吸入过程时分别施加不同的射角。据此，通过相应的行程电压可以移动在气缸内的活塞，从而改变行程，从而控制制冷能力。即，为了根据负载状态在直线压缩机的压缩过程和吸入过程时不同地控制行程，电流相位被不对称地控制，从而在吸入过程时防止活塞被向后推动。

在本发明中，在压缩过程和吸入过程时候分别施加不同的射角。据此，通过相应的行程电压移动在气缸内的活塞，从而改变行程，从而控制制冷能力。因此，能够防止能量消耗减小并且制冷能力不足现象并且提高可靠性。

在不偏离本发明的精神或范围，在本发明中能够制造多种修改和变型，对本领域的一般技术人员是明显的。因此，本发明包括所有在后附权利要求和它们等同物范围内提供的修改和变型。

Claims (13)

1.一种直线压缩机的驱动控制方法，其中根据负载状态在压缩过程和吸入过程时分别施加射角。

2.如权利要求1所述的方法，其中基于电流的最大值和相位角变化确定压缩过程和吸入过程。

3.如权利要求2所述的方法，其中在高温负载情况下，在压缩过程时改变行程，并且在吸入过程时进行全行程控制，所述全行程控制具有在活塞的上死点和下死点之间的最大距离。

4.如权利要求1所述的方法，其中在高温负载情况下，在压缩过程时减小射角从而减小行程。

5.如权利要求1所述的方法，还包括下面步骤：

检测线性压缩机的负载；

判定所述负载是否大于标准负载；

当所述负载大于标准负载时进行可变容量控制以改变行程；以及

当所述负载小于标准负载时进行全行程控制，所述全行程控制具有在活塞的上死点和下死点之间的最大距离。

6.如权利要求5所述的方法，其中基于电流的最大值和相位角变化确定吸入过程和压缩过程，并且在控制可变容量的步骤中在压缩过程时减小射角从而减小行程。

7.一种直线压缩机的驱动控制方法，包括下面步骤：

检测在直线压缩机上产生的电压和电流；

接收检测的电压和电流，因此检测相应时间点的电压/电流相位差；

将当前负载状态的电压/电流相位差与标准负载状态的电压/电流相位差相比较；以及

在当前负载状态的电压/电流相位差大于标准负载状态的电压/电流相位差时，通过用于改变行程的可变容量控制行程，并且在当前负载状态的电压/电流相位差小于标准负载状态的电压/电流相位差时，通过全行程控制。

8.如权利要求7所述的方法，其中通过可变容量控制行程的步骤包括下面步骤：

通过检测电流的最大值和相位差变化确定压缩过程或吸入过程；以及

作为判断的结果，在压缩过程时减小射角从而减小行程，并且在吸入过程时保持射角，从而保持全行程，所述全行程具有在活塞的上死点和下死点之间的最大距离。

9.一种直线压缩机的驱动控制装置，包括：

电路单元，用于通过活塞运动改变行程而驱动直线电动机；

电压/电流检测单元，用于检测在电路单元上产生的电压和电流；

相位差检测单元，用于接收来自电压/电流检测单元的电压和电流，因此检测相应时间点的电压/电流相位差；以及

行程控制单元，用于接收来自相位差检测单元的相位差，并且基于输入的相位差通过在压缩过程时和吸入过程时分别施加不同的射角，而将行程电压施加到电路单元。

10.如权利要求9所述的装置，其中在压缩过程时，行程控制单元向电路单元施加用于增加行程的行程电压，并且在吸入过程时，行程控制单元向电路单元施加用于通过全行程进行控制的行程电压，所述全行程具有在活塞的上死点和下死点之间的最大距离。

11.如权利要求9所述的装置，其中行程控制单元包括：

微型计算机，用于比较从相位差检测单元检测的电压/电流相位差与标准负载时的电压/电流相位差，从而在压缩过程和吸入过程时候分别施加不同的射角，并且因此根据行程电压输出开关控制信号；以及

内存，用于预先存储相应于电压/电流相位差的行程电压值。

12.如权利要求11所述的装置，其中在当前负载状态的电压/电流相位差大于标准负载时的电压/电流相位差时，行程控制单元通过用于改变行程的可变容量控制行程，并且在当前负载状态的电压/电流相位差小于标准负载时的电压/电流相位差时，行程控制单元通过全行程控制。

13.如权利要求9所述的装置，其中电路单元将开关到三端双向可控硅开关的交流电，从而驱动直线压缩机。

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