CN105649966A - 线性压缩机的控制装置、包含其的压缩机及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种线性压缩机的控制装置、包含其的压缩机及控制方法，本发明的线性压缩机的控制装置包括：驱动部，基于控制信号而驱动线性压缩机，检测部，检测所述线性压缩机的马达电流，非对称电流生成部，在所述检测出的马达电流中利用电流偏移而生成非对称马达电流，以及，控制部，基于所述非对称马达电流而生成所述控制信号；其中，所述电流偏移基于活塞的位置变化而改变。

Description

线性压缩机的控制装置、包含其的压缩机及控制方法
技术领域
本发明涉及一种线性压缩机控制装置及控制方法。
背景技术
压缩机(compressor)通常是通过压缩制冷剂或其他工作气体以提高压力的机械装置，其广泛使用于冰箱和空调等。
压缩机可分为往复式压缩机(ReciprocatingCompressor)、旋转式压缩机(RotaryCompressor)、涡旋压缩机(ScrollCompressor)。往复式压缩机在活塞(Piston)和缸筒(Cylinder)之间形成用于吸入及排出工作气体的压缩空间，活塞在缸筒内部进行直线往复运动而压缩制冷剂。旋转式压缩机在偏心旋转的转子(roller)和缸筒之间形成用于吸入或排出工作气体的压缩空间，转子沿着缸筒内壁进行偏心旋转而压缩制冷剂。涡旋压缩机在回旋涡旋盘(OrbitingScroll)和固定涡旋盘(FixedScroll)之间形成用于吸入或排出工作气体的压缩空间，回旋涡旋盘沿着固定涡旋盘旋转而压缩制冷剂。
其中，往复式压缩机根据驱动活塞的方式可分为往复(Recipro)方式和线性(Linear)方式。
具体而言，往复方式是在旋转马达上结合曲柄轴(crankshaft)，并在该曲柄轴上结合活塞，将旋转马达的旋转力转换为直线往复运动的方式，与此相比，线性方式是在直线运动的马达的动子上直接连接活塞，利用马达的直线运动使活塞进行往复运动的方式。
在线性方式的往复式压缩机中，如前所述，因未设置有用于将旋转运动转换为直线运动的曲柄轴而摩擦损失较少，在压缩效率方面比往复方式压缩机的压缩效率要高。
在将所述往复式压缩机采用于冰箱或空调时，通过改变所述往复式压缩机中施加的电压(voltage)能够改变所述往复式压缩机的压缩比(compressionratio)，并由此能够控制制冷能力(freezingcapacity)。
图1是通常的往复式压缩机的控制装置的结构图。
如图1所示，压缩机控制装置可包括：电压检测部3，检测马达中施加的马达电压；电流检测部4，检测马达中施加的马达电流；冲程估算器5，基于所述检测出的马达电流、马达电压及马达参数而估算冲程；比较器1，将所述冲程估算值和冲程指令值进行比较，并输出与之对应的差异信号；控制器2，根据所述差异信号，通过改变马达中施加的电压以控制冲程。
以下，对现有技术的压缩机控制装置的动作进行简略的说明。
首先，电压检测部3和电流检测部4分别检测马达中施加的马达电压及电流。
此时，冲程估算器5将马达电流、马达电压及马达参数利用于以下的数学式1以计算冲程估算值，并将计算出的冲程估算值提供给比较器1。
[数学式1]
x = 1 α ∫ ( V m - Ri m - L di m d t ) d t
其中，R表示电阻(resistance)，L表示电感器(inductance)，α表示马达常数或反电动势常数。
由此，比较器1将所述冲程估算值和冲程指令值进行比较，并在比较结果将该差异提供给控制器2。
由此，控制器2根据所述差异改变马达中施加的电压，从而控制冲程。即，如图2所示，如果冲程估算值大于冲程指令值，控制器2可减小马达施加电压(步骤S4)，如果冲程估算值小于冲程指令值，控制器2可增大马达施加电压(步骤S3)。
另外，通常采用有以上所述的往复式压缩机的冰箱是24小时运转的家用电器，冰箱的消耗功率可以说是冰箱技术领域中最为重要的技术要素。其中，压缩机的效率构成的影响可以说是最大，因此，为了减小冰箱的消耗功率，需要提高压缩机的效率。
此时，作为提高线性压缩机(linearcompressor)的效率的方法中的一个是减少摩擦引起的损失。
为了减少摩擦损失，通过将活塞的初始值(或是组装或停止状态下的缸筒上的活塞的位置)朝向缸筒的压缩空间侧(或是上死点方向)移动来减少冲程。
但是，活塞的初始值作为决定最大制冷能力的要素，如果减小初始值，当运转频率相同时，缸筒和活塞间的每单位时间的摩擦面积减少，从而减少摩擦引起的损失并效率提升，但与此同时，因最大制冷能力减小而不易应对过负载。
另外，如果将活塞的初始值朝向压缩空间侧的相反侧移动，虽然能够增大压缩机的最大制冷能力，但是由于活塞的移动距离(上死点及下死点间的距离)增加，导致缸筒和活塞间的摩擦引起的损失增加并减小效率。
其中，上死点(TDC)是“TopDeadCenter”的缩略语，在物理上可表示压缩行程结束时的缸筒内活塞的位置。在本说明书中，将TDC为0的地点(或是从缸筒末端(或是缸筒内吐出阀)到活塞的末端的距离为0的地点)简称为“上死点”。
与此相同地，下死点(BDC)是“BottomDeadCenter”的缩略语，在物理上可表示活塞的吸入行程结束时的活塞的位置。
其结论上，基于所述活塞的初始值的压缩机效率及最大制冷能力可以说是处于权衡(tradeoff)关系。
因此，亟需提供一种利用活塞的初始值来确保压缩机的控制稳定性并提高压缩机的效率的技术。
发明内容
本发明旨在解决如前所述的现有技术的问题，提供一种线性压缩机控制装置及控制方法，根据情况而控制改变活塞的初始值，以扩大压缩机的最大制冷能力，或是控制防止活塞超出冲程极限的移动。
作为解决前述的技术问题的方式，本发明提供一种线性压缩机的控制装置，包括：驱动部，基于控制信号而驱动线性压缩机，检测部，检测所述线性压缩机的马达电流，非对称电流生成部，在所述检测出的马达电流中利用电流偏移而生成非对称马达电流，以及，控制部，基于所述非对称马达电流而生成所述控制信号；其中，所述电流偏移基于活塞的位置变化而改变。
根据一实施例，所述电流偏移可基于以所述活塞的初始值为中心的冲程非对称率而决定。
根据一实施例，如果所述冲程非对称率大于预设定的目标非对称率，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝上死点方向移动，如果所述冲程非对称率小于预设定的目标非对称率，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝下死点方向移动。
根据一实施例，所述电流偏移可基于所述马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果而决定。
根据一实施例，如果所述马达电流大于所述预设定的马达电流极限值，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝上死点方向移动，如果所述马达电流小于所述预设定的马达电流极限值，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝下死点方向移动。
根据一实施例，所述电流偏移可基于检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果而决定。
根据一实施例，如果所述检测出的冲程大于所述预设定的冲程极限值，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝上死点方向移动，如果所述检测出的冲程小于所述预设定的冲程极限值，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝下死点方向移动。
根据一实施例，所述电流偏移可基于检测出的上死点而决定。
根据一实施例，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝上死点或下死点方向移动，从而使所述检测出的上死点达到0。
根据一实施例，所述控制部可基于所述非对称马达电流及所述线性压缩机的马达电压而检测冲程，并基于所述检测出的冲程而生成所述控制信号。
根据一实施例，所述控制部可检测所述非对称马达电流的相位及所述检测出的冲程的相位的相位差，基于所述相位差而检测所述线性压缩机的上死点，并基于所述检测出的上死点而生成所述控制信号。
根据一实施例，所述控制部可检测所述非对称马达电流的相位及所述检测出的冲程的相位的相位差，基于所述相位差、所述非对称马达电流及所述检测出的冲程而检测气弹簧常数，并基于所述气弹簧常数而生成所述控制信号。
根据一实施例，所述控制部可基于所述气弹簧常数而检测所述线性压缩机的上死点，并基于所述检测出的上死点而生成所述控制信号。
根据一实施例，所述电流偏移可根据所述线性压缩机的负载或所述线性压缩机中施加的制冷能力指令值的变化而改变。
根据一实施例，所述电流偏移可根据所述线性压缩机的动作模式而改变，其中，所述动作模式可以是对称控制模式、非对称控制模式及反向非对称控制模式中的至少一个。
根据一实施例，所述动作模式可基于所述线性压缩机的负载或所述线性压缩机中施加的制冷能力指令值而决定。
根据一实施例，在所述动作模式为对称控制模式的情况下，所述控制部可将所述电流偏移设定为0，在所述动作模式为非对称控制模式或反向非对称控制模式的情况下，所述控制部可将所述电流偏移设定为0以外的值。
根据一实施例，在所述动作模式为非对称控制模式的情况下的所述电流偏移和在所述动作模式为反向非对称控制模式的情况下的所述电流偏移的符号可以相反。
根据一实施例，所述电流偏移可基于以所述活塞的初始值为中心的冲程非对称率、所述马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果、检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果及检测出的上死点中的至少一个而决定。
根据一实施例，所述电流偏移可基于所述线性压缩机的负载或所述线性压缩机中施加的制冷能力指令值而决定。
根据一实施例，所述线性压缩机的负载可基于所述线性压缩机中施加的电流和冲程的相位差的绝对值、所述线性压缩机的外气温度、所述线性压缩机的室内温度及冷冻循环内的冷凝器及蒸发器的温度中的至少一个而检测出。
根据一实施例，基于所述电流偏移的所述活塞的初始值移动量可与所述线性压缩机的马达常数及所述电流偏移成正比。
根据一实施例，基于所述电流偏移的所述活塞的初始值移动量可与以所述活塞的运动方向弹性支承所述活塞的弹簧的弹簧常数成反比。
根据一实施例，所述控制部可基于所述检测出的马达电流或所述非对称马达电流而检测所述马达常数，并基于所述检测出的马达常数而控制所述电流偏移。
根据一实施例，所述线性压缩机可按对称控制模式、反向非对称控制模式及非对称控制模式的顺序进行动作，在所述反向非对称控制模式之后以所述非对称控制模式进行动作的情况下，在基于上死点控制方法的运转状态下以非对称控制模式进行动作。
根据一实施例，所述线性压缩机可基于与马达对应的电感器及虚拟电容器而进行谐振运转，所述控制部对所述非对称马达电流进行积分，在所述被积分的值中乘以特定常数而计算电容器电压，并基于所述计算出的电容器电压而生成所述控制信号，从而实现所述虚拟电容器。
根据一实施例，所述线性压缩机的马达可包括：线圈部，由第一线圈及第二线圈构成；以及，开关元件，根据开关控制信号而控制所述马达的线圈选择性地成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈或成为所述第一线圈。
根据一实施例，所述开关控制信号可基于所述线性压缩机的负载而生成。
根据一实施例，在所述线性压缩机的负载大于第二参考负载的情况下，所述控制部可生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为所述第一线圈，在所述线性压缩机的负载小于所述第二参考负载的情况下，所述控制部可生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
根据一实施例，在所述线性压缩机的负载小于第一参考负载的情况下，所述控制部可将所述电流偏移设定为0，在所述线性压缩机的负载大于所述第一参考负载且小于第二参考负载的情况下，所述控制部可将所述电流偏移设定为0以外的值，在所述线性压缩机的负载大于所述第三参考负载的情况下，所述控制部可生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为所述第一线圈。
根据一实施例，所述第三参考负载可与所述第二参考负载相同或大于所述第二参考负载。
根据一实施例，所述开关控制信号可基于所述线性压缩机的运转模式而生成。
根据一实施例，所述线性压缩机的运转模式可以是对称模式、非对称模式、反向非对称模式、高效率模式及过负载应对模式中的至少一个。
根据一实施例，在所述运转模式为高效率模式的情况下，所述控制部可生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈，在所述运转模式为过负载应对模式的情况下，所述控制部可生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为所述第一线圈。
根据一实施例，在所述动作模式为对称控制模式的情况下，所述控制部可将所述电流偏移设定为0，在所述动作模式为非对称控制模式或反向非对称控制模式的情况下，所述控制部可将所述电流偏移设定为0以外的值。
根据一实施例，在所述动作模式为对称控制模式的情况下，所述控制部可将所述电流偏移设定为0，并生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈，在所述动作模式为非对称控制模式或反向非对称控制模式的情况下，所述控制部可将所述电流偏移设定为0以外的值，并生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
根据一实施例，所述过负载应对模式可在所述检测出的马达电流在以指定时间处于0以下时被决定，或是因过负载状态所致的所述线性压缩机的马达中施加的电压不足时被决定，或是基于所述线性压缩机的负载或所述线性压缩机中施加的制冷能力指令值而决定。
并且，本发明提供一种线性压缩机，包括：固定构件，内部包括压缩空间；可动构件，在固定构件内部进行往复直线运动，并对压缩空间中吸入的制冷剂进行压缩可动构件；至少一个以上的弹簧，在所述可动构件的运动方向上弹性支承所述可动构件；马达，与所述可动构件连接，并使可动构件以轴向进行往复直线运动；以及，所述线性压缩机的控制装置。
并且，本发明提供一种冰箱，包括：所述线性压缩机；以及，冷却室，形成有至少一个空间，以通过包括所述线性压缩机的冷冻循环供给到冷气。
并且，本发明提供一种线性压缩机控制方法，包括：检测与线性压缩机的马达相应的马达电流及马达电压的步骤，在所述检测出的马达电流中利用电流偏移而生成非对称马达电流的步骤，基于所述非对称马达电流及所述检测出的马达电压而生成控制信号的步骤，以及，基于所述控制信号而驱动线性压缩机的步骤；其中，所述电流偏移基于活塞的位置变化而改变。
根据一实施例，所述电流偏移可基于以所述活塞的初始值为中心的冲程非对称率、所述马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果、检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果及检测出的上死点中的至少一个而决定。
根据一实施例，所述电流偏移可基于所述线性压缩机的动作模式、所述线性压缩机的负载或所述线性压缩机中施加的制冷能力指令值而决定。
根据一实施例，所述动作模式可以是对称控制模式、非对称控制模式及反向非对称控制模式中的至少一个。
根据一实施例，在所述动作模式为对称控制模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0，在所述动作模式为非对称控制模式或反向非对称控制模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0以外的值。
根据一实施例，所述线性压缩机可基于与马达对应的电感器及虚拟电容器而进行谐振运转，所述虚拟电容器对所述非对称马达电流进行积分，在所述被积分的值中乘以特定常数而计算电容器电压，并基于所述计算出的电容器电压而生成所述控制信号，从而实现所述虚拟电容器。
根据一实施例，所述线性压缩机的马达可包括：线圈部，由第一线圈及第二线圈构成；以及，开关元件，根据开关控制信号而控制与所述马达相应的线圈选择性地成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈或成为所述第一线圈。
根据一实施例，所述开关控制信号可基于所述线性压缩机的负载而生成。
根据一实施例，在所述线性压缩机的负载大于第二参考负载的情况下，所述开关控制信号可控制所述开关元件以使所述马达的线圈成为所述第一线圈，在所述线性压缩机的负载小于所述第二参考负载的情况下，所述开关控制信号可控制所述开关元件以使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
并且，本发明提供一种记录有用于执行所述线性压缩机控制方法的计算机程序的计算机可读取的记录介质。
在以上所述的本发明的线性压缩机控制装置及控制方法中，将活塞的初始值较小地设定，在高负载运转区域通过电性方式移动活塞的初始值，以增大最大制冷能力，从而能够确保控制稳定性的同时使效率极大化。
并且，在本发明的一实施例的线性压缩机的控制装置及控制方法中，基于以活塞的初始值为中心的冲程非对称率、马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果、检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果及检测出的上死点中的至少一个而限制活塞的移动，以防止活塞超出冲程极限的移动，从而能够防止活塞所致的压缩机的冲击，提高压缩机的耐久性或防止冲击所致的噪音的发生。
由此，可减小用于弹性支承活塞的弹簧的刚性或去除弹簧，从而能够实现低运转频率的运转并提高压缩机效率。
并且，在本发明的一实施例的线性压缩机的控制装置及控制方法中，通过采用虚拟电容器可容易地进行基于电流偏移的非对称控制，由于根据运转频率进行LC谐振运转，在不稳定区域中可进行稳定的控制，从而能够进行高效率的压缩机控制，并且通过去除AC电容器能够减小制作成本。
并且，在本发明的一实施例的线性压缩机的控制装置及控制方法中，在过负载状态下，通过用于减少马达线圈的匝数的2-分接(tap)控制，能够解决过负载状态下的压缩机马达电压不足的现象。
附图说明
图1是通常的往复式压缩机的控制装置的结构图。
图2是通常的往复式压缩机的控制方法的动作流程图。
图3是本发明的一实施例的线性压缩机控制装置的结构图。
图4A是用于说明包括反相器的驱动部的动作的驱动部的例示图。
图4B是示出用于说明包括反相器的驱动部的动作的生成驱动信号的过程的图。
图5是利用三端双向可控硅的压缩机控制装置的结构图。
图6是本发明的一实施例的非对称马达电流的生成概念图。
图7A及图7B是示出本发明的一实施例的非对称马达电流的生成过程的例示图。
图8是本发明的一实施例的对称控制、非对称控制及反向非对称控制的活塞的移动变化的例示图。
图9A至9C是本发明的一实施例的对称控制、非对称控制、反向非对称控制的活塞的移动变化及马达电流的例示图。
图10是示出与时间对应的活塞的移动变化量的一例的图表。
图11是示出压缩机的负载和冲程非对称率之间的关系的图表。
图12是示出与压缩机负载的大小对应的按不同动作模式的冲程的图。
图13是示出与运转频率对应的阀效率的图表。
图14是与制冷性能对应地示出本发明的一实施例的基于反向非对称控制的压缩机的效率的图表。
图15A至图15D是本发明的一实施例的反向非对称控制的流程图。
图16是与冲程变化对应地示出每恒定周期检测出的相位差或气弹簧常数的图表。
图17是本发明的又一实施例的线性压缩机控制装置的结构图。
图18是基于本发明的一实施例的动作模式而设定电流偏移的方法的流程图。
图19是本发明的一实施例的虚拟电容器控制的基本概念图。
图20是在频域中示出本发明的一实施例的虚拟电容器的结构图。
图21是简略示出采用本发明的一实施例的虚拟电容器的执行非对称控制的压缩机控制装置的结构图。
图22是本发明的又一实施例的压缩机控制装置的结构图。
图23是本发明的又一实施例的压缩机控制方法的流程图。
图24是本发明的又一实施例的压缩机控制方法的流程图。
图25是本发明的又一实施例的压缩机控制方法的流程图。
图26是本发明的一实施例的线性压缩机的剖面图。
图27是示出采用有本发明的一实施例的线性压缩机的冰箱的立体图。
附图标记
1：比较器；2：控制器；3：电压检测部；4：电流检测部；5：冲程估算器；100：线性压缩机控制装置；110：驱动部；120：检测部；130：非对称电流生成部；140：控制部；141：控制器；142：虚拟电容器；151：冲程计算单元；152：冲程相位检测单元；153：马达电流相位检测单元；154：相位差计算单元；200：线性压缩机
具体实施方式
本说明书所揭示的内容涉及线性压缩机马达的控制装置及控制方法，可适用于冰箱或空调机等中使用的压缩机，但是本发明并不限定于此，本发明同样可适用于采用有压缩机的多种电子装置。
本发明中的技术术语只是为了说明特定的实施例而使用，并不是为了限定本发明的技术思想。此外，本发明所使用的技术术语只要在本发明中没有特别地定义为其他含义的情况下，应当解释为本领域技术人员所能够理解的一般的含义，不应该解释为过于概括的含义或者过于缩小范围的含义。另外，本发明所使用的技术术语没有正确地表达本发明的技术思想的情况下，应当理解为可以将其替换成本领域技术人员所能够理解的技术术语。还有，本发明所使用的一般术语应当基于之前所定义的含义或者基于前后文的记载解释，不应当解释成过于缩小范围的含义。
并且，本发明所使用的单数的表述方式在上下文没有清楚地表述为其他含义的情况下应当包括复数。本发明中的“构成”或者“包括”等术语不应当解释为其必须包括说明书中记载的所有各种结构或者各种步骤，可以不包括其中的部分结构或部分步骤，或者可包括追加的结构或步骤。
并且，本说明书中使用的包括第一、第二等序数在内的术语可用于说明多种结构要素，但是所述结构要素并非由所述术语所限定。所述术语仅是为了将一个结构要素与另一结构要素进行区分。例如，在不背离本发明的权利范围的情况下，第一结构要素可命名为第二结构要素，与之类似地，第二结构要素也可命名为第一结构要素。
以下，参照附图对本说明书中揭示的实施例进行详细的说明，对与附图标记无关地相同或相似的结构部件赋予相同的附图标记，对该重复的部分省略说明。
并且，在说明本说明书中揭示的技术的过程中，如果判断为对相关公知技术的具体说明影响了本发明的技术宗旨时，则省略其详细说明。此外，所附附图只是用于便于理解本发明的技术思想，并不是限定本发明的技术思想。
第一实施例
图3是本发明的一实施例的线性压缩机控制装置的结构图。
如图3所示，本发明的一实施例的线性压缩机控制装置100包括：驱动部110，基于控制信号而驱动线性压缩机200，检测部120，检测与所述线性压缩机200的马达相应的马达电流及/或马达电压，非对称电流生成部130，通过在所述检测出的马达电流中利用电流偏移而生成非对称马达电流，以及，控制部140，基于所述非对称马达电流及/或所述检测出的马达电压而生成所述控制信号；其中，所述电流偏移可基于活塞的位置变化而改变。
图3所示的线性压缩机控制装置的结构要素并非是必需的结构要素，也可实现具有更多的结构要素或更少的结构要素的线性压缩机控制装置。
以下，对各结构要素进行说明。
驱动部110可基于从控制部140施加的控制信号S_CON而生成马达驱动信号S_PWM，通过将马达驱动信号S_PWM施加给线性压缩机200而驱动所述线性压缩机200。
此时，所述马达驱动信号S_PWM可以是交流电压或交流电流的形态。
另外，所述驱动部110可包括反相器(inverter)或三端双向可控硅(triac)。
首先，参照图4A及图4B对包括反相器的驱动部110进行说明。
图4A是用于说明包括反相器的驱动部的动作的驱动部的例示图，图4B是示出用于说明包括反相器的驱动部的动作的生成驱动信号的过程的图。
如图4A所示，作为一例，所述驱动部110可包括全桥形态的反相器模块。
如图3A所示，全桥形态的反相器模块可包括四个开关元件(Q1至Q4)。并且，所述全桥形态的反相器模块还可包括与所述四个开关元件(Q1至Q4)分别并联连接的续流二极管(D1至D4)。
其中，所述开关元件(Q1至Q4)可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT，InsulatedGateBipolarTransistor)、金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET及双极面结型晶体管BJT中的至少一个元件。
另外，控制部140可将控制信号S_CON以通过脉宽调制(PWM，PulseWidthModulation)方式生成的电压控制信号形态输出给所述驱动部110。
对PWM方式进行详细的说明，如图4B所示，为了在压缩机COMP中流动正向(节点a→节点b)的电流，导通(turn-on)Q1及Q4且截止(turn-off)Q2及Q3。
并且，相反地，为了流动反向(节点b→节点a)的电流，截止Q1及Q4且导通Q2及Q3。
参照图4B，为了调制用于驱动线性压缩机的马达的控制信号S_CON的脉宽，需要提供有两个信号。其中一个可以是载波信号(carriersignal，Vc)，另一个可以是参考信号(referencesignal，Vr)。
此时，载波信号中可使用斩波，正弦波形态的参考信号可起到用于控制所述驱动部110的指令值的作用。
根据一实施例，所述参考信号可以是基于正弦表(sintable)而以恒定的频率输出的表电压(tablevoltage)。即，可以是周期性的离散时域中的正弦波波形。因此，控制部140可通过调节所述参考信号(referencesignal)的大小、模样及DC平均值(或是偏移值)来控制线性压缩机200。
因此，控制部140可生成控制信号S_CON，以在参考信号大于载波信号时导通开关元件，反之则截止开关元件。
其中，如果增大参考信号或电压指令值，参考信号的比载波信号大的部分将增大，从而增加开关元件的导通时间，由此，马达中施加的电压或电流的大小也将增大。
接着，参照图5对包括三端双向可控硅的驱动部110进行说明。
图5是利用三端双向可控硅的压缩机控制装置的结构图。
利用三端双向可控硅的压缩机控制装置是利用与冲程指令值对应的冲程电压，通过活塞的上下运动改变冲程而调节制冷能力的控制压缩机COMP的装置，如图5所示，可包括：电压检测部30，随着利用冲程电压而增大冲程，检测压缩机COMP中产生的电压；电流检测部20，随着利用冲程电压而增大冲程，检测压缩机COMP中施加的电流；微型计算机40，基于电压检测部30及电流检测部20中检测出的电压和电流计算冲程，将计算出的冲程与冲程指令值进行比较，并根据比较结果输出开关控制信号；以及，电路部10，根据微型计算机40的开关控制信号，利用交流电源约束三端双向可控硅Tr1，以向压缩机COMP施加冲程电压。
所述电流检测部20、所述电压检测部30及所述微型计算机40可由一个控制部(controller)的形态(或是单片(one-chip)化)实现，在此角度上，可将其认为是与本发明的一实施例的控制部140对应的结构要素。
对利用三端双向可控硅的压缩机控制装置的动作进行说明，首先，压缩机COMP利用与用户设定的冲程指令值对应的冲程电压使活塞进行直线运动，由此，冲程发生改变并可调节制冷能力。
另外，在微型计算机40的开关控制信号的作用下，电路部10的三端双向可控硅Tr1的导通周期变长，从而使冲程增大，此时，电压检测部30及电流检测部20分别检测压缩机COMP中产生的电压和电流，并将其施加给微型计算机40。
此时，微型计算机40利用所述电压检测部30和电流检测部20中检测出的电压和电流计算冲程，然后将计算出的冲程与冲程指令值进行比较，并根据比较结果输出开关控制信号。
即，如果计算出的冲程小于冲程指令值，所述微型计算机40可输出开关控制信号以使三端双向可控硅Tr1的导通周期变长，从而增大压缩机COMP中施加的冲程电压。
另外，本发明的一实施例的线性压缩机控制装置100的检测部120可检测与线性压缩机的马达相应的马达电流Im及马达电压Vm。
检测部120可包括：用于检测所述马达电流Im的电流检测部(未图示)及用于检测所述马达电压Vm电压检测部(未图示)。
电流检测部可根据线性压缩机200的负载或者采用所述线性压缩机200的冷冻系统(作为一例，冰箱)的负载检测所述线性压缩机的马达中施加的马达电流。马达电流Im可表示的是线性压缩机的马达中施加的电流，其可通过电流传感器、电流检测器等检测出。
并且，电压检测部可根据线性压缩机200的负载或者采用所述线性压缩机200的冷冻系统(作为一例，冰箱)的负载检测所述线性压缩机的马达的两端间施加的马达电压。马达电压Vm可表示的是线性压缩机的马达中施加的电压，其可通过电压传感器(可由电压差动放大器等构成)、电压检测器等检测出。
另外，本发明的一实施例的线性压缩机控制装置100的非对称电流生成部130在线性压缩机200的负载增加的情况下，即，要求有高制冷能力的情况下，可生成非对称马达电流，以将活塞的初始值朝下死点方向移动指定大小，从而增加最大制冷能力，或者，在因朝下死点方向移动的活塞超出冲程极限或结构性极限而向活塞施加有冲击的情况下，为了执行反向非对称控制而可生成非对称马达电流，以将活塞的初始值朝上死点方向电性地移动指定大小，从而防止活塞中施加的冲击。
在本说明书使用的术语中，“反向非对称控制”是与“非对称控制”所区分的术语，为了进行反向非对称控制而施加的电流偏移和为了进行非对称控制而施加的电流偏移可具有相互不同的符号，与之对应的活塞的初始值可以未利用电流偏移时(或是电流偏移为0的情况)的活塞初始值为中心而处于相互不同的方向。
图6是本发明的一实施例的非对称马达电流的生成概念图。
如图6所示，非对称电流生成部130可通过检测部120中检测出的马达电流Im中利用电流偏移I_offset而生成非对称马达电流Im_asym。
此时，非对称电流生成部130为了在所述检测出的马达电流Im中利用电流偏移I_offset，可利用加法器在所述检测出的马达电流Im中相加电流偏移I_offset，或者可利用减法器从中减去。其中，对于电流偏移I_offset的符号并没有特别的限定。
因此，非对称电流生成部130可包括生成电流偏移I_offset的电流偏移控制器CON_OFFSET。电流偏移控制器CON_OFFSET基于电流偏移并通过非对称控制来控制活塞推动量，也可称其为推回控制器(push-backcontroller)。
电流偏移控制器CON_OFFSET根据特定条件决定电流偏移I_offset，所述决定的电流偏移I_offset可传送给加法器或减法器。
其中，作为电流偏移控制器CON_OFFSET决定电流偏移I_offset的所述特定条件可包括：线性压缩机的负载、所述线性压缩机中施加的制冷能力指令值及线性压缩机的动作模式中的至少一个，并且，还可包括：用于反向非对称控制的以活塞的初始值为中心的冲程非对称率、马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果、检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果及检测出的上死点中的至少一个。
根据一实施例，所述电流偏移控制器CON_OFFSET将与所述特定条件对应的电流偏移I_offset值存储在查询表，当决定了所述特定条件或从外部(例如，冰箱的主控制器或冰箱微机)施加时，可利用所述查询表决定电流偏移I_offset值。
例如，电流偏移控制器CON_OFFSET在10至20watts的制冷能力运转区间可将所述电流偏移I_offset设定为0，以执行对称控制(对称控制模式)，而在200watts以上的制冷能力运转区间可将电流偏移I_offset设定为特定常数值，或者可设定为随着制冷能力的增大而差动增加的电流偏移值。
根据又一实施例，所述电流偏移控制器CON_OFFSET可通过根据所述特定条件累积地相加或减去预设定的大小的单位电流偏移，来逐渐地增加或减少。
图7A及图7B是示出本发明的一实施例的非对称马达电流的生成过程的例示图。
如前所述，非对称电流生成部130可通过在由检测部120检测出的马达电流Im中利用由电流偏移控制器CON_OFFSET决定的电流偏移I_offset来生成非对称马达电流Im_asym。
即，如图7A所示，电流偏移控制器CON_OFFSET可通过在检测出的交流波形的马达电流Im中减去直流波形的电流偏移I_offset来生成非对称马达电流Im_asym，或者，如图7B所示，电流偏移控制器CON_OFFSET可通过在检测出的交流波形的马达电流Im中相加直流波形的电流偏移I_offset来生成非对称马达电流Im_asym。
此时，电流偏移I_offset可以是指定大小的正或负的值。
由此，为了将活塞的初始值朝下死点方向移动，以使控制部140进行非对称控制，非对称电流生成部130可包括加法器，以将负的电流偏移I_offset相加给马达电流Im，或者可包括减法器，以将正的电流偏移I_offset从马达电流Im中减去，从而能够生成用于非对称控制的非对称马达电流Im_asym(参照图7A)。
并且，为了将活塞的初始值朝上死点方向移动，以使控制部140进行反向非对称控制，非对称电流生成部130可包括加法器，以将正的电流偏移I_offset相加给马达电流Im，或者可包括减法器，以将负的电流偏移I_offset从马达电流Im中减去，从而能够生成用于反向非对称控制的非对称马达电流Im_asym(参照图7B)。
即，控制部140可利用电流偏移而通过非结构性的电性控制来设定活塞的初始值。
所述电流偏移的大小越大，通过所述活塞的初始值朝上死点或下死点方向移动而可输出的最大制冷能力越大。
并且，所述电流偏移的大小越大，进行往复运动的活塞的平均位置(或是中心位置)可从未利用电流偏移的活塞的初始位置朝上死点或下死点方向移动。
具体而言，负的电流偏移的大小越大，非对称控制量增加(或是推动量增加)，由此，活塞的往复移动距离增加，从而使可输出的最大制冷能力增大。与此不同地，正的电流偏移的大小越大，反向非对称控制量增加(或是推动量减少)，由此，活塞超出冲程极限而无法移动，能够防止活塞所致的压缩机的冲击并提高耐久性，或者防止冲击所致的噪音的产生，进一步，能够减小用于弹性支撑活塞的弹簧的刚性或将弹簧去除，由此，能够实现低运转频率的运转，从而提高压缩机效率。
即，本发明的一实施例的线性压缩机的控制装置基于利用电流偏移生成的非对称马达电流而生成用于驱动压缩机的控制信号，以根据情况变更活塞的初始位置，从而扩大压缩机的极限制冷能力或提高压缩机的效率。
相反地，在控制部140执行反向非对称控制的情况下，活塞超出上死点为0的地点，导致活塞冲击吐出阀方向的缸筒的末端，但是通过一同利用后述的上死点控制方法，能够防止这样的情况发生。
并且，控制部140在执行反向非对称控制之前，首先减小冲程的大小，从而能够防止活塞冲击吐出阀方向的缸筒的末端。
图8是本发明的一实施例的对称控制、非对称控制及反向非对称控制的活塞的移动变化的例示图，图9A至9C是本发明的一实施例的对称控制、非对称控制、反向非对称控制的活塞的移动变化及马达电流的例示图。
如图8及图9A所示，与对称控制对应的活塞242根据时间而在缸筒241内以①至④的顺序沿着x1的路径进行往复运动。即，与对称控制对应的活塞242以未施加电流偏移的活塞的初始值为中心，按与吸入行程朝下死点方向移动的距离相同的大小，在压缩行程时朝上死点方向移动。
此时，通过非对称电流生成部130生成的马达电流i1可具有以零电流为基准对称的波形，可基于这样的对称马达电流i1而驱动压缩机。
但是，在进行对称控制时，根据压缩机负载或压缩机中施加的制冷能力指令值，马达电流的大小变大、冲程的大小增大时，因活塞的压缩行程所致的气体(gas)的冷凝作用，活塞242的推动量将可能会增加，并且，如果用于朝活塞242的运动方向弹性支承活塞242的弹簧的刚性低或弹簧被去除时，活塞242的推动量将增加，使朝下死点方向移动的活塞超出冲程极限或结构性极限，从而向活塞施加冲击。并且，当通过后述的非对称控制执行最大冲程运转时，在因如上所述的气体的冷凝作用、低刚性的弹簧等导致活塞的推动量增加的情况下，也使朝下死点方向移动活塞超出冲程极限或结构性极限，从而向活塞施加冲击。
因此，为了解决这样的问题，控制部140可根据反向非对称控制对线性压缩机进行控制。
如图8及图9B所示，与反向非对称控制对应的活塞242可根据时间在缸筒241内以①至④的顺序沿着x2的路径进行往复运动。即，可将活塞的初始值朝上死点方向移动，以防止因与对称控制或非对称控制对应的活塞242的推动量增加，使朝下死点方向移动的活塞超出冲程极限或结构性极限，进而向活塞施加冲击。
由此，如图7B所示，可通过将正的电流偏移I_offset相加给马达电流Im，或是将负的电流偏移I_offset从马达电流Im中减去而生成非对称马达电流Im_asym。
当然，如图7A所示，可减小非对称控制时相加的负的电流偏移I_offset的大小，或是减小被减去的正的电流偏移I_offset的大小。
但是，在进行反向非对称控制时，基于电流偏移I_offset的活塞的初始值朝上死点方向移动，使得通过活塞的吸入-压缩行程的移动距离的中间地点(mid-position或是平均地点)将可能与上死点靠近。
因此，在控制部140执行反向非对称控制的情况下，为了消除因活塞超出上死点为0的地点，导致活塞冲击吐出阀方向的缸筒的末端的问题，可一同利用后述的上死点控制方法，并且，控制部140在执行反向非对称控制之前，可首先减小冲程的大小。
并且，本发明的一实施例的线性压缩机控制装置100在需要有高制冷能力的运转区间或压缩机负载较大的高负载运转区域，为了增加活塞的推动量以使压缩机COMP确保最大压缩体积，从而执行最大冲程运转，如图8及图9C所示，与非对称控制对应的活塞242根据时间在缸筒241内以①至④的顺序x3的路径进行往复运动。即，为了增加活塞的推动量而进行最大冲程运转，可使活塞的初始值朝下死点方向移动。由此，如图7A所示，可通过将负的电流偏移I_offset相加给马达电流Im，或是将正的电流偏移I_offset从马达电流Im减去而生成非对称马达电流Im_asym。
另外，根据本发明的一实施例，控制部140可基于所述非对称马达电流Im_asym及压缩机中检测出的马达电压Vm，根据所述对称控制、非对称控制及反向非对称控制中的至少一个控制线性压缩机200。即，控制部140可基于所述非对称马达电流Im_asym及所述检测出的马达电压Vm而生成控制信号S_CON，并对驱动部110进行控制。
具体而言，控制部140可基于所述非对称马达电流Im_asym及所述检测出的马达电压Vm而检测冲程，并基于所述检测出的冲程而生成所述控制信号S_CON。由此，控制部140可将冲程指令值和所述检测出的冲程进行比较，并基于比较结果而生成所述控制信号S_CON。这样的压缩机控制方法可称为冲程控制方法，对此的说明与参照图1至图2所述的上文的内容重复，因此由其代替并省去详细的说明。
另外，根据本发明的又一实施例，控制部140可基于所述检测出的非对称马达电流Im_asym的相位或气弹簧常数而控制线性压缩机的输出功率。
具体而言，控制部140可检测所述非对称马达电流Im_asym的相位及所述检测出的冲程的相位的相位差，并可生成所述控制信号S_CON以基于所述相位差而控制线性压缩机的输出功率。这样的压缩机控制方法可称为基于相位差的压缩机功率控制方法。
并且，控制部140可基于所述检测出的非对称马达电流的相位或气弹簧常数而检测活塞的上死点，并基于所述检测出的上死点而控制线性压缩机200。
具体而言，控制部140可检测所述非对称马达电流Im_asym的相位及所述检测出的冲程的相位的相位差，基于所述相位差而检测所述线性压缩机的上死点，并基于所述检测出的上死点而生成所述控制信号S_CON。这样的压缩机控制方法可称为基于相位差的上死点控制方法。
此时，控制部140可基于所述相位差、所述非对称马达电流Im_asym、基于所述非对称马达电流Im_asym和检测出的马达电压Vm而计算出的冲程，来检测线性压缩机的压缩空间中吸入的气体(gas)的气弹簧常数Kgas。
控制部140可基于所述气弹簧常数Kgas而生成所述控制信号S_CON，以对所述线性压缩机的输出功率进行控制，或是可基于所述弹簧常数而检测所述线性压缩机的上死点，并基于所述检测出的上死点而生成所述控制信号S_CON。这样的压缩机控制方法可分为称为基于气弹簧常数的压缩机功率控制或上死点控制方法。
以下作为上死点控制方法的一例，参照图16对基于所述相位差或气弹簧常数的上死点控制方法进行说明。
图16是与冲程变化对应地示出每恒定周期检测出的相位差或气弹簧常数的图表。
首先，对基于相位差的上死点控制方法进行说明。其中，相位差可表示的是所述非对称马达电流Im_asym或检测出的马达电压Vm和冲程的相位差。
在所述相位差和冲程为同相位的情况下，随着活塞靠近上死点为0的地点，相位差的变化量将变大。即，越靠近上死点为0的地点，相位差变化量的斜率将急剧地变大。
在以谐振频率进行运转的情况下，在检测出上死点后，相位差将再次增大，而在以高于谐振频率的频率进行运转的情况下，在检测出上死点后，将可能会无法预测相位差的变化。
但是，如图16所示，控制部140可按每恒定周期检测相位差，从而检测出斜率急剧地变化的点。控制部140可将由此检测出的相位差设定为初始参考相位差，然后按恒定周期保持初始参考相位差时的斜率。其中，所述恒定周期可通常表示的是活塞的往复运动周期，但是也可通过用户等进行设定或变更。
控制部140将所述设定的参考相位差和当前周期的相位差进行比较。此时，如果参考相位差继续地变低，即使在上死点之后的无法预测的相位差的变化的情况下，可使所述参考相位差和上死点之后按每周期检测出的相位差之间的差可保持恒定值以上。此时，控制部140使所述差保持恒定值以上，并在达到恒定次数以上时，可将初始检测出的初始参考相位差检测为相位差拐点，并将所述相位差的拐点时的活塞的位置检测为上死点。
由此，所述控制部140可利用所述检测出的上死点向驱动部110输出控制信号S_CON。
由此，一实施例的线性压缩机的控制装置100可通过以上所述的方法基于非对称马达电流Im_asym及冲程之间的相位差而检测上死点，并基于所述检测出的上死点而控制所述线性压缩机200。
接着，对基于气弹簧常数的上死点控制方法进行说明。
在气弹簧常数和冲程为同相位的情况下，随着活塞靠近上死点为0的地点，气弹簧常数的变化量也将变大。即，越靠近上死点为0的地点，气弹簧常数变化量的斜率将急剧地变大。
在以谐振频率进行运转的情况下，在检测出上死点后，气弹簧常数将再次增加，而在以高于谐振频率的频进行运转的情况下，在检测出上死点后，将可能会无法预测气弹簧常数的变化。
但是，如图16所示，控制部140可按每恒定周期检测气弹簧常数，从而检测出斜率急剧地变化的点。控制部140可将由此检测出的气弹簧常数设定为初始参考常数，然后按每恒定周期保持初始参考常数时的斜率。其中，所述恒定周期可通常表示的是活塞的往复运动周期，但是也可通过用户等进行设定或变更。
控制部140将所述设定的参考常数和当前周期的气弹簧常数进行比较。此时，如果参考常数继续地变低，即使在上死点之后的无法预测的气弹簧常数的变化的情况下，可使所述参考常数和上死点之后按每周期检测出的气弹簧常数之间的差保持恒定值以上。此时，所述控制部140使所述差保持恒定值以上，并在达到恒定次数以上时，可将初始检测出的初始参考常数检测为气弹簧常数的拐点，并将所述气弹簧常数的拐点时的活塞的位置检测为上死点。
由此，所述控制部140可利用所述检测出的上死点向驱动部110输出控制信号S_CON。
由此，一实施例的线性压缩机的控制装置100可通过以上所述的方法基于气弹簧常数而检测上死点，并基于所述检测出的上死点而控制所述线性压缩机200。
另外，对计算气弹簧常数的方法进行说明，通常通过线性马达进行往复直线运动的活塞上设置有至少一个弹簧，用于在运动方向上弹性支承所述活塞。
具体而言，作为机械弹簧(mechanicalspring)的一种的盘簧设置在密闭容器及缸筒，用于在活塞的运动方向上弹性支承所述活塞，压缩空间中吸入的气体(作为一例，制冷剂)也将作用为气弹簧(gasspring)。
此时，盘簧具有恒定的机械弹簧常数(mechanicalspringconstant；Km)，气弹簧具有根据负载而变化的气弹簧常数(gasspringConstant；Kgas)。
可基于机械弹簧常数Km及气弹簧常数Kgas而决定线性压缩机的固有频率fn。
根据一实施例，控制部140可根据线性压缩机的负载而计算气弹簧常数。
具体而言，控制部140可基于通过检测部120检测出的马达电流Im中利用电流偏移I_offset而得的非对称马达电流Im_asym、基于所述非对称马达电流Im_asym和检测出的马达电压Vm而计算出的冲程、基于所述非对称马达电流Im_asym和冲程的相位差，来计算气弹簧常数Kgas。
具体而言，气弹簧常数Kgas可通过下述数学式2的公式计算出。
[数学式2]
K g a s = ( α | I ( j ω ) X ( j ω ) | c o s ( θ i , x ) + Mω 2 - K m
其中，α表示马达常数或反电动势常数，ω表示运转频率，Km表示机械弹簧常数，Kgas表示气弹簧常数，M表示活塞的质量，|I(jω)|表示单周期电流峰值，|X(jω)|表示单周期冲程峰值。
控制部140将所述气弹簧常数中变化大的气弹簧常数设定为初始参考常数，随着周期的反复而从初始参考常数中设定参考常数。其中，所述参考常数随着所述恒定周期的反复，可减小所述初始参考常数时的变化量。
图17是本发明的又一实施例的线性压缩机控制装置的结构图。
图17所示的线性压缩机控制装置是基于相位差乃至气弹簧常数的基于上死点控制乃至压缩机功率控制方法的线性压缩机控制装置的结构图，一实施例的线性压缩机控制装置可包括：冲程计算单元、冲程相位检测单元、马达电流相位检测单元、冲程峰值检测单元、马达电流峰值检测单元、相位差计算单元、气弹簧常数计算单元(Kgas计算单元)及副控制器(SUB-CONTROLLER)。
图17所示的控制装置的结构要素并非是必需的结构要素，也可实现具有更多的结构要素或更少的结构要素的压缩机控制装置。
以上所述的结构要素可由作为一个结构要素的控制部实现。并且，可由单片(on-chip)化的微型计算机(微机)及微处理器实现。
以下，对各结构要素进行说明，检测部120可检测线性压缩机COMP的马达电流及/或马达电压。
非对称电流生成部130可在所述检测出的马达电流中利用电流偏移而生成非对称马达电流。
冲程计算单元151可基于所述检测出的非对称马达电流及马达电压而计算冲程。
冲程相位检测单元152可检测所述计算出的冲程的相位。
马达电流相位检测单元153检测所述检测出的非对称马达电流的相位。
相位差计算单元154可计算所述计算出的冲程的相位及所述检测出的非对称马达电流的相位的差，以检测所述冲程及所述非对称马达电流的相位差。
冲程峰值检测单元155及马达电流峰值检测单元156分别为了检测气弹簧常数，分别起到检测冲程峰值及非对称马达电流峰值的作用。
气弹簧常数计算单元(Kgas计算单元)157起到基于所述相位差、所述冲程峰值及非对称马达电流峰值而计算气弹簧常数Kgas的作用。
此时，所述气弹簧常数计算单元(Kgas计算单元)157可利用所述数学式2计算所述气弹簧常数Kgas。
副控制器(SUB-CONTROLLER)158起到基于所述相位差及气弹簧常数中的至少一个而控制驱动部110(作为一例，反相器(INVERTER))，以对线性压缩机COMP进行控制的作用。具体而言，所述副控制器(SUB-CONTROLLER)158可向反相器110施加基于所述相位差及气弹簧常数中的至少一个而调制的PWM信号(电压控制信号，s_con)。
所述副控制器(SUB-CONTROLLER)158可由独立的微型计算机(微机)及微处理器实现。
所述副控制器(SUB-CONTROLLER)158可基于位于DC-DC转换器(未图示)和反相器之间的作为直流侧电容器(DCLINKCAPACITOR)的电压的DCLINK电压而控制所述DC-DC转换器和反相器。
另外，根据本发明的一实施例，所述副控制器(SUB-CONTROLLER)在未设有与所述线性压缩机COMP连接的电容器(或是AC电容器)的情况下，可基于虚拟电容器执行谐振运转。
此时，所述副控制器(SUB-CONTROLLER)158可从非对称电流生成部130接收非对称马达电流，并执行用于实现虚拟电容器的电容器电压计算过程。
对于虚拟电容器的详细的说明将后述。
第二实施例
本实施例可通过前述或后述的实施例包括的结构或步骤的一部分或其组合来实现，以下为了明确针对本实施例的说明，重复的部分可由其代替并省去详细的说明。
本实施例的线性压缩机的控制装置可包括：驱动部110，基于控制信号而驱动线性压缩机，检测部120，检测所述线性压缩机的马达电流及/或马达电压，非对称电流生成部130，通过在所述检测出的马达电流中利用电流偏移而生成非对称马达电流，以及，控制部140，基于所述非对称马达电流及/或所述检测出的马达电压而生成所述控制信号；其中，所述电流偏移可基于活塞的位置变化而改变。
本发明的一实施例的电流偏移可基于以活塞的初始值为中心的冲程非对称率而决定。
如图10所示，作为一例示出根据时间在缸筒241内进行往复运动的活塞242的位置或移动变化量的图表。
冲程可以是以活塞的初始值为中心对称，但是当根据压缩机负载或根据压缩机中施加的制冷能力指令值而马达电流的大小变大，并且冲程的大小增加时，因活塞的压缩行程所致的气体(gas)的冷凝作用，活塞242的推动量将可能会增加，并且，如果用于朝活塞242的运动方向弹性支承活塞242的弹簧的刚性低或弹簧被去除时，活塞242的推动量将可能会增加。
由此，如图10所示，以活塞的初始值为中心的冲程可能会是非对称。即，朝上死点方向的活塞移动量A和朝下死点方向的活塞的移动量B可能会相互不同。
因此，非对称电流生成部130可基于冲程非对称率而决定电流偏移，以增加活塞242的推动量而使压缩机确保最大压缩体积并执行最大冲程运转，或是防止因活塞242的推动量增加导致朝下死点方向移动的活塞超出冲程极限或结构性极限。
根据一实施例，为了扩大压缩机的制冷能力，在通过冲程控制方法或上死点控制方法控制压缩机的情况下，如果非对称电流生成部130或控制部140计算出的冲程非对称率小于预设定的目标非对称率，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝下死点方向移动。由此，在非对称电流生成部130包括加法器的情况下，可减小电流偏移I_offset的大小，或增大负的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为负，在非对称电流生成部130包括减法器的情况下，可减小负的电流偏移I_offset的大小，或增大正的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为正。
并且，为了防止向活塞242施加冲击，在通过冲程控制方法或上死点控制方法控制压缩机的情况下，如果非对称电流生成部130或控制部140计算出的冲程非对称率大于预设定的目标非对称率，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝上死点方向移动。由此，在非对称电流生成部130包括加法器的情况下，可增大正的电流偏移I_offset的大小，或减小负的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为正，在非对称电流生成部130包括减法器的情况下，可增大负的电流偏移I_offset的大小，或减小正的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为负。
参照附图再进行说明，如图15C所示，首先，非对称电流生成部130或控制部140计算冲程非对称率，并将计算出的冲程非对称率和预设定的目标非对称率进行比较(步骤S131)。
此时，如果所述计算出的冲程非对称率小于预设定的目标非对称率，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝下死点方向移动(步骤S133)。
并且，为了防止向活塞242施加冲击，在通过冲程控制方法或上死点控制方法控制压缩机的情况下，如果非对称电流生成部130或控制部140计算出的冲程非对称率大于预设定的目标非对称率，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝上死点方向移动(步骤S132)。
另外，作为计算冲程的非对称率的方法的一例，可基于将A(或是B)除以B(或是A)的值计算，或是基于将冲程波形的最大值除以实际值(rms)的峰值系数(crestfactor)计算冲程的非对称率，但是本发明并不限定于此，可通过公知的各种方法进行计算。
并且，如图11所示，冲程的非对称率随着压缩机的负载或压缩机中施加的制冷能力指令值增加而呈现出增加的趋势。因此，无需通过前述的方法直接计算冲程的非对称率，也能够利用压缩机的负载或压缩机中施加的制冷能力指令值间接地计算，因此，非对称电流生成部130或控制部140可基于所述压缩机的负载或压缩机中施加的制冷能力指令值而改变电流偏移。
另外，本发明的又一实施例的电流偏移可基于马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果而决定。
将检测部120中检测出的马达电流和预设定的马达电流极限值进行比较，如果所述检测出的马达电流大于所述预设定的马达电流极限值，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝上死点方向移动。由此，在非对称电流生成部130包括加法器的情况下，可增大正的电流偏移I_offset的大小，或减小负的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为正，在非对称电流生成部130包括减法器的情况下，可增大负的电流偏移I_offset的大小，或减小正的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为负。
并且，如果所述检测出的马达电流小于所述预设定的马达电流极限值，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝下死点方向移动。由此，在非对称电流生成部130包括加法器的情况下，可减小正的电流偏移I_offset的大小，或增大负的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为负，在非对称电流生成部130包括减法器的情况下，可减小负的电流偏移I_offset的大小，或增大正的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为正。
其中，可将所述预设定的马达电流极限值中减去预设定的电流变化量的值与所述检测出的马达电流进行比较。由此，如果所述检测出的马达电流小于所述预设定的马达电流极限值中减去预设定的电流变化量的值，如前所述，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝下死点方向移动，与此不同地，如果所述检测出的马达电流大于所述预设定的马达电流极限值中减去预设定的电流变化量的值，则可不改变电流偏移而保持当前电流偏移。
如上所述，通过利用非对称电流生成部130或控制部140检测出的马达电流而改变电流偏移，以使压缩机确保最大压缩体积并执行最大冲程运转，并且可防止活塞超出冲程极限或结构性极限。
参照附图再进行说明，如图15A所示，首先，检测部120检测马达电流，非对称电流生成部130或控制部140将所述检测出的马达电流和预设定的马达电流极限值进行比较(步骤S111)。
此时，如果所述检测出的马达电流大于所述预设定的马达电流极限值，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝上死点方向移动(步骤S112)。并且，如果所述检测出的马达电流小于所述预设定的马达电流极限值，所述非对称电流生成部130或控制部140可将所述预设定的马达电流极限值中减去预设定的电流变化量的值与所述检测出的马达电流进行比较(步骤S113)。
由此，如果所述检测出的马达电流小于所述预设定的马达电流极限值中减去预设定的电流变化量的值，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝下死点方向移动(步骤S114)。
并且，如果所述检测出的马达电流大于所述预设定的马达电流极限值中减去预设定的电流变化量的值，则可不改变电流偏移而保持当前电流偏移(步骤S115)。
另外，本发明的又一实施例的电流偏移可基于检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果而决定。
可通过控制部140将根据数学式1的公式计算出的冲程和预设定的冲程极限值进行比较，如果所述计算出的冲程大于所述预设定的冲程极限值，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝上死点方向移动。由此，在非对称电流生成部130包括加法器的情况下，可增大正的电流偏移I_offset的大小，或减小负的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为正，在非对称电流生成部130包括减法器的情况下，可增大负的电流偏移I_offset的大小，或减小正的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为负。
并且，如果所述计算出的冲程小于所述预设定的冲程极限值，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝下死点方向移动。由此，在非对称电流生成部130包括加法器的情况下，可减小正的电流偏移I_offset的大小，或增大负的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为负，在非对称电流生成部130包括减法器的情况下，可减小负的电流偏移I_offset的大小，或增大正的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为正。
其中，可将所述预设定的冲程极限值中减去预设定的冲程变化量的值与所述计算出的冲程进行比较。由此，如果所述计算出的冲程小于所述预设定的冲程极限值中减去预设定的冲程变化量的值，如前所述，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝下死点方向移动，与此不同地，如果所述检测出的冲程大于所述预设定的冲程极限值中减去预设定的冲程变化量的值，则可不改变电流偏移而保持当前电流偏移。
如上所述，通过利用非对称电流生成部130或控制部140计算出的冲程来改变电流偏移，以使压缩机确保最大压缩体积并执行最大冲程运转，并且可防止活塞超出冲程极限或结构性极限。
参照附图再进行说明，如图15B所示，首先，通过控制部140根据数学式1的公式计算冲程，非对称电流生成部130或控制部140将所述计算出的冲程和预设定的冲程极限值进行比较(步骤S121)。
此时，如果所述计算出的冲程大于预设定的冲程极限值，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝上死点方向移动(步骤S122)。并且，如果所述计算出的冲程小于预设定的冲程极限值，则所述非对称电流生成部130或控制部140可将所述预设定的冲程极限值中减去预设定的冲程变化量的值与所述计算出的冲程进行比较(步骤S123)。
由此，如果所述计算出的冲程小于所述预设定的冲程极限值中减去预设定的冲程变化量的值，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝下死点方向移动(步骤S124)
与此不同地，如果所述检测出的冲程大于所述预设定的冲程极限值中减去预设定的冲程变化量的值，则可不改变电流偏移而保持当前电流偏移(步骤S125)。
另外，本发明的又一实施例的电流偏移可基于检测出的上死点而决定。
控制部140可根据一实施例而检测所述非对称马达电流Im_asym的相位及所述检测出的冲程的相位的相位差，并可基于所述相位差而检测所述线性压缩机的上死点，非对称电流生成部130可改变电流偏移以使这样检测出的上死点达到0。
作为一例，如果所述计算出的上死点大于0，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝上死点方向移动。由此，在非对称电流生成部130包括加法器的情况下，可增大正的电流偏移I_offset的大小，或减小负的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为正，在非对称电流生成部130包括减法器的情况下，可增大负的电流偏移I_offset的大小，或减小正的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为负。
并且，如果所述计算出的上死点小于0，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝下死点方向移动。由此，在非对称电流生成部130包括加法器的情况下，可减小正的电流偏移I_offset的大小，或增大负的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为负，在非对称电流生成部130包括减法器的情况下，可减小负的电流偏移I_offset的大小，或增大正的电流偏移I_offset的大小，或将电流偏移I_offset的符号变更为正。
如上所述，通过利用非对称电流生成部130或控制部140检测出的上死点而改变电流偏移，以使压缩机确保最大压缩体积并执行最大冲程运转，并且在防止活塞超出冲程极限或结构性极限的同时，在用于弹性支承活塞的弹簧的刚性低或未设有弹簧的情况下，可防止活塞冲击吐出阀方向的缸筒的末端。
参照附图再进行说明，如图15D所示，首先，控制部140根据一实施例可检测所述非对称马达电流Im_asym的相位及所述检测出的冲程的相位的相位差，并可基于所述相位差而检测所述线性压缩机的上死点，非对称电流生成部130可改变电流偏移以使这样检测出的上死点达到0(步骤S141)。
由此，如果所述计算出的上死点大于0，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝上死点方向移动(步骤S142)。
并且，如果所述计算出的上死点小于0，可改变电流偏移以使活塞的初始值朝下死点方向移动(步骤S143)。
另外，如图14所示，可根据制冷能力而示出本发明的一实施例的基于反向非对称控制的压缩机的效率。
其中，图14所示的图表的横轴(x轴)表示制冷能力，其可以是制冷能力比(CCR，CoolingCapacityRatio)，纵轴(y轴)表示压缩机效率，其可以是能量效率比(EER，EnergyEfficiencyRatio)。
可以发现基于反向非对称控制的压缩机效率得到提高，特别是，可以发现CCR30％至60％区间的低/中制冷能力区间的压缩机效率得到提高。
可从图13所示的与运转频率对应的阀效率中预想出这样的效果。
如图13所示，在运转频率越低时，阀效率则越高，因此，为了提高阀效率，需要进行低频率运转，可通过在弹性支承活塞的弹簧中使用低刚性弹簧来实现低频率运转。
由此，本发明的一实施例的控制部140可通过执行反向非对称控制，以使使用低刚性弹簧的压缩机中防止活塞超出结构性极限而朝下死点方向冲撞，并且可实现最大冲程运转，从而能够确保最大制冷能力，并且还能够提高压缩机效率。
第三实施例
本实施例可通过前述或后述的实施例包括的结构或步骤的一部分或其组合来实现，以下为了明确针对本实施例的说明，重复的部分可由其代替并省去详细的说明。
根据本实施例，非对称电流生成部130在马达电流中利用的电流偏移可根据所述线性压缩机的动作模式而变化。
此时，所述动作模式可以是对称控制模式、非对称控制模式及反向非对称控制模式中的至少一个。
作为一例，对称控制模式是用于提高效率的模式，可以看作为高效率模式。并且，对称控制模式是与所述非对称控制模式相比相对地执行低负载或低制冷能力运转的模式，可以看作为低负载或低制冷能力模式。
此外，非对称控制模式是用于增大输出的模式，可以看作为高输出模式。并且，非对称控制模式是与所述对称控制模式相比相对地执行高负载或高制冷能力运转的模式，可以看作为高负载或高制冷能力模式。
此外，反向非对称控制模式是用于防止活塞或压缩机的冲击并进行最大冲程运转，以最大地确保制冷能力的模式。反向非对称控制模式也是与对称控制模式相比执行高负载或高制冷能力运转的模式，但是与非对称控制模式相比，在执行高负载或高制冷能力运转时，可在不发生活塞所致的冲击的情况下进行最大冲程运转，因此也可看作为过负载或过制冷能力模式。
与压缩机负载的大小对应的按不同的动作模式对冲程进行了图示化，如图12所示。
图12是示出与压缩机负载的大小对应的按不同动作模式的冲程的图。
在压缩机负载为低负载或制冷能力指令值为低制冷能力的情况下，控制部140可控制压缩机以冲程控制方法在对称控制模式下进行动作，在此情况下，如图12所示，通过在x11范围内改变冲程而可改变制冷能力。此时，x11范围表示的是从压缩行程时活塞的位置到吸入行程活塞的位置，其可以是从上死点超出0的地点到第一下死点①以下的地点。
并且，在压缩机负载为低负载或制冷能力指令值为低制冷能力的情况下，控制部140可控制压缩机以上死点控制方法在对称控制模式下进行动作，在此情况下，如图12所示，可在x12范围实现冲程。此时，x12范围表示的是从压缩行程时活塞的位置到吸入行程时活塞的位置，其可以是从上死点为0的地点到第一下死点①。基于上死点控制方法的活塞的行程距离是比x11长的x12，在低负载或低制冷能力的情况下，在对称控制模式下进行动作的压缩机可执行最大冲程运转。
并且，在压缩机负载为低负载或制冷能力指令值为低制冷能力的情况下，控制部140可控制压缩机在非对称控制模式下进行动作，以实现最大冲程运转，在此情况下，如图12所示，可在x13范围实现冲程。此时，x13范围是比所述x12范围增加Δx1大小的范围，其可以是从上死点为0的地点到第三下死点③。由此，与在对称控制模式下进行动作的压缩机相比能够扩大制冷能力。
另外，在压缩机负载为高负载或制冷能力指令值为高制冷能力的情况下，控制部140可控制压缩机以冲程控制方法在对称控制模式下进行动作，为了根据压缩机负载或制冷能力指令值而扩大压缩机的输出，可增加冲程。即，如图12所示，将吸入行程时活塞的位置比第一下死点①更朝下死点方向移动，使在x21范围内改变冲程，从而能够改变制冷能力。此时，x21范围表示的是从压缩行程时活塞的位置到吸入行程时活塞的位置，其可以是从上死点超过0的地点到第二下死点②以下的地点。
并且，在压缩机负载为高负载或制冷能力指令值为高制冷能力的情况下，控制部140可控制压缩机以上死点控制方法在对称控制模式下进行动作，在此情况下，如图12所示，可在x22范围实现冲程。此时，x22范围表示的是从压缩行程时活塞的位置到吸入行程时活塞的位置，其可以是上死点为0的地点到第二下死点②。基于上死点控制方法的活塞的行程距离是比x21长的x22，在高负载或高制冷能力的情况下，在对称控制模式下进行动作的压缩机可执行最大冲程运转。
并且，在压缩机负载为高负载或制冷能力指令值为高制冷能力的情况下，控制部140可控制压缩机在非对称控制模式下进行动作，以实现最大冲程运转，在此情况下，如图12所示，可在x23范围实现冲程。此时，x23范围是比所述x22范围增加Δx2大小的范围，其可以是从上死点为0的地点到第三下死点③。由此，与在对称控制模式下进行动作的压缩机相比可扩大输出制冷能力。
另外，在压缩机负载为过负载或制冷能力指令值为过制冷能力的情况下，控制部140可控制压缩机以上死点控制方法在对称控制模式或非对称控制模式下进行动作，但是，在用于弹性支承活塞的弹簧的刚性低或未设有弹簧的情况下，在吸入行程时，活塞可能会超出第三下死点③而发生冲击。此时，第三下死点③可以是缸筒内的活塞可移动的结构性极限或冲程极限。
因此，为了在不发生活塞的冲击的情况下在x31范围实现冲程，控制部140可控制压缩机在反向非对称控制模式下进行动作。即，可通过非对称控制减少因活塞超出结构性极限值而可移动的距离Δx3的大小。
此时，对称控制模式、非对称控制模式及反向非对称控制模式相互间的动作模式转换并不限定之前的动作模式为何种控制模式，但是，为了在非对称控制模式或反向非对称控制模式下确保最大压缩体积以执行最大冲程运转，并且决定用于防止活塞超出冲程极限或结构性极限的下死点，所述非对称控制模式或反向非对称控制模式之前的动作模式可以是反向非对称控制模式或非对称控制模式。
作为一例，本发明的一实施例的压缩机在平时以对称控制模式进行驱动，随后在负载增加或制冷能力指令值要求有高制冷能力的情况下，可以非对称控制模式或反向非对称控制模式进行驱动，但是，在用于弹性支承活塞的弹簧为低刚性或未设有弹簧的情况下，为了防止活塞超出冲程极限而发生的冲撞，优选地首先以反向非对称控制模式进行驱动，接着，在基于上死点控制方法的运转状态下，以用于朝下死点方向增加冲程的非对称控制模式进行最大冲程运转。
另外，如前所述，所述压缩机的动作模式可基于压缩机的负载或压缩机中施加的制冷能力指令值而决定。
特别是，所述动作模式中的非对称控制模式和反向非对称控制模式除了所述压缩机的负载或压缩机中施加的制冷能力指令值以外，还可基于以活塞的初始值为中心的冲程非对称率、马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果、检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果及检测出的上死点中的至少一个而决定。
在所述动作模式为对称控制模式的情况下，控制部140可将所述电流偏移设定为0，在所述动作模式为非对称控制模式或反向非对称控制模式的情况下，控制部140可将所述电流偏移设定为0以外的值。此时，非对称控制模式时的电流偏移和反向非对称控制模式时的电流偏移的符号可以相反。
此时，电流偏移的值可基于所述线性压缩机的负载、所述线性压缩机中施加的制冷能力指令值、以活塞的初始值为中心的冲程非对称率、马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果、检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果及检测出的上死点中的至少一个而设定，或是通过相加或减去指定大小的单位电流偏移而设定。
其中，所述线性压缩机的负载可基于线性压缩机中施加的电流和冲程的相位差的绝对值、所述线性压缩机的外气温度、所述线性压缩机的室内温度及冷冻循环内的冷凝器及蒸发器的温度中的至少一个而检测。并且，所述制冷能力指令值可通过冰箱的主控制器而生成，或可根据压缩机的负载而设定。
图18是基于本发明的一实施例的动作模式而设定电流偏移的方法的流程图。
如图18所示，首先，控制部140可判断线性压缩机200的动作模式(步骤S210)。
由此，控制部140在所述动作模式被设定为对称控制模式的情况下，可将电流偏移I_offset设定为0(步骤S220)。
并且，控制部140在所述动作模式被设定为非对称控制模式或反向非对称控制模式的情况下，可将电流偏移I_offset设定为0以外的指定值(S230)。
其中，所述0以外的指定值可基于压缩机的负载、压缩机中施加的制冷能力指令值、以活塞的初始值为中心的冲程非对称率、马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果、检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果及检测出的上死点中的至少一个而设定，或可通过相加或减去指定大小的单位电流偏移而设定。
所述动作模式可通过控制部140或冰箱的主控制器(冰箱微机)以多种方式进行设定，如前所述，所述动作模式可基于压缩机的负载、压缩机中施加的制冷能力指令值、以活塞的初始值为中心的冲程非对称率、马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果、检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果及检测出的上死点中的至少一个而设定。
作为一例，控制部140或冰箱的主控制器在压缩机的负载小于第一参考负载或第一参考制冷能力指令值(例如150watts)的情况下，可将动作模式设定为对称控制模式，在所述压缩机的负载大于所述第一参考负载或所述第一参考制冷能力指令值(例如150watts)的情况下，可将所述动作模式设定为非对称控制模式或反向非对称控制模式。
前述的电流偏移I_offset可通过控制部140进行设定，以使非对称电流生成部130基于所述电流偏移而生成非对称马达电流。
与此不同地，所述电流偏移I_offset可通过非对称电流生成部130进行设定，以使非对称电流生成部130生成非对称马达电流。例如，当所述控制部140将所述检测出的负载值传送给所述非对称电流生成部130时，所述非对称电流生成部130可利用存储有与负载对应的电流偏移设定值的表而决定或设定与所述检测出的负载相应的电流偏移I_offset。
另外，本发明的一实施例的线性压缩机控制装置100可基于马达常数(或是反电动势常数)α而计算电流偏移I_offset。
并且，基于所述电流偏移I_offset的活塞推动量Pushioffset[mm]可通过以下数学式3表示。
[数学式3]
Push i o f f s e t = α × I o f f s e t K s p r i n g
其中，α[N/ADC]表示马达常数或反电动势常数，Ioffset[ADC]表示电流偏移，Kspring[N/mm]表示弹簧常数。
即，如所述数学式3所示，活塞的推动量可与和压缩机的马达相应的马达常数及所述电流偏移成正比，与在活塞的运动方向上弹性支承活塞的弹簧的弹簧常数成反比。
因此，为了提高非对称马达控制的准确性，如果决定了所目标的推动量，可通过跟踪与压缩机运转对应的马达常数α来决定更加准确的电流偏移(Ioffset)。
所述马达常数α可基于所述冲程、所述马达电流Im或所述非对称马达电流Im_asym而检测。
因此，控制部140可基于所述冲程、所述马达电流Im或所述非对称马达电流Im_asym而检测或跟踪所述马达常数α，从而设定所述电流偏移(Ioffset)。
通过马达常数的跟踪乃至检测实现用于控制准确的活塞推动量的电流偏移设定，因此能够实现准确的非对称马达控制。
第四实施例
本实施例可通过前述或后述的实施例包括的结构或步骤的一部分或其组合来实现，以下为了明确针对本实施例的说明，重复的部分可由其代替并省去详细的说明。
本实施例涉及采用有虚拟电容器的执行非对称马达控制的压缩机控制装置及控制方法，本实施例的线性压缩机的控制装置可以是基于与马达对应的电感器及虚拟电容器而进行谐振运转的谐振型压缩机。
由此，本发明的一实施例的控制部140通过将非对称马达电流进行积分，在所述积分的值乘以特定常数值以计算电容器电压，并基于所述计算出的电容器电压而生成所述控制信号，能够实现乃至执行所述虚拟电容器功能。
此时，控制部140生成的所述控制信号可以是以脉宽调制(PWM，PulseWidthModulation)方式生成的电压控制信号，所述控制部140可基于所述计算出的电容器电压而生成所述电压控制信号。
并且，控制部140可通过在用于调节所述电压控制信号的脉冲宽度的正弦波形态的PWM参考信号中减去所述计算出的电容器电压而生成变更的PWM参考信号，并基于所述变更的PWM参考信号而生成所述电压控制信号。
并且，所述虚拟电容器的电容(capacitance)可与所述特定常数成反比。
本实施例的虚拟电容器(virtualcapacitormodulation)可表示将物理上存在的电容器电压在微机(micom)、控制器或控制部140上以软件方式来实现。
例如，参照图17，副控制器(SUB-CONTROLLER)可基于所述非对称马达电流Im_asym而将实际电容器以软件方式实现虚拟电容器功能。
因此，在基于所述虚拟电容器的马达控制中，即使不存在有以往以物理上存在的电容器，也能够使其具有与以往相同的控制性能。
通常，线性压缩机可以是基于与马达相对应的电感器及与所述马达连接的电容器(AC电容器)而进行谐振运转的谐振型压缩机。
但是，根据本实施例，将与马达连接的实际存在的电容器(AC电容器)去除，控制部140可以软件方式来实现与物理上的电容器相对应的电容器。
图19是本发明的一实施例的虚拟电容器控制的基本概念图。
如图19所示，本发明的一实施例的控制部140可包括：虚拟电容器142及控制器141。
所述虚拟电容器142可包括：积分器，对检测出的马达电流进行积分；以及，乘法器，对被所述积分器积分的值乘以特定常数。
所述特定常数可以是与目标的虚拟电容器的电容的倒数相应的值，或可根据计算方式而变动。但是，所述特定常数可以处于与所述虚拟电容器的电容成反比的关系。
根据本实施例，将非对称马达电流Im_asym进行积分的值乘以所述特定常数的值可以是作为所述虚拟电容器的输出电压的虚拟电容器电压(Vcap)。
由此，本实施例的控制器141可将用于生成所述控制信号S_CON的参考电压Vref中减去所述虚拟电容器电压(Vcap)而得的电压(Vref-Vcap)生成为新的参考电压。
在以前述的PWM方式生成所述控制信号的情况下，所述参考电压Vref可与图4B所示的参考信号Vr相对应。
图20是在频域中示出本发明的一实施例的虚拟电容器的结构图。
如图20所示，所述虚拟电容器142可包括用于执行积分功能的低通滤波器(LPF，LowPassFilter)及用于乘以特定常数(RC/Cr)的结构要素。其中，RC是将与所述低通滤波器的截止频率(或是时间常数)相关的电阻值及电容相乘的值，Cr是所目标的虚拟电容器的电容值。
在根据本实施例而采用虚拟电容器并执行非对称马达控制的情况下，可在通常进行谐振运转的线性压缩机中去除与马达连接的AC电容器，并可对于为进行非对称控制而检测出的马达电流Im中容易地利用电流偏移。即，当存在有与马达连接的AC电容器时，仅使马达的电流成分中的交流成分通过，因此，通过采用虚拟电容器142来代替实际的AC电容器，能够容易地利用作为直流成分的电流偏移I_offset。
并且，通过采用虚拟电容器142并根据运转频率而进行LC谐振(电性谐振)运转，可实现不稳定区域中的控制。即，在运转频率以LC谐振频率为基准而变化的情况下，如果运转频率远大于或远小于LC谐振频率，线性压缩机可能会根据施加电压而进入输出变得不稳定的不稳定控制区域。但是，在本实施例的压缩机控制装置中，通过执行虚拟电容器142功能，根据运转频率而一同调节LC谐振频率，从而能够控制所述线性压缩机不在不稳定控制区域进行动作。
并且，通过采用虚拟电容器142可实现高效率的压缩机控制。具体而言，通常的线性压缩机可具有由弹簧常数及压缩机内的可动构件或移动构件的质量等决定的机械性谐振频率及基于与压缩机马达相对应的电感器及与压缩机马达连接的AC电容器的电性谐振频率。
为了实现高效率的压缩机控制，理想情况下压缩机的运转频率、所述机械性谐振频率及所述电性频率相同为佳。
但是，在通常的线性压缩机的情况下，随着压缩机运转中的机械性谐振频率或运转频率的变化，不易调节所述AC电容器的电容，因此存在有不易实现高效率的压缩机控制的问题。
在本实施例的压缩机控制装置中，控制为使压缩机的运转频率跟踪所述机械性谐振频率，其中去除AC电容器而由虚拟电容器142来代替，在进行运转中，通过与机械性谐振频率变化所致的运转频率变化相对应地调节虚拟电容器142的电容，能够进行高效率的压缩机控制。
其中，机械性谐振频率可表示的是MK谐振频率，MK谐振频率可通过由活塞和永久磁铁构成的移动构件的质量(mass：M)和用于支承其的弹簧的弹簧常数(springconstant：K)进行定义。
移动构件相对于由缸筒和定子构成的固定构件，以直线运动方向为基准在两侧被机械弹簧支承，因此，控制部140可计算出由移动构件的质量(mass：M)和用于支承其的弹簧的弹簧常数(springconstant：K)定义的M-K谐振频率。
并且，控制部140可通过控制所述驱动部110，使线性马达中施加的电源频率(或是驱动频率，在压缩机马达角度上是运转频率)跟踪M-K谐振频率，从而能够最优化线性压缩机的效率。
但是，为了确保对于线性压缩机的效率的最优性，使基于与线性马达相对应的电感器及所述线性马达中包括或与之连接的电容器(或是AC电容器)的电性谐振频率跟踪所述运转频率为佳。
但是，对于所述线性马达中包括或与之连接的物理上的电容器，存在有不易调节或控制电容的问题。
因此，根据本实施例，将虚拟电容器采用于线性压缩机控制，使在所述运转频率与所述机械性谐振频率相对应地变动的情况下，可控制为通过调节所述虚拟电容器的电容而使所述电性谐振频率跟踪所述运转频率。
即，根据本发明的一实施例，控制部140控制线性压缩机的运转频率跟踪所述线性压缩机的机械性谐振频率，在所述线性压缩机的运转中，如果因所述机械性谐振频率变动而所述运转频率被调节，可调节所述特定常数使基于与马达相对应的电感器及虚拟电容器的电性谐振频率跟踪所述调节的运转频率。通过所述特定常数的调节，所述虚拟电容器的电容被调节，从而可使线性压缩机具有最佳的效率。
并且，在采用有本实施例的压缩机控制装置的压缩机，由于没有物理上存在的AC电容器，能够减小制作成本。
图21是简略示出采用本发明的一实施例的虚拟电容器的执行非对称控制的压缩机控制装置的结构图。
如图21所示，非对称电流生成部130可通过在未设有AC电容器的线性压缩机中检测出的马达电流Im中利用电流偏移I_offset而生成非对称马达电流Im_asym。
虚拟电容器(VIRTUALCAPACITOR)使所述非对称马达电流Im_asym通过低通滤波器LPF，并乘以特定常数(τ：与低通滤波器的截止频率相关的时间常数)而生成虚拟电容器电压(与前述的Vcap相对应)。
压缩机控制装置100通过在用于生成PWM方式的控制信号S_CON的参考信号(PWMref，与前述的Vref相对应)中减去所述虚拟电容器电压而生成新的参考电压，并基于所述新的参考电压而生成所述控制信号S_CON。
由此，压缩机控制装置100可基于所述控制信号S_CON而驱动驱动部110，从而能够控制线性压缩机。
第五实施例
本实施例可通过前述或后述的实施例包括的结构或步骤的一部分或其组合来实现，以下为了明确针对本实施例的说明，重复的部分可由其代替并省去详细的说明。
本实施例涉及在压缩机的负载为过负载时可控制马达线圈的匝数以应对过负载的压缩机控制装置及控制方法，本实施例的线性压缩机的马达可包括：线圈部，由第一线圈及第二线圈构成；以及，开关元件，根据开关控制信号而控制与所述马达相应的线圈选择性地成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈或成为所述第一线圈。
所述开关元件作为一例可以是继电器(Relay)开关。
此时，所述开关控制信号可基于线性压缩机的负载及/或线性压缩机的运转模式而生成。其中，线性压缩机的运转模式可以是高效率模式及过负载应对模式中的至少一个。
本实施例的控制部140在运转模式为高效率模式的情况下，为了增大线性压缩机效率，可生成开关控制信号以使马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈，或者，在运转模式为过负载应对模式的情况下，为了防止因过负载所致的压缩机的马达施加电压不足的现象，可生成开关控制信号以使马达的线圈成为所述第一线圈。
其中，过负载应对模式是为了应对所述检测出的马达电流以指定时间处于0的情况，或因过负载状态导致发生压缩机的马达电压的电压不足现象的情况的运转模式，可基于所述马达电流或马达电压而决定，并且，除此之外，还可基于所述线性压缩机的负载或所述线性压缩机中施加的制冷能力指令值而决定。
根据本实施例，在压缩机的负载大于第二参考负载的情况下(与过负载应对模式相对应)，控制部140可生成所述开关控制信号以使马达的线圈成为所述第一线圈，在所述压缩机的负载小于所述第二参考负载的情况下(与高效率模式相对应)，控制部140可生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
其中，所述第二参考负载作为一例可以是300watts以上的负载。
在压缩机的负载达到过负载的情况下，采用有虚拟电容器的压缩机中可能会发生因过负载所致的马达施加电压不足的现象。因此，在本实施例的压缩机控制装置中，当压缩机的负载为过负载时，通过选择性地减小马达线圈的匝数，能够防止所述马达施加电压不足的现象。在本说明书中使用的术语中，电压不足现象可表示的是因压缩机马达的过负载状态所致的压缩机马达电压不足的现象。
即，本实施例的压缩机控制装置100在平时(或是在非过负载的一般负载，或动作模式为高效率模式的情况下)使马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈，从而增加马达线圈的匝数以增大压缩机的效率，而在过负载时(或是动作模式为过负载应对模式的情况下)使所述马达的线圈成为所述第一线圈，从而减少马达线圈的匝数以防止发生马达施加电压不足的现象。
另外，本说明书中使用的术语中“过负载”可表示的是比“高负载”更大的负载。
由此，本实施例的线性压缩机控制装置100在高负载或过负载状态下，可执行非对称控制或反向非对称控制以控制压缩机输出最大制冷能力，并且，在过负载状态下，可控制压缩机以减少控制马达线圈的匝数，从而防止发生马达施加电压不足的现象。
图22是本发明的又一实施例的压缩机控制装置的结构图。
如图22所示，本实施例的压缩机控制装置可包括：控制部140，根据通过用于检测马达中施加的电流的检测部120检测出的电流而输出开关控制信号；以及，开关元件(例如，可以是继电器开关)，根据所述开关控制信号而将马达的线圈切换为第一线圈或第一及第二线圈，以切换电流的流动。
对本实施例的压缩机控制装置的动作及作用进行说明如下。
首先，初始线性压缩机的驱动可以高效率模式进行运转，其中，在控制部140的输出控制信号的作用下，开关元件与地点B短路而通过第一及第二线圈供给到电源(AC)并驱动马达。
其中，高效率模式可包括与线性马达的对称、非对称或反向非对称控制相关的运转模式或动作模式(例如，对称控制模式，非对称控制模式或反向非对称控制模式)。
此时，控制部140在通过检测部120检测出的马达中施加的电流为0的区间(currentdeadzone)保持恒定时间以上的情况下，可将其识别为过负载状态。
由此，控制部140可向开关元件输出与过负载状态相对应的控制信号。由此，开关元件从地点B切换为地点A，以将匝数从第一及第二线圈减少为第一线圈，从而能够避免电压不足现象并进行运转。可将此时称为过负载应对模式，并可将开关元件执行切换动作之前称为高效率模式。
过负载应对模式可通过补偿不足电压大小的电压而避免电压不足现象，并使马达电流为0的区间(currentdeadzone)保持恒定时间以上，从而使控制部140能够容易地识别出处于过负载应对模式。
因此，通过以上所述的过程，本实施例的压缩机控制装置在马达中施加的电流检测结果，如果电流为0的区间(currentdeadzone)达到恒定时间以上，则从高效率应对模式转换为减少匝数的过负载应对模式，其结果，通过补偿不足电压大小的电压，能够避免电压不足现象，并能够确保可应对过负载的马达施加电流。
根据本实施例，过负载的判断可通过多种方式来进行，过负载作为一例可表示的是压缩机负载为300watts以上的情况。
因此，如图22所示，控制部140可基于检测部120中检测出的马达电流而检测出过负载状态并进入过负载应对模式，但是也可通过其他负载检测方法而检测出所述过负载状态。
作为一例，作为压缩机的动作模式或运转模式的过负载应对模式，其除了线性压缩机的负载以外，还可基于线性压缩机中施加的制冷能力指令值而决定。
并且，所述过负载应对模式可以是在检测出电压不足现象的情况下进入的压缩机的动作模式乃至运转模式。为此，本实施例的压缩机控制装置还可包括：用于检测为检测所述电压不足现象的马达的电压的装置(例如，压缩机马达电压传感器等)。
图23是本发明的又一实施例的压缩机控制方法的流程图。
如图23所示，首先，本实施例的压缩机控制装置100可判断线性压缩机的运转模式或动作模式(步骤S310)。
随后，压缩机控制装置100在所述运转模式为高效率模式的情况下，可使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈，以增加马达线圈的匝数(步骤S320)。
并且，所述压缩机控制装置100在所述运转模式为过负载应对模式的情况下，可使所述马达的线圈成为所述第一线圈，以减少所述马达线圈的匝数，从而防止所述马达施加电压不足的现象。(步骤S330)。
第六实施例
本实施例可通过前述或后述的实施例包括的结构或步骤的一部分或其组合来实现，以下为了明确针对本实施例的说明，重复的部分可由其代替并省去详细的说明。
根据本实施例，控制部140可在线性压缩机的负载小于第一参考负载的情况下，将电流偏移设定为0，在线性压缩机的负载大于所述第一参考负载且小于第二参考负载的情况下，将所述电流偏移设定为0以外的值，以执行非对称控制或反向非对称控制，在所述线性压缩机的负载大于第三参考负载的情况下，将所述电流偏移设定为0以外的值，以执行反向非对称控制，并生成开关控制信号以使所述马达的线圈成为第一线圈。其中，所述第三参考负载可以是所述第二参考负载以上。
图24是本发明的又一实施例的压缩机控制方法的流程图。
如图24所示，首先，压缩机控制装置100可检测所述线性压缩机的负载(步骤S410)。
接着，压缩机控制装置100在所述压缩机负载小于第一参考负载的情况下(在本说明书中称为第一条件)(可与高效率模式或对称控制模式相对应)，可将电流偏移I_offset设定为0，并控制所述开关元件以使压缩机的马达线圈成为所述第一线圈及所述第二线圈的和(步骤S420、步骤S430)。
接着，压缩机控制装置100在所述压缩机负载大于所述第一参考负载且小于第二参考负载的情况下(在本说明书称为第二条件)(可与高负载、非对称控制模式或反向非对称控制模式相对应)，可将所述电流偏移I_offset设定为0以外的特定值。并且，在此情况下，压缩机控制装置100可控制所述开关元件以使压缩机的马达线圈成为所述第一线圈及所述第二线圈的和。但是，如果在之前所述压缩机的马达线圈已设定为所述第一线圈及所述第二线圈的和，则可保持该状态(步骤S440、步骤S450)。
接着，压缩机控制装置100在所述压缩机负载大于第三参考负载的的情况下(在本说明书中称为第三条件)(可与过负载应对模式或反向非对称控制模式相对应)，可将所述电流偏移I_offset设定为0以外的特定值，并控制所述开关元件以使所述压缩机的马达线圈成为所述第一线圈(步骤S460)。
另外，所述第三参考负载可以是所述第二参考负载以上。
在所述第三参考负载大于所述第二参考负载的情况下，即使在压缩机负载大于第二参考负载的情况下，所述压缩机控制装置100也仅在所述压缩机负载大于所述第三参考负载的情况下才识别为所述第三条件，从而将所述电流偏移I_offset设定为0以外的特定值，并控制所述开关元件以使压缩机的马达线圈成为所述第一线圈，其中，所述第三参考负载可以是为了进入所述过负载应对模式(或是为了过负载状态的判断)而特别地设定的参考负载。
另外，所述第三参考负载可以小于所述第二参考负载。
在所述第三参考负载小于所述第二参考负载的情况下，所述压缩机控制装置100在所述第三条件下，可控制保持作为所述第一条件下的控制条件的所述电流偏移为0的设定，或者保持作为所述第二条件下的控制条件的之前电流偏移值，与此同时，可控制所述开关元件以使所述压缩机的马达线圈成为所述第一线圈。
根据本实施例，所述电流偏移的特定值可基于所述线性压缩机的负载或所述线性压缩机中施加的制冷能力指令值而决定，并且，可根据所述线性压缩机200的运转模式或动作模式而调节电流偏移及马达线圈的匝数。其中，所述运转模式可包括对称控制模式、非对称控制模式、反向非对称控制模式、高效率模式及过负载应对模式中的至少一个。
所述运转模式可以是相互单独的运转模式或相互对应的运转模式或一部分对应或单独的运转模式。
例如，在所述运转模式为相互单独的运转模式的情况下，在一个时点进行运转中的所述线性压缩机200的运转模式可以是多个。
具体而言，控制部140在所述动作模式为对称控制模式且为高效率模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0，并生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
并且，所述控制部140在所述动作模式为非对称控制模式或反向非对称控制模式且为高效率模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0以外的特定值，并生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
并且，所述控制部140在所述动作模式为非对称控制模式或反向非对称控制模式且为过负载应对模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0以外的特定值，并生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为所述第一线圈。
另外，在所述运转模式为相互对应的运转模式的情况下，在一个时点进行运转中的所述线性压缩机200的运转模式可以是一个。
具体而言，控制部140在所述动作模式为对称模式或第一高效率模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0，并生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
并且，控制部140在所述动作模式为非对称模式或第二高效率模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0以外的特定值，并生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
并且，控制部140在所述动作模式为反向非对称模式或第三高效率模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0以外的特定值，并生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
其中，所述第一高效率模式至第三高效率模式各自表示的是狭义的高效率模式，其可以是用于区分与对称、非对称或反向非对称模式相联系的运转模式的单独的运转模式。
狭义的高效率模式可以是仅表示所述第一高效率模式，广义的高效率模式可表示包括所述第一至第三高效率模式的含义。
并且，控制部140在所述动作模式为非对称模式或过负载应对模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0以外的特定值，并生成所述开关控制信号以使与所述马达相应的线圈成为所述第一线圈。
并且，控制部140在所述动作模式为反向非对称模式或过负载应对模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0以外的特定值，并生成所述开关控制信号以使与所述马达相应的线圈成为所述第一线圈。
并且，例如，在所述动作模式或运转模式的一部分为对应或单独的运转模式的情况下，在一个时点进行运转中的所述线性压缩机200的运转模式可以是一个或多个。
举出具体的一例，所述控制部140在所述动作模式为对称控制模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0，并生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
并且，所述控制部140在所述动作模式为非对称控制模式或反向非对称控制模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0以外的特定值，并生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
并且，所述控制部140在所述运转模式为过负载应对模式的情况下，可生成所述开关控制信号以使所述马达的线圈成为所述第一线圈。
根据一实施例，所述运转模式可以是与所述线性压缩机的负载、制冷能力指令值或马达电压不足状态相联系的运转模式。
例如，在所述线性压缩机的负载角度上，所述控制模式可与和所述第一条件的负载条件相类似的高效率运转模式(或是狭义的高效率运转模式)相对应，所述非对称控制模式可与和所述第二条件的负载条件相类似的高负载运转模式相对应，所述过负载应对模式可以是与所述第三条件相类似的负载条件的运转模式。
其中，图23所示的高效率模式表示的是广义的高效率模式，其可包括对称控制模式、非对称控制模式及反向非对称控制模式。狭义的高效率模式可包括对称控制模式。
除此之外，多种运转模式或动作模式的组合可适用于本发明的一实施例的线性压缩机控制装置。
所述运转模式的设定可通过冰箱微机进行设定，并可通过所述压缩机控制装置100自己进行设定。
在所述运转模式由所述压缩机控制装置100自己进行设定的情况下，如前所述，所述压缩机控制装置100可检测压缩机负载，并根据所述压缩机负载的条件(例如，前述的第一至第三条件)而决定所述运转模式。
具体举例说明，在所述第一参考负载为150watts，所述第二参考负载为250watts的情况下，所述压缩机控制装置100在压缩机负载为100watts的情况下，可将所述电流偏移I_offset设定为0，并控制所述开关元件以使所述压缩机的马达线圈成为所述第一线圈及所述第二线圈的和。
并且，在所述压缩机负载为200watts的情况下，所述压缩机控制装置100可将所述电流偏移I_offset设定为0以外的特定值，以非对称控制模式进行动作，并控制所述开关元件以使所述压缩机的马达线圈成为所述第一线圈及所述第二线圈的和。
并且，在所述压缩机负载为400watts的情况下，所述压缩机控制装置100可将所述电流偏移I_offset设定为0以外的特定值，以反向非对称控制模式进行动作，并控制所述开关元件以使所述压缩机的马达线圈成为所述第一线圈。
压缩机控制方法
图25是本发明的又一实施例的压缩机控制方法的流程图。
本发明的一实施例的压缩机控制方法可包括：步骤S510，检测线性压缩机的马达电流及/或马达电压；步骤S520，在所述检测出的马达电流中利用电流偏移而生成非对称马达电流；步骤S530，基于所述非对称马达电流及所述检测出的马达电压而生成控制信号；以及，步骤S540，基于所述控制信号而驱动线性压缩机。
以下，参照图1至图24对各结构进行详细的说明，与上文的说明重复的部分由其代替并省去详细的说明。
如图25所示，首先，可检测与线性压缩机的马达相应的马达电流及/或马达电压(步骤S510)。
检测部120可检测与线性压缩机的马达相应的马达电流Im及马达电压Vm。
检测部120可包括：检测所述马达电流Im的电流检测部(未图示)及检测所述马达电压Vm的电压检测部(未图示)。
电流检测部可根据线性压缩机200的负载或采用有所述线性压缩机200的冷冻系统(作为一例，冰箱)的负载而检测所述线性压缩机的马达中施加的马达电流。马达电流Im可表示的是线性压缩机的马达中施加的电流，其可通过电流传感器、电流检测器等检测出。
并且，电压检测部可根据线性压缩机200的负载或采用有所述线性压缩机200的冷冻系统(作为一例，冰箱)的负载而检测所述线性压缩机的马达的两端间施加的马达电压。马达电压Vm可表示的是线性压缩机的马达中施加的电压，其可通过电压传感器(可由电压差动放大器等构成)、电压检测器等检测出。
接着，可在所述检测出的马达电流中利用电流偏移而生成非对称马达电流(步骤S520)。
非对称电流生成部130或控制部140在线性压缩机200的负载增加的情况下，即，要求有高制冷能力的情况下，可生成非对称马达电流，以通过将活塞的初始值以电性方式朝下死点方向移动指定大小，从而执行用于增大最大制冷能力的非对称控制，或者，在因朝下死点方向移动的活塞超出冲程极限或结构性极限，导致向活塞施加有冲击的情况下，可生成非对称马达电流，以通过将活塞的初始值以电性方式朝上死点方向移动指定大小，从而执行反向非对称控制以防止向活塞施加冲击。
根据本发明的一实施例，所述电流偏移可基于所述线性压缩机的动作模式、所述线性压缩机的负载或所述线性压缩机中施加的制冷能力指令值而决定，除此之外，可基于以活塞的初始值为中心的冲程非对称率、马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果、检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果及检测出的上死点中的至少一个而决定。
并且，根据本发明的一实施例，压缩机可以对称控制模式、非对称控制模式及反向非对称控制模式中的至少一个控制模式进行动作。此时，在所述动作模式为对称控制模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0，在所述动作模式为非对称控制模式或反向非对称控制模式的情况下，可将所述电流偏移设定为0以外的特定值。其中，为了进行反向非对称控制而施加的电流偏移和为了进行非对称控制而施加的电流偏移可具有相互不同的符号。
此时，所述电流偏移可基于以所述活塞的初始值为中心的冲程非对称率而决定，根据具体的一实施例，如果所述冲程非对称率大于预设定的目标非对称率，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝上死点方向移动，如果所述冲程非对称率小于预设定的目标非对称率，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝下死点方向移动。
并且，所述电流偏移可基于所述马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果而决定，根据具体的一实施例，如果所述马达电流大于所述预设定的马达电流极限值，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝上死点方向移动，如果所述马达电流小于所述预设定的马达电流极限值，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝下死点方向移动。
并且，所述电流偏移可基于检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果而决定，根据具体的一实施例，如果所述检测出的冲程大于所述预设定的冲程极限值，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝上死点方向移动，如果所述检测出的冲程小于所述预设定的冲程极限值，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝下死点方向移动。
并且，所述电流偏移可基于检测出的上死点而决定，可改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝上死点或下死点方向移动，从而使所述检测出的上死点达到0。
并且，根据一实施例，在所述线性压缩机的负载为第一参考负载以下或所述制冷能力指令值为第一参考制冷能力以下的情况下，可将所述电流偏移设定为0。
接着，可基于所述非对称马达电流及/或所述检测出的马达电压而生成控制信号(步骤S530)。
非对称电流生成部130可通过在检测部120检测出的马达电流Im中利用电流偏移控制器CON_OFFSET决定的电流偏移I_offset来生成非对称马达电流Im_asym。
接着，可基于所述控制信号而驱动线性压缩机(步骤S540)。
驱动部110可基于控制部140施加的控制信号S_CON而生成马达驱动信号S_PWM，通过将马达驱动信号S_PWM施加给线性压缩机200来驱动所述线性压缩机200。
另外，根据本发明的一实施例，所述线性压缩机可以是基于与马达对应的电感器及虚拟电容器而进行谐振运转的谐振型压缩机，所述虚拟电容器可通过由基于所述非对称马达电流的被积分的值中乘以特定常数值而得的电容器电压生成的所述控制信号来实现。
并且，所述线性压缩机的马达可包括：线圈部，由第一线圈及第二线圈构成；以及，开关元件，根据开关控制信号而控制与所述马达相应的线圈选择性地成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈或成为所述第一线圈。此时，所述开关控制信号可基于所述线性压缩机的负载而生成。
在所述线性压缩机的负载大于第二参考负载的情况下，所述开关控制信号可控制所述开关元件以使与所述马达相应的线圈成为所述第一线圈，在所述线性压缩机的负载小于所述第二参考负载的情况下，所述开关控制信号可控制所述开关元件以使与所述马达相应的线圈选择性地成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
另外，根据本发明的一实施例，所述线性压缩机可通过控制部140以对称模式、非对称模式、反向非对称模式、高效率模式及过负载应对模式中的至少一个动作模式及/或运转模式进行运转。对此的详细说明与前述的说明重复，因此由其代替并省去详细的说明。
计算机可读取的记录介质
以上所述的本发明的一实施例的线性压缩机控制方法可由可通过多种计算机结构要素执行的程序指令的形态实现，并记录在计算机可读取的记录介质中。所述计算机可读取的记录介质可单独或组合包括程序指令、数据文件、数据结构等。所述计算机可读取的记录介质中记录的程序指令可以是为本发明特别设计的内容或是计算机软件领域的技术人员所公知的内容。计算机可读取的记录介质的例包括：硬盘、软盘及磁带等磁性介质、CD-ROM、DVD等光记录介质、软光盘(flopticaldisk)等磁光介质(magneto-opticalmedia),以及ROM、RAM、闪电存储器等为存储并执行程序指令而特别地构成的硬件装置。作为程序指令的例，除了通过编译器制作的机械指令码以外，还包括通过使用解释器等而可由计算机执行的高级语言码。所述硬件装置为了执行本发明的处理操作而可由至少一个软件模块进行作动，反之亦然。
压缩机
采用有以上所述的实施例的压缩机控制装置的线性压缩机包括：固定构件，内部包括压缩空间，可动构件，在固定构件内部进行往复直线运动，并对压缩空间中吸入的制冷剂进行压缩，至少一个弹簧，以可动构件的运动方向弹性支承可动构件，马达，与可动构件连接并使可动构件以轴向进行往复直线运动，以及，线性压缩机的控制装置；其中，所述线性压缩机的控制装置可以是以上所述的实施例的线性压缩机的控制装置。
以下，参照图26对可采用前述的实施例的压缩机控制装置的线性压缩机的一例进行说明。但是，这并非意在限定本发明的权利范围，本发明可同样适用于其他种类的线性压缩机。
在通常采用于压缩机的马达中，定子上设置有绕线线圈，动子上设置有磁体，通过绕线线圈和磁体的相互作用，使动子进行旋转运动或往复运动。
绕线线圈可根据马达的种类构成多种形状。例如，在旋转马达的情况下，在定子的内周面沿着圆周方向形成的多个插槽中以集中方式或分布方式缠绕，在往复马达的情况下，在将线圈以环形状缠绕以形成绕线线圈后，通过在该绕线线圈的外周面沿着圆周方向插入多张型芯片(coresheet)进行结合。
特别是，在往复马达的情况下，由于以环形状缠绕线圈以形成绕线线圈，通常在由塑料材料构成的环形线轴上缠绕线圈而形成绕线线圈。
图26是本发明的一实施例的线性压缩机的剖面图。
如图26所示，在往复式压缩机中，在密闭的壳体210的内部空间设置有框架220，所述框架220通过多个支撑弹簧261、262得到弹性支承。在壳体210的内部空间连通地设置有与冷冻循环的蒸发器(未图示)连接的吸入管211，在吸入管211的一侧连通地设置有与冷冻循环装置的冷凝器(未图示)连接的吐出管212。
框架220上固定设置有构成电动部M的往复马达230的外侧定子231和内侧定子232，外侧定子231和内侧定子232之间设置有进行往复运动的动子(mover)233。往复马达230的动子(mover)233上结合有活塞242，所述活塞242与后述的缸筒241一同构成压缩部C并可进行往复运动。
缸筒241设置在与往复马达230的定子231、232以轴向上重叠的范围。此外，缸筒241上形成有压缩空间S1，活塞242上形成有用于将制冷剂引导到压缩空间S1的吸入流路F，在吸入流路F的末端设置有用于开闭该吸入流路F的吸入阀243，在缸筒241的前端面设置有用于开闭该缸筒241的压缩空间S1的吐出阀244。
此外，在活塞242的运动方向两侧分别设置有用于引导该活塞242的谐振运动的多个谐振弹簧251、252。
附图中未说明的标记235为绕线线圈，236为磁体，237为线轴主体，237a为线圈安置部，238为线轴盖，239为线圈，245为阀弹簧，246为吐出盖。
在如上所述的现有技术的往复式压缩机中，当往复马达230的线圈235中接通电源时，该往复马达230的动子233进行往复运动。此时，与动子233结合的活塞242在缸筒241的内部高速地进行往复运动，并通过吸入管211将制冷剂吸入到壳体210的内部空间。此时，壳体210内部空间的制冷剂通过活塞242的吸入流路F吸入到缸筒241的压缩空间S1，在活塞242的前进运动时，从压缩空间S1吐出并通过吐出管212向冷冻循环的冷凝器移动。这样的一系列过程将反复进行。
其中，在外侧定子231中，将左右方向上相互对称地构成形状的多张薄的半定子型芯(halfstatorcore)以放射形状层积形成在绕线线圈235的左右两侧。由此，如图26所示，在外侧定子231中，相邻的型芯片231a的内周面两侧相互接触，而外周面两侧则以恒定间隔t大小相互分开地层积。
冰箱
采用有根据前述的实施例的压缩机控制方法而控制的线性压缩机的冰箱包括：冰箱本体，线性压缩机，设于所述冰箱本体并压缩制冷剂，以及，所述线性压缩机的控制装置；其中，所述线性压缩机的控制装置可以是以上所述的实施例的线性压缩机的控制装置。
以下，参照图27对可采用或使用前述的实施例的线性压缩机的控制装置的冰箱的一例进行说明。但是，这并非意在限定本发明的权利范围，本发明可同样适用于其他种类的线性压缩机。
图27是示出采用有本发明的一实施例的线性压缩机的冰箱的立体图。
如图27所示，冰箱300的内部设有用于控制冰箱的整体运转的主板310，并连接有往复式压缩机200。所述压缩机控制装置及三相马达的驱动装置可设于主板310。冰箱300通过往复式压缩机的驱动而进行动作。冰箱的内部供给的冷气通过制冷剂的热交换作用而生成，通过反复地执行压缩-冷凝-膨胀-蒸发的循环(Cycle)而持续地供给到冰箱的内部。被供给的制冷剂在对流作用下均匀地传递到冰箱内部，从而能够以所需的温度储存冰箱的冷却室内的食物。
如前所述，在本发明的一实施例的线性压缩机的控制装置及控制方法中，基本上将活塞的初始值较小地设定，在高负载运转区域通过电性方式移动活塞的初始值，以增大最大制冷能力，从而能够确保控制稳定性的同时使效率极大化。
并且，在本发明的一实施例的线性压缩机的控制装置及控制方法中，基于以活塞的初始值为中心的冲程非对称率、马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果、检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果及检测出的上死点中的至少一个而限制活塞的移动，以防止活塞超出冲程极限的移动，从而能够防止活塞所致的压缩机的冲击，提高压缩机的耐久性或防止冲击所致的噪音的发生。
由此，可减小用于弹性支承活塞的弹簧的刚性或去除弹簧，从而能够实现低运转频率的运转并提高压缩机效率。
并且，在本发明的一实施例的线性压缩机的控制装置及控制方法中，通过采用虚拟电容器可容易地进行基于电流偏移的非对称控制，由于根据运转频率进行LC谐振运转，在不稳定区域中可进行稳定的控制，从而能够进行高效率的压缩机控制，并且通过去除AC电容器能够减小制作成本。
并且，在本发明的一实施例的线性压缩机的控制装置及控制方法中，在过负载状态下，通过用于减少马达线圈的匝数的2-分接(tap)控制，能够解决过负载状态下的压缩机马达电压不足的现象。
以上所述的本发明的优选实施例是为了解决本发明的技术问题而揭示，本发明所属的技术领域的一般技术人员在不背离本发明的思想及范围内可对其进行多种修改、变更、添加等，并且这样的修改变更等应当被认为是属于所附的权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种线性压缩机的控制装置，其特征在于，包括：
驱动部，基于控制信号而驱动线性压缩机，
检测部，检测所述线性压缩机的马达电流，
非对称电流生成部，在所述检测出的马达电流中利用电流偏移而生成非对称马达电流，以及
控制部，基于所述非对称马达电流而生成所述控制信号；
其中，所述电流偏移基于活塞的位置变化而改变。
2.根据权利要求1所述的线性压缩机的控制装置，其特征在于，
所述电流偏移基于以所述活塞的初始值为中心的冲程非对称率而决定，其中，
如果所述冲程非对称率大于预设定的目标非对称率，改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝上死点方向移动，或者，
如果所述冲程非对称率小于预设定的目标非对称率，改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝下死点方向移动。
3.根据权利要求1所述的线性压缩机的控制装置，其特征在于，
所述电流偏移基于所述马达电流和预设定的马达电流极限值的比较结果而决定，其中，
如果所述马达电流大于所述预设定的马达电流极限值，改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝上死点方向移动，或者，
如果所述马达电流小于所述预设定的马达电流极限值，改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝下死点方向移动。
4.根据权利要求1所述的线性压缩机的控制装置，其特征在于，
所述电流偏移基于检测出的冲程和预设定的冲程极限值的比较结果而决定，其中，
如果所述检测出的冲程大于所述预设定的冲程极限值，改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝上死点方向移动，或者，
如果所述检测出的冲程小于所述预设定的冲程极限值，改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝下死点方向移动。
5.根据权利要求1所述的线性压缩机的控制装置，其特征在于，所述电流偏移基于检测出的上死点而决定。
6.根据权利要求5所述的线性压缩机的控制装置，其特征在于，改变所述电流偏移以使所述活塞的初始值朝上死点或下死点方向，从而使所述检测出的上死点达到0。
7.根据权利要求5所述的线性压缩机的控制装置，其特征在于，
所述控制部基于所述非对称马达电流及所述线性压缩机的马达电压而检测冲程，并基于所述检测出的冲程而生成所述控制信号；
所述控制部检测所述非对称马达电流的相位及所述检测出的冲程的相位的相位差，基于所述相位差而检测所述线性压缩机的上死点，并基于所述检测出的上死点而生成所述控制信号。
8.根据权利要求7所述的线性压缩机的控制装置，其特征在于，
所述控制部检测所述非对称马达电流的相位及所述检测出的冲程的相位的相位差，基于所述相位差、所述非对称马达电流及所述检测出的冲程而检测气弹簧常数，并基于所述气弹簧常数而生成所述控制信号；
所述控制部基于所述气弹簧常数而检测所述线性压缩机的上死点，并基于所述检测出的上死点而生成所述控制信号。
9.根据权利要求1所述的线性压缩机的控制装置，其特征在于，所述电流偏移根据所述线性压缩机的负载或所述线性压缩机中施加的制冷能力指令值的变化而改变。
10.根据权利要求1所述的线性压缩机的控制装置，其特征在于，所述电流偏移根据所述线性压缩机的动作模式而改变，其中，
所述动作模式是对称控制模式、非对称控制模式及反向非对称控制模式中的至少一个，并且基于所述线性压缩机的负载或所述线性压缩机中施加的制冷能力指令值而决定。
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