CN102797668A - 用于控制压缩机的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于控制压缩机的装置，该装置包括：交流（AC）开关，配置为连接到电源；控制器，配置为产生栅极驱动信号，其中将所述AC开关配置为基于所述栅极驱动信号打开和关闭连接至所述压缩机的连接；以及隔离电路，配置为使所述电源和所述AC开关的模拟接地与所述控制器的数字接地隔离。当用于控制压缩机的所述装置接地时，可使模拟电路接地和数字电路接地彼此隔离以保护所述装置。也可通过一个简单的电路设备使由商业交流（AC）电源驱动的模拟电路的接地与由从商业AC电源转换的电压驱动的数字电路的接地彼此隔离以保护所述数字电路内部的控制器。

Description

用于控制压缩机的装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制压缩机的装置。

背景技术

一般来说，压缩机将机械能转化为压缩能，且压缩机可以是制冷系统（如冰箱或空调）的一部分。压缩机可分为：配置为在活塞和气缸之间形成的压缩空间内，随着活塞在气缸内进行往复运动而压缩制冷剂的往复式压缩机；配置为在滚子（roller）和气缸之间形成的压缩空间内，随着滚子沿着气缸内壁进行旋转而压缩制冷剂的旋转式压缩机；以及配置为在旋转涡盘（orbitingscroll）和固定涡盘（fixed scroll）之间形成的压缩空间内，随着旋转涡盘沿着固定涡盘进行旋转而压缩制冷剂的涡旋式压缩机。

发明内容

有鉴于此，为解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于控制压缩机的装置。

根据本发明的一个方案，提供了一种用于控制压缩机的装置，所述装置包括：

交流（AC）开关，配置为连接到电源；

控制器，配置为产生栅极驱动信号，其中将所述AC开关配置为基于所述栅极驱动信号打开和关闭至所述压缩机的连接；以及

隔离电路，配置为使所述电源和所述AC开关的模拟接地与所述控制器的数字接地隔离。

根据本发明的另一个方案，提供了一种用于控制压缩机的装置，所述装置包括：

交流（AC）开关，连接到用于将电力供应至所述压缩机的电源；

控制器，配置为产生栅极驱动信号并将所述栅极驱动信号传送给所述AC开关以相应地打开和关闭至所述压缩机的连接。

电流检测器，配置为检测施加到所述压缩机的驱动电流；以及

电压检测器，配置为检测施加到所述压缩机的驱动电压，

其中所述电流检测器包括第一差动放大器，所述第一差动放大器具有用于使对应的模拟接地和数字接地彼此隔离的输入电阻。

本发明的用于控制压缩机的装置可以解决当模拟接地和数字接地彼此连接而没有彼此隔离时发生的问题，从而增强了系统的稳定性，防止可能发生的事故，以及提高了压缩机的驱动效率。

附图说明

将参考下列附图详细描述实施例，在附图中，类似的附图标记表示类似的部件，其中：

图1是根据本文广义描述的一实施例的用于控制压缩机的装置的示意图；

图2是根据本文广义描述的另一实施例的用于控制压缩机的装置的示意图；

图3示出压缩机控制操作；

图4是根据本文广义描述的又一实施例的用于控制压缩机的装置的示意图；以及

图5和图6示出如图1至图4中所示的用于控制压缩机的装置的隔离电路。

具体实施方式

将参考附图详细说明提供的各种示例性实施例。为了参考附图进行简要说明，相同的附图标记表示相同的或等同的部件，且将不再重复对相同的或等同的部件的详细说明。

取决于如何驱动活塞，往复式压缩机可根据往复运动方法或线性运动方法运行。在往复运动方法中，机轴（crankshaft）连接到电机并且活塞连接到机轴，以便电机的旋转运动被转化为活塞的往复运动。在线性运动方法中，活塞连接到进行线性运动的电机的发动机（mover），以响应于电机的线性运动进行往复运动。

这种往复式压缩机包括配置为产生驱动力的电机单元，以及配置为通过从电机单元接收驱动力来压缩液体的压缩单元。在线性运动方法中，可将线性电机用作电机单元。这种线性电机具有相对简单的结构，且由于线性电机本身产生线性驱动力而不需要机械转换设备，从而能够减少由于能量转换造成的损耗，以及能够降低由于摩擦和磨损造成的相关噪声。当将线性压缩机应用到冰箱或空调时，改变供应至线性压缩机的冲程电压以改变压缩率，也使线性压缩机改变冷冻能力。

往复式压缩机，特别是线性压缩机，进行往复运动时不能将活塞机械地限制在气缸内。这可能导致当突然施加过高的电压时，活塞与气缸壁发生碰撞，导致活塞由于过高的负荷不能向前移动，从而造成压缩故障（mal-compression function）。用于响应于负荷变化或电压变化控制活塞的运动的装置可有助于避免这一问题。

以下，将对能够控制压缩机电机的冲程和电压或频率的用于控制压缩机的装置进行描述。这种装置可包括通过商业电源驱动的模拟电路，以及通过从商业电源转换的预定电压驱动的数字电路。可将模拟电路和数字电路彼此隔离。

以下，将简要说明往复式压缩机，特别是是线性压缩机，如本文具体和广义描述的用于控制压缩机的装置适用于上述线性压缩机。然而，必要时，可将示例性线性压缩机的部件部分更改或删除，或者增加其它部件。

在线性压缩机中，引入制冷剂经过的入口管（inlet pipe）和排放制冷剂经过的出口管（outlet pipe）安装在密封容器的一侧，且气缸固定在密封容器的内侧。活塞安装在气缸内以进行往复运动，以便能够压缩吸入到气缸内的压缩空间中的制冷剂。弹簧安装在活塞的运动方向上以通过弹力来支撑活塞。活塞连接到产生往复运动驱动力的线性电机，而该线性电机控制活塞的冲程以便压缩能力可以被改变。吸入阀安装在与压缩空间接触的活塞的一端，而排放阀组件安装在与压缩空间接触的气缸的一端。吸入阀和排放阀组件被自动控制，且根据压缩空间的内压打开和关闭。密封容器具有包括彼此连接的上下壳的密封内侧，且用于引入制冷剂的入口管和用于排放制冷剂的出口管安装在密封容器的一侧。活塞在运动方向上在气缸内被弹性支撑以进行往复运动，而线性电机通过框架在气缸的外侧组装。这个组件在密封容器的内部底面上通过支撑弹簧被弹性支撑。油留在密封容器的内部底面上。抽吸（pump）油的供油装置安装在组件的底端。而且，配置为将油供应至活塞和气缸之间的间隙的供油管形成在组件的底框内。供油装置通过活塞进行往复运动时产生的振动来运行，从而抽吸油。这种油被供应至活塞和气缸之间的间隙，从而执行冷却功能和润滑功能。

气缸以中空形状形成，以便活塞能够在气缸内进行往复运动，且压缩空间形成在气缸的一侧。而且，设置气缸以便其一端靠近入口管的内部，且与入口管安装在同一直线上。活塞安装在气缸的靠近入口管的一端，以进行往复运动。且排放阀组件被安装在气缸的与入口管相对的另一端。排放阀组件包括：排放罩，其形成气缸的排放空间；排放阀，配置为打开和关闭设置在压缩空间的一侧的气缸的一端；以及阀弹簧（线圈弹簧的一种类型），配置为在轴线方向上将弹力提供给排放罩和排放阀之间的间隙。O型圈设置在气缸的一端的内周上，而排放阀紧密地附连在气缸的一端。弯曲环状管安装在排放罩的一侧和出口管之间。环状管配置为引导将要被排放到外面的压缩后的制冷剂，且配置为降低正传递到整个密封容器的振动。这种振动发生在气缸、活塞以及线性电机的往复运行中。制冷剂流动通道形成在活塞处，以便从入口管引入的制冷剂可以流经那里。安装制冷剂流动通道以便其靠近入口管的一端能够通过连接部件直接连接到线性电机，而吸入阀安装在与入口管相对的制冷剂流动通道的另一端。并且，安装制冷剂流动通道，以在活塞的运动方向上通过各种弹簧被弹性支撑。这里，吸入阀以薄板状形成，且其中心部被部分切掉以打开和关闭活塞的制冷剂流动通道。吸入阀的一侧通过螺钉固定在活塞的一端。

当活塞在气缸内进行往复运动时，如果压缩空间的压力小于吸入压力，其中所述吸入压力低于排放压力，则打开吸入阀，以使制冷剂被吸入压缩空间中。另一方面，如果压缩空间的压力大于吸入压力，则关闭吸入阀，以使在压缩空间中的制冷剂被压缩。

线性电机可包括：内定子，具有设置在圆周方向上的多个叠层并通过框架固定到气缸的外侧；外定子，具有设置在用线圈缠绕的线圈绕组主体的圆周方向上的多个叠层，通过框架固定到气缸的外侧，且外定子和内定子之间具有间隙；以及永磁体，设置在内定子和外定子之间的间隙，并通过连接部件连接到活塞。线圈绕组主体可以固定到内定子的外侧。一旦将电流施加到线性电机的线圈绕组主体，就会发生电磁力。永磁体用产生的电磁力以往复的方式进行往复运动，且连接到永磁体的活塞在气缸内进行往复运动。

参见图1，如本文具体和广义描述的用于控制压缩机的装置可包括：交流（AC）开关120，连接到商业电源110或外部电源，用于将电力供应至压缩机，并通过栅极驱动信号来驱动以打开和关闭压缩机；控制器200，配置为产生栅极驱动信号；以及隔离电路310，配置为使商业电源110和AC开关120的模拟接地与控制器200的数字接地隔离。AC开关120例如可以是三端双向可控硅开关元件（Triac），其直接连接到商业AC电源，并根据输入到其栅极的信号来驱动。在下文中，附图标记100表示模拟电路，130表示压缩机，L和R分别表示压缩机130的内电感和内电阻，且M表示包括在压缩机130中的电机。另外，附图标记R1表示用于感测施加到压缩机130的电流的电阻器的电阻。

另外，附图标记R1表示用于感测电流的电阻器。

所述装置还可包括驱动器300，设置在控制器200和AC开关120之间，且配置为根据栅极驱动信号来驱动AC开关120。

参见图2，根据本文具体和广义描述的另一实施例的用于控制压缩机的装置可包括：交流（AC）开关120，连接到用于将电力供应至压缩机的商业电源110，且配置为通过栅极驱动信号的驱动来打开和关闭压缩机；控制器200，配置为产生栅极驱动信号；隔离电路411和421，配置为使商业电源110和AC开关120的模拟接地与控制器200的数字接地隔离；电流检测器410，配置为检测施加到压缩机的驱动电流；以及电压检测器420，配置为检测施加到压缩机的驱动电压。所述装置还可包括隔离电路310和驱动器300，设置在控制器200和AC开关120之间，且配置为根据栅极驱动信号来驱动AC开关120。

参见图4，根据本文具体和广义描述的又一实施例的用于控制压缩机的装置可包括：交流（AC）开关120，连接到用于将电力供应至压缩机的商业电源110，且配置为通过栅极驱动信号的驱动来打开和关闭压缩机；控制器200，配置为产生栅极驱动信号；隔离电路411，421和510，配置为使商业电源110和AC开关120的模拟接地与控制器200的数字接地隔离；电流检测器410，配置为检测施加到压缩机的驱动电流；电压检测器420，配置为检测施加到压缩机的驱动电压；以及零电压检测器500，配置为检测驱动电压的零电压。所述装置还可包括隔离电路310和驱动器300，设置在控制器200和AC开关120之间，且配置为根据栅极驱动信号来驱动AC开关120。

电流检测器410配置为检测施加到压缩机的驱动电流，以及检测施加到压缩机电机的电机电流。

电压检测器420配置为检测施加到压缩机的驱动电压，以及检测根据压缩机的负荷施加到压缩机电机的两端的电机电压。

如图3所示，如本文具体和广义描述的用于控制压缩机的装置还可包括：冲程计算器430，配置为基于检测到的电流和检测到的电压来计算冲程。在下列公式1中示出了电机电压、电机电流以及冲程之间的关系。冲程计算器430配置为基于通过电压检测器420检测到的电机电压和通过电流检测器410检测到的电机电流，利用下列公式1来计算冲程。

[公式1]

$x=\frac{1}{\mathrm{\α}}\∫(\mathrm{Vm}-\mathrm{Ri}-L\frac{\mathrm{di}}{\mathrm{dt}})\mathrm{dt}$

这里，‘x’表示冲程，‘α’表示电机常数，‘Vm’表示电机电压，‘R’表示电阻，‘L’表示电感，以及‘i’表示电机电流。

控制器200配置为接收参考冲程值，并将接收到的参考冲程值与经由冲程计算器430获得的冲程值进行比较。而且，控制器200根据获得的冲程值和参考冲程值之间的比较结果产生栅极驱动信号。一般来说，控制器可进行无传感器控制，且将省略对其的详细说明。

驱动器300，用于驱动AC开关120的开关电路或装置，包括隔离电路310。参见图5，隔离电路310可包括，例如，发光器件311和光接收器件312，且可配置为使模拟接地和数字接地彼此电性隔离。而且，隔离电路310包括利用光来传输信号的装置。例如，隔离电路310可以是光耦合器、调光器（photo triac）等。

参见图6，电流检测器410、电压检测器420以及零电压检测器500中的每一个可作为差动放大器被实施。差动放大器可使模拟电路和数字电路彼此隔离。这种差动放大器设置有用于使模拟接地和数字接地彼此隔离的输入电阻（R2和R3）。每个输入电阻可具有相对高的电阻值，例如，大于几百万欧姆。在图6中，R4和R5是用于形成放大率的电阻。

在如本文具体和广义描述的用于控制压缩机的装置中，可以解决当模拟电路接地和数字电路接地彼此连接而没有彼此隔离时发生的问题，从而增强了系统的稳定性，防止可能发生的事故，以及提高了压缩机的驱动效率。

在如本文具体和广义描述的用于控制压缩机的装置中，当装置接地时，可以将模拟电路接地和数字电路接地彼此隔离，从而保护了用于控制压缩机的装置。

在如本文具体和广义描述的用于控制压缩机的装置中，通过简单的电路设备可以使通过商业AC电源驱动的模拟电路的接地与通过从商业AC电源转换的电压驱动的数字电路的接地彼此隔离，从而保护了数字电路内部的控制器。

因此，提供一种用于控制压缩机的装置，其能够保护控制器免于电源噪声的干扰。

提供一种用于控制压缩机的装置，其能够通过使由商业交流（AC）电源驱动的模拟接地与数字电路的接地隔离来保护数字电路内部的控制器。

如本文具体和广义描述的用于控制压缩机的装置可包括：交流（AC）开关，连接到用于将电力供应至压缩机的商业电源，且配置为通过栅极驱动信号的驱动来打开和关闭压缩机；控制器，配置为产生栅极驱动信号；以及隔离电路，配置为使商业电源和AC开关的模拟接地与控制器的数字接地隔离。

该装置还可包括驱动单元，其包括设置在控制器和AC开关之间的隔离电路，且配置为根据栅极驱动信号来驱动AC开关。

根据本文具体和广义描述的另一实施例，用于控制压缩机的装置可包括：交流（AC）开关，连接到用于将电力供应至压缩机的商业电源；且配置为通过栅极驱动信号的驱动来打开和关闭压缩机；控制器，配置为产生栅极驱动信号；隔离电路，配置为使商业电源和AC开关的模拟接地与控制器的数字接地隔离；电流检测单元，配置为检测施加到压缩机的驱动电流；以及电压检测单元，配置为检测施加到压缩机的驱动电压。

根据本文具体和广义描述的又一实施例，用于控制压缩机的装置包括：交流（AC）开关，连接到用于将电力供应至压缩机的商业电源，且配置为通过栅极驱动信号的驱动来打开和关闭压缩机；控制器，配置为产生栅极驱动信号；隔离电路，配置为使商业电源和AC开关的模拟接地与控制器的数字接地隔离；电流检测单元，配置为检测施加到压缩机的驱动电流；电压检测单元，配置为检测施加到压缩机的驱动电压；以及零电压检测单元，配置为检测驱动电压的零电压。

在本说明书中，任何措辞“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等意味着描述的与该实施例相关联的特殊的特性、结构或特征包括在本发明的至少一个实施例中。说明书中各处的这类术语的出现并非必须全部指同一实施例。此外，当描述与任何实施例相关联的特殊的特性、结构或特征时，认为其落入本领域普通技术人员结合其它实施例也能实现这些特性、结构或特征的范围内。

尽管已参照多个示出的实施方式说明了多个实施例，然而应当理解的是，本领域普通技术人员可构思出的诸多其它修改和实施例将落入本发明的原理的精神和范围内。尤其是，在本说明书、附图和所附的权利要求的范围内，可对主题组合布置的各部件和/或布置进行各种变型和修改。对于本领域的普通技术人员而言，除了对部件和/或布置的变型和修改之外，可替换的使用也将是显而易见的。

Claims (16)

1.一种用于控制压缩机的装置，所述装置包括：

交流（AC）开关，配置为连接到电源；

控制器，配置为产生栅极驱动信号，其中将所述AC开关配置为基于所述栅极驱动信号打开和关闭至所述压缩机的连接；以及

隔离电路，配置为使所述电源和所述AC开关的模拟接地与所述控制器的数字接地隔离。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括内置有所述隔离电路的驱动器，其中所述驱动器位于所述控制器和所述AC开关之间，且配置为响应于所述栅极驱动信号驱动所述AC开关。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述隔离电路包括发光器件和光接收器件，且其中所述隔离电路配置为使模拟接地和数字接地彼此电性隔离，并配置为利用光来传输信号。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，还包括电流检测器，配置为检测施加到所述压缩机的驱动电流。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述电流检测器包括差动放大器，所述差动放大器具有用于使模拟接地和数字接地彼此隔离的输入电阻。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，还包括电压检测器，配置为检测施加到所述压缩机的驱动电压。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述电压检测器包括第一差动放大器，所述第一差动放大器具有用于使对应的模拟接地和数字接地彼此隔离的输入电阻。

8.根据权利要求6所述的装置，还包括零电压检测器，配置为检测所述驱动电源的零电压。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述零电压检测器包括第二差动放大器，所述第二差动放大器具有用于使对应的模拟接地和数字接地彼此隔离的输入电阻。

10.一种用于控制压缩机的装置，所述装置包括：

交流（AC）开关，连接到用于将电力供应至所述压缩机的电源；

控制器，配置为产生栅极驱动信号并将所述栅极驱动信号传送给所述AC开关以相应地打开或关闭至所述压缩机的连接。

电流检测器，配置为检测施加到所述压缩机的驱动电流；以及

电压检测器，配置为检测施加到所述压缩机的驱动电压，

其中所述电流检测器包括第一差动放大器，所述第一差动放大器具有用于使对应的模拟接地和数字接地彼此隔离的输入电阻。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述电压检测器包括第二差动放大器，所述第二差动放大器具有用于使对应的模拟接地和数字接地彼此隔离的输入电阻。

12.根据权利要求10所述的装置，还包括零电压监测器，配置为检测所述驱动电压的零电压。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述零电压检测器包括第三差动放大器，所述第三差动放大器具有用于使对应的模拟接地和数字接地彼此隔离的输入电阻。

14.根据权利要求10所述的装置，还包括驱动器，位于所述控制器和所述AC开关之间且配置为根据所述栅极驱动信号来驱动所述AC开关。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述驱动器包括隔离电路，配置为使所述电源和所述AC开关的模拟接地与所述控制器的数字接地隔离。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述隔离电路包括发光器件和光接收器件，且其中所述隔离电路配置为使模拟接地和数字接地彼此电性隔离，且配置为利用光来传输信号。

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