CN1175186C - 利用模式识别来控制线性压缩机的运行的设备和方法 - Google Patents

Abstract

在一种利用模式识别来控制线性压缩机的运行的设备和方法中，该设备包括：位移计算单元，用于通过输入在电流检测单元中检测的电流和在电压检测单元中检测的电压计算位移；模式识别单元，其输入有从位移计算单元输出的位移和从电流检测单元输出的电流，并利用对应于位移和电流的轨迹来检测模式；冲程控制单元，其输入有来自模式识别单元的模式，并根据输入的模式输出开关控制信号；以及电气电路单元，其输入有从冲程控制单元输出的开关控制信号，并向线性压缩机输出确定的电压，由此可以考虑到由非线性特征造成的误差执行活塞的TDC控制，提高线性压缩机的运行效率，并具有宽而精确的控制区域。

Description

利用模式识别来控制线性压缩机的运行的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制线性压缩机的运行的设备和方法，该设备和方法能够通过输入冲程基准值来操作线性压缩机，而且具体地说，涉及一种利用模式识别来控制线性压缩机的运行的设备和方法，该设备和方法能够通过将电流和位移之间的关系作为模式进行识别来以最佳效率操作线性压缩机。

背景技术

通常，压缩机的作用是对制冷剂蒸汽加压以助于在蒸发器中蒸发的制冷剂蒸汽更容易地冷凝。通过运行压缩机，制冷剂在制冷设备中进行循环时，通过重复冷凝和蒸发过程将热从冷的地方传输到热的地方。

最近，各种类型的压缩机被采用，而通常使用往复式压缩机。往复式压缩机采用了通过在气缸内上下移动活塞来对蒸汽加压以提高压力的方法，尤其是当往复式压缩机用于冰箱或空调时，压缩比可以通过改变施加于往复式压缩机的冲程电压而变化，因此这对可变制冷量控制是有利的。

然而，因为往复式压缩机通过将电机的旋转运动转换成线性运动来压缩蒸汽，所以就将旋转运动转换成线性运动而言，机械转换设备，例如螺杆、链条、齿轮系统和定时带(timing belt)等，是必需的。结果，因为由转换造成的能量损失大而且设备结构复杂，所以近来采用了电机本身进行线性运动的线性方法的线性压缩机。

线性压缩机由于直接通过电机本身产生线性作用力而不需要机械转换设备，具有简单的结构，减少了由能量转换造成的损失，而且由于不包含引起摩擦和磨损的连接部分从而大大地降低了噪声。另外，当线性压缩机用于冰箱或空调时，压缩比可以通过改变施加于线性压缩机的冲程电压而变化，因此，这对可变制冷量控制是有利的。

图1是描述用于控制根据常规技术的线性压缩机的运行的设备的结构框图。如图1所示，用于控制线性压缩机的运行的设备包括线性压缩机3，用于通过冲程电压利用活塞的往复运动来改变冲程(活塞的上死点(top deadcenter)和下死点(bottom dead center)之间的距离)以调节制冷量；电流检测单元5，用于根据冲程的变化检测施加于线性压缩机3的电流；电压检测单元7，用于根据冲程的变化检测在线性压缩机3中产生的电压；微型计算机9，用于利用从电流检测单元5和电压检测单元7检测的电流和电压来计算冲程，并通过将计算的冲程与由用户输入的冲程基准值进行比较来输出开关控制信号；以及电气电路单元1，用于根据输出的开关控制信号中断AC电源并将冲程电压施加于线性压缩机。

以下将对常规的线性压缩机的控制操作进行描述。

首先，根据由用户设定的冲程基准值，电气电路单元1输出冲程电压，活塞根据冲程电压进行线性运动，由此冲程(上死点和下死点之间的距离)发生改变，因此线性压缩机3的制冷量得到控制。

更具体地说，在线性压缩机3中，冲程是通过气缸中活塞的线性运动变化的，在气缸内的制冷气体通过减压阀传送到冷凝器，因此制冷量得到了调节。

这里，当通过冲程值改变冲程时，电流检测单元5和电压检测单元7检测在线性压缩机3中产生的电压和电流，而且微型计算机9通过利用检测的电压和电流计算冲程。

另外，当计算的冲程小于冲程基准值时，微型计算机9通过输出延长三端双向可控硅开关元件的导通周期的开关控制信号来增加施加于线性压缩机3的冲程电压，正如所述，当计算的冲程大于冲程基准值时，微型计算机9输出缩短三端双向可控硅开关元件的导通周期的开关控制信号，因此施加于线性压缩机3的冲程值减少。

但是，因为常规的设备在机械运动特征方面具有严重的非线性，利用线性控制方法而不考虑非线性来进行准确的控制是不可能的。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于利用模式识别控制线性压缩机的运行的方法和设备，该方法和设备能够通过在考虑由非线性特征造成的误差的情况下控制TDC(上死点)，并提高线性压缩机的运行效率。

为了实现上述目的，用于控制线性压缩机的运行的设备包括：电流检测单元20，用于检测施加于线性压缩机的电流；电压检测单元30，用于检测在线性压缩机中产生的电压；位移计算单元40，用于通过输入在电流检测单元中检测的电流和在电压检测单元中检测的电压计算位移；模式识别单元50，其输入有从位移计算单元输出的位移和从电流检测单元输出的电流，并通过利用对应于位移和电流的轨迹来检测模式；冲程控制单元60，其输入有来自模式识别单元50的模式，并根据输入的模式输出开关控制信号；以及电气电路单元10，其输入有从冲程控制单元60输出的开关控制信号，并向线性压缩机11输出确定的电压。

为了实现上述目的，用于控制线性压缩机的运行的方法包括：检测在线性压缩机11运行中产生的电流和电压；通过利用检测的电流和电压来计算并输出位移；通过利用对应于计算的位移和检测的电流的轨迹来检测模式；将检测的模式与基准模式进行比较，并当它们彼此一致时输出开关控制信号；在开关控制信号输出步骤中，在比较过程中当检测的模式与基准模式相互不一致时改变开关控制信号的占空比；以及根据开关控制信号通过将冲程电压施加于线性压缩机来运行线性压缩机11。

附图说明

图1是描述根据常规技术的用于控制线性压缩机的运行的设备的结构框图；

图2是描述根据本发明的用于控制线性压缩机的运行的设备的结构框图；

图3是描述随着开关控制信号的占空比增加对应于电流和位移的模式的曲线图；和

图4是描述根据本发明的用于控制线性压缩机的运行的方法的流程图。

具体实施方式

图2是描述根据本发明的用于控制线性压缩机的运行的设备的结构框图，如图2所示，用于控制线性压缩机的运行的设备包括：电流检测单元20，用于检测施加于线性压缩机的电流；电压检测单元30，用于检测在线性压缩机中产生的电压；位移计算单元40，用于通过输入在电流检测单元中检测的电流和在电压检测单元中检测的电压来计算位移；模式识别单元50，其输入有从位移计算单元输出的位移和从电流检测单元输出的电流，并通过利用对应于位移和电流的轨迹来检测模式；冲程控制单元60，其输入有来自模式识别单元50的模式，并根据输入的模式输出开关控制信号；以及电气电路单元10，其输入有从冲程控制单元60输出的开关控制信号，并向线性压缩机11输出确定的电压。

这里，冲程控制单元60包括模式存储ROM61，用于预先存储对应于当TDC是‘0’时的电流和位移的基准模式，以及微型计算机62，其输入有模式存储ROM61的基准模式和从模式识别单元50输出的一个确定模式，将它们进行比较并根据比较结果输出开关控制信号；而电气电路单元10包括三端双向可控硅开关元件，其输入有从冲程控制单元60输出的开关控制信号，中断AC(交流)电源，并将冲程电压施加于线性压缩机11。

另外，模式识别单元50通过检测在利用电流和位移构建的多个区格中哪一个区格(cell)包括对应于该电流和位移的轨迹来检测模式，冲程控制单元60通过将检测的模式与从模式存储ROM61输出的基准模式进行比较来输出开关控制信号，而且线性压缩机11根据对应于开关控制信号的冲程电压随着活塞的线性运动来改变冲程以调节制冷量。

下面将对根据本发明的用于控制线性压缩机11的运行的设备的操作进行说明。

首先，线性压缩机11根据由用户输入的冲程基准值产生冲程电压，活塞根据冲程电压进行线性运动，而且由此冲程发生改变，因此制冷量得到调节。更具体地说，通过根据微型计算机62的开关控制信号延长电气电路单元的三端双向可控硅开关元件的导通周期，增加冲程，而且线性压缩机11由冲程操作。

这里，电流检测单元20和电压检测单元30分别检测在线性压缩机11中产生的电压和电流，将它们施加于位移计算单元40，由此位移计算单元40通过利用在电压检测单元30中检测的电压和在电流检测单元20中检测的电流来计算位移，并将其输出。

这里，模式识别单元50通过输入位移计算单元40的位移和电流检测单元20的电流来将对应于电流和位移的图形的轨迹识别为模式。更具体地说，通过构建多个区格，模式识别单元50检测哪一个区格包括对应于电流和位移的轨迹。这里，模式存储ROM预先存储当TDC为‘0’时的电流和作为基准模式的有关对应于位移的轨迹的模式。

然后，微型计算机62被输入模式存储ROM61的基准模式以及从模式识别单元输出的确定的模式，将它们进行比较并根据比较结果输出开关控制信号，而线性压缩机11根据对应于开关控制信号的冲程电压随着活塞的线性运动来改变冲程以调节制冷量。

图3是描述随着开关控制信号的占空比增加对应于电流和位移的模式的曲线图。它描述了当TDC为‘0’时处于最外角的轨迹中的模式。

更具体地说，通过利用在线性压缩机11和无感应器(sensorless)电路运行时消耗的电流来计算位移，可以获得相对于电流和位移变化的轨迹。这里，在施加于电气电路单元的三端双向可控硅开关元件的开关控制信号增加时，变化的轨迹可以得到并识别为模式，当该模式与TDC为‘0’的基准模式相互一致时，线性压缩机的运行通过利用在该点的开关控制信号来控制三端双向可控硅开关元件的导通/关闭周期而得到控制。

图4是描述根据本发明的用于控制线性压缩机的运行的方法的流程图。根据本发明的用于控制线性压缩机的运行的方法包括：如步骤ST10所示，输出由用户输入的冲程基准值；如步骤ST20所示，检测在线性压缩机11根据冲程电压运行时产生的电流和电压；如步骤ST30所示，利用检测的电流和电压来计算位移并将其输出；如步骤ST40所示，利用计算的位移和对应于检测的电流的轨迹来检测模式；如步骤ST50-ST60所示，在比较过程中当检测的模式与基准模式相互一致时保持并输出开关控制信号；如步骤ST90所示，在比较过程中当检测的模式和基准模式相互不一致时增加开关控制信号的占空比；以及如步骤ST70-ST80所示，根据开关控制信号利用三端双向可控硅开关元件来中断AC电源，由此通过将冲程电压施加于线性压缩机11来操作线性压缩机11。

更具体地说，微型计算机62增加开关控制信号的占空比并根据占空比增加的输出模式，直至当TDC为‘0’时的基准模式与从模式识别单元输出的确定的模式相互一致为止，当基准模式与确定的模式相互一致时，微型计算机62保持在该点的开关控制信号并将其输出。由此，电气电路单元10根据微型计算机的开关控制信号利用三端双向可控硅开关元件中断AC电源，将冲程电压施加于线性压缩机，并控制线性压缩机的运行。

如上所述，根据本发明的利用模式识别来控制线性压缩机的运行的方法和设备，能够考虑到由非线性造成的误差进行活塞的TDC控制，而且，检测输入电流和位移之间的模式以检测由机械特征造成的非线性特征，并利用该检测的模式控制冲程，能够提高线性压缩机的运行效率。

Claims (11)

1.一种用于控制线性压缩机的运行的设备，包括：

电流检测单元，用于检测施加于线性压缩机的电流；

电压检测单元，用于检测在线性压缩机中产生的电压；

位移计算单元，用于通过输入在电流检测单元中检测的电流和在电压检测单元中检测的电压计算位移；

模式识别单元，其输入有从位移计算单元输出的位移和从电流检测单元输出的电流，并利用对应于位移和电流的轨迹来检测模式；

冲程控制单元，其输入有来自模式识别单元的模式，并根据输入的模式输出开关控制信号；以及

电气电路单元，其输入有从冲程控制单元输出的开关控制信号，并向线性压缩机输出确定的电压。

2.如权利要求1所述的设备，还包括：

冲程输入单元，用于输出由用户输入的确定的冲程基准值。

3.如权利要求1所述的设备，其中线性压缩机根据冲程电压利用活塞的线性运动来改变冲程以调节制冷量。

4.如权利要求1所述的设备，其中模式识别单元通过检测在利用电流和位移构建的多个区格中哪一个区格包括对应于该电流和位移的轨迹来识别模式。

5.如权利要求1所述的设备，其中冲程控制单元包括：

模式存储ROM，用于预先存储当TDC是‘0’时对应于电流和位移的基准模式；以及

微型计算机，其输入有模式存储ROM的基准模式和从模式识别单元输出的一个确定模式，将它们进行比较并根据比较结果输出开关控制信号。

6.如权利要求5所述的设备，其中，微型计算机改变输出的开关控制信号的占空比，直至TDC为‘0’的基准模式与从模式识别单元输出的一个确定模式相互一致为止，并通过保持基准模式与该确定的模式相互一致的点上的开关控制信号来控制线性压缩机的运行。

7.如权利要求1所述的设备，其中电气电路单元包括三端双向可控硅开关元件，该元件输入有从冲程控制单元输出的开关控制信号，中断AC(交流)电源，并将冲程电压施加于线性压缩机。

8.如权利要求7所述的设备，其中冲程电压通过根据微型计算机的开关控制信号来改变三端双向可控硅开关元件的导通/关闭周期而得到控制。

9.一种用于控制线性压缩机的运行的方法，包括：

输出由用户输入的冲程基准值；

检测在根据冲程电压运行线性压缩机时产生的电流和电压；

利用检测的电流和电压来计算位移并将其输出；

利用计算的位移和对应于检测的电流的轨迹来检测模式；

输入检测的模式并输出当在比较过程中输入的模式与基准模式相互一致时的开关控制信号；

在开关控制信号输出步骤中，在比较过程中当检测的模式与基准模式相互不一致时改变开关控制信号的占空比；以及

根据开关控制信号利用三端双向可控硅开关元件中断AC电源，以便通过将冲程电压施加于线性压缩机来操作线性压缩机。

10.如权利要求9所述的方法，其中，在开关控制信号输出步骤中，基准模式是有关对应于当TDC为‘0’时的电流和位移的轨迹的模式。

11.如权利要求9所述的方法，其中，在压缩机操作步骤中，开关控制信号通过输出当基准模式的TDC为‘0’时的开关控制信号来控制三端双向可控硅开关元件的导通/关闭周期。

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