CN1324282C - 用于压缩机的操作控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

在一种操作控制装置及其方法中，可通过电流控制设备而不是OLP(过载保护器)和PTC热敏电阻(正温度系数热敏电阻)来保护压缩机防止过载。该操作控制装置包括：冲程估计单元，用于基于施加给压缩机的内部电动机的电流和电压以及内部电动机的电动机常数来估计压缩机的冲程；控制单元，用于基于估计的冲程值和预置的冲程参考值生成用于改变压缩机的冲程的控制信号；以及电流控制器件，其被打开/关闭从而改变施加给压缩机的内部电动机的冲程电压。

Description

用于压缩机的操作控制装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种压缩机，以及具体地涉及一种用于电冰箱所使用的压缩机的操作控制装置及其方法。

背景技术

通常，在压缩机尤其是往复压缩机中，由于没有用于将旋转运动转换成线性运动的机轴从而摩擦损失小，因而压缩效率高于一般的压缩机。

倘若往复压缩机用于电冰箱或空调，则由于改变施加到往复压缩机(压缩机的内部电动机)上的冲程(stroke)电压能够改变压缩比，从而可以控制制冷能力。现在将参考图1描述用于往复压缩机的操作控制装置。

图1是示出了根据现有技术的用于往复压缩机的操作控制装置的配置的框图。

如图所示，根据现有技术的往复压缩机包括：OLP(Over Load Protector，过载保护器)11，其电连接到往复压缩机12的公共接线端并且当压缩机12的温度高或者过电流流到压缩机12的内部电动机(未示出)中时切断施加给压缩机12的内部电动机的电力；PTC热敏电阻(Positive TemperatureCoefficient thermistor，正温度系数热敏电阻)13，其电连接到压缩机12的副线圈(sub-coil)(未示出)并且当压缩机12的温度在驱动的初始阶段增加时通过切断施加给压缩机12的电流而在最初保护压缩机防止过载。

这里，OLP11与压缩机12电连接，并且当压缩机12的温度高或者过电流流到压缩机的内部电动机中时切断施加给压缩机12的内部电动机的电力。此外，如果由于压缩机12初始启动时产生的温度快速增加而在压缩机12处发生过载时，PTC热敏电阻切断施加给压缩机的内部电动机的电流，从而当压缩机初始启动时保护压缩机12防止过载。

但是，在根据现有技术的用于电冰箱的往复压缩机中，冲程增加缓慢，从而当压缩机初始启动时没有很快产生过电流。因此，不需要将PTC热敏电阻13安装在压缩机上，并且由于将PTC热敏电阻13安装在压缩机12上从而生产压缩机的成本增加。

此外，由于根据现有技术OLP11被安装在压缩机12处，所以OLP11中的电流设备(未示出)的尺寸使得操作控制装置不能小型化。此外，将OLP11安装在压缩机12处使得压缩机12的生产成本增加。

发明内容

因而，本发明的一个目的是提供一种用于压缩机的操作控制装置及其方法，能够通过电流控制设备而不是PTC热敏电阻和OLP来保护压缩机防止过载。

本发明的另一目的是提供一种用于压缩机的操作控制装置及其方法，能够由通过电流控制设备而不是PTC热敏电阻和OLP来保护压缩机防止过载而降低压缩机的生产成本。

为了达到上述目的，提供了一种用于压缩机的操作控制装置，其包括：冲程估计单元，用于基于施加给压缩机的内部电动机的电压、电流以及内部电动机的电动机常数来估计压缩机的冲程；控制单元，用于基于估计的冲程值和冲程参考值生成用于改变压缩机的冲程的控制信号；以及电流控制器件，用于通过根据控制信号被打开/关闭而改变施加给压缩机的内部电动机的冲程电压。

为了达到上述目的，还提供了一种用于压缩机的操作控制装置，包括：检测器件，用于检测施加给压缩机的电流和电压；存储器件，用于预置用于防止在压缩机初始启动时产生过电流的标准电流值，并存储所设置的标准电流值；比较器件，用于比较检测到的电流值和标准电流值，并且输出相应于比较结果的比较信号；以及控制器件，用于通过依据比较信号关闭安装在压缩机上的电流控制器件来切断施加给压缩机的电流，或者用于通过在特定的周期打开/关闭电流控制器件来控制施加给压缩机的冲程电压。

为了达到上述目的，还提供了一种用于控制压缩机的操作的方法，包括下述步骤：检测施加给压缩机的电流和电压；基于电流和电压的检测值以及压缩机的内部电动机的电动机常数估计压缩机的冲程；当估计的冲程值小于预置的冲程参考值时，通过延长安装在压缩机上的电流控制器件的打开/关闭周期来增加施加给压缩机的电压，以及当估计的冲程值大于预置的冲程参考值时，通过缩短电流控制器件的打开/关闭周期来减少施加给压缩机的电压。

为了达到上述目的，提供了一种用于控制压缩机的操作的方法，包括下述步骤：检测施加给压缩机的电流；比较检测到的电流值和预置的标准电流值；当检测到的电流值大于标准电流值时，通过关闭安装在压缩机上的电流控制器件来切断施加给压缩机的电流；以及当检测到的电流值等于或小于标准电流值时，估计压缩机的冲程，并通过基于估计的值和预置的冲程参考值在特定的周期打开/关闭电流控制器件来控制施加给压缩机的冲程电压。

附图说明

图1是示出了根据现有技术的用于往复压缩机的操作控制装置的配置的框图；

图2是示出了根据本发明第一实施例的用于往复压缩机的操作控制装置的配置的框图；

图3是示出了根据本发明第一实施例的用于往复压缩机的操作控制装置的操作顺序的流程图；

图4是示出了根据本发明第二实施例的用于往复压缩机的操作控制装置的配置的框图；和

图5是示出了根据本发明第二实施例的用于往复压缩机的操作控制装置的操作顺序的流程图。

具体实施方式

下文中，现将参考图2到图5描述用于压缩机的操作控制装置及其方法的优选实施例，其能够通过使用电流控制设备而不使用OLP和PTC热敏电阻来防止由过载(过电流)导致的对压缩机的损害。这里，压缩机被安装在电冰箱上。

图2是示出了根据本发明第一实施例的用于往复压缩机的操作控制装置的配置的框图。即，通过安装在压缩机200上的电流控制设备(三端双向可控硅开关元件(triac，Tr))而没有使用OLP(Over Load Protector，过载保护器)和PTC热敏电阻来控制施加给压缩机200的电流量。此外，当压缩机初始启动时，估计压缩机的冲程以缓慢增加压缩机的冲程，并且通过基于估计的冲程在特定的周期打开/关闭电流控制设备(Tr)来改变压缩机的冲程。

如图所示，用于往复压缩机的操作控制装置包括：电压检测单元102，用于当往复压缩机运转时检测施加给往复压缩机200的内部电动机(未示出)的电压；电流检测单元101，用于当往复压缩机200运转时检测施加给往复压缩机的内部电动机的电流；冲程估计单元103，用于基于从电压检测单元102检测到的电压值、从电流检测单元101检测到的电流值、压缩机的内部电动机的电动机常数估计压缩机的冲程；控制单元104，用于比较估计的冲程值和预置的冲程参考值，并基于比较结果生成控制信号；以及电力供给单元105，用于根据从控制单元104生成的控制信号对内部的电流控制设备(例如，三端双向可控硅开关元件，Tr)进行开关控制，并从而改变施加给往复压缩机200的内部电动机的冲程电压。这里，安装了电力供给单元105中的电阻器(R)以测量施加给压缩机200的电流。此外，往复压缩机200通过接收根据用户设置的冲程参考值提供给内部电动机的冲程电压而改变内部冲程，并垂直移动压缩机中的活塞(未示出)。

下文中，现将参考图3详细描述根据本发明第一实施例的用于往复压缩机的操作控制装置的操作。

首先，往复压缩机200通过接收依据用户设置的冲程参考值提供给内部电动机的电压来改变冲程，从而垂直移动活塞。这里，冲程指的是当活塞往复运动时活塞在往复压缩机200中的运动距离。

依据从控制单元104输出的控制信号延长电力供给单元105的电流控制设备的打开周期。由于该延长了的打开周期，交流电被提供给往复压缩机200，从而驱动往复压缩机200。这时，电压检测单元102和电流检测单元101分别检测施加给往复压缩机200的电压和电流，然后将电压和电流的检测值输出到冲程估计单元103(S11)。

冲程估计单元103基于从电压检测单元102检测到的电压值、从电流检测单元101检测到的电流值和内部电动机的电动机常数估计压缩机200的冲程，并将估计的冲程值输出到控制单元104(S12)。

控制单元104比较估计的冲程值和预置的冲程参考值，并基于比较结果输出控制信号(S13)。即，当估计的冲程值小于冲程参考值时，控制单元104向电力供给单元105的Tr输出用于延长Tr的打开周期的控制信号，从而增加了提供给往复压缩机200的冲程电压。另一方面，当估计的冲程值大于冲程参考值时，控制单元104向电力控制单元105的Tr输出用于缩短Tr的打开周期的控制信号，从而减少了提供给往复压缩机200的冲程电压(S14，S15)。

这里，安装了电流控制设备(Tr)而不是OLP，并且通过控制单元104的控制信号对电流控制设备(Tr)进行打开/关闭切换，从而能够改变压缩机200的冲程，或者切断施加给压缩机的内部电动机的电流。此外，优选地，三端双向可控硅开关元件(triac)、GTP晶体管(栅极关闭晶体管(gate turn-offtransistor)或栅极可关闭半导体闸流管(gate turn-off thyristor))、IGBT(insulated Gate bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)、双极晶体管、继电器之一用作电流控制设备。

下文中，现将参考图4详细描述根据本发明第二实施例的用于往复压缩机的操作控制装置的配置。

图4是示出了根据本发明第二实施例的用于往复压缩机的操作控制装置的配置的框图。即，在根据本发明第二实施例的用于往复压缩机的操作控制装置中，在压缩机200上安装电流控制设备(Tr)而不是OLP和PTC热敏电阻，并且通过电流控制设备(Tr)控制施加给压缩机200的内部电动机的电流量。此外，在根据本发明第二实施例的用于往复压缩机的操作控制装置中，为了保护压缩机200防止当压缩机200初始启动时产生过电流，比较施加给压缩机200的电流和预置的标准电流。然后，根据比较结果，通过关闭电流控制设备(Tr)切断施加给压缩机200的内部电动机的电流或通过在特定的周期打开/关闭电流控制设备(Tr)控制压缩机的冲程。

如图4所示，根据本发明第二实施例的用于往复压缩机的操作控制装置包括：电压检测单元102，用于当往复压缩机200运转时检测施加给往复压缩机的内部电动机(未示出)的电压；电流检测单元101，用于当压缩机200运转时检测施加给压缩机200的内部电动机的电流；冲程估计单元103，用于基于从电压检测单元102检测到的电压值、从电流检测单元101检测到的电流值和压缩机的内部电动机的电动机常数估计压缩机的冲程；标准电流值存储单元106，用于存储预置的标准电流值，以切断在压缩机初始启动时生成的过电流；比较单元107，用于比较从电流检测单元101检测到的电流值和预先存储在标准电流值存储单元106处的标准电流值，并且输出相应于比较结果的比较信号；控制单元104，用于基于比较信号生成用于切断施加给压缩机的内部电动机的电流的切断信号，或者比较估计的冲程值和冲程参考值，然后基于比较结果生成控制信号；以及电力供给单元105，用于通过依据从控制单元104生成的切断信号关闭内部电流控制设备来切断施加给压缩机200的内部电动机的电流，或者通过基于控制信号对电流控制设备(Tr)进行打开/关闭控制来控制施加给往复压缩机200的内部电动机的冲程电压。

这里，当从电流检测单元101检测到的电流值大于预先存储在标准电流值存储单元106处的标准电流值时，控制单元104生成切断信号，并且将所生成的切断信号输出到电力供给单元105中的电流控制设备(Tr)。这时，基于切断信号关闭电流控制设备(Tr)，从而切断施加给压缩机的内部电动机的电流。

另一方面，当从电流检测单元101检测到的电流值等于或者小于预先存储在标准电流值存储单元106的标准电流值时，控制单元104生成控制信号，并且将生成的控制信号输出到电力供给单元105中的电流控制设备(Tr)。即，当从电流检测单元101检测到的电流值等于或者小于预先存储在标准电流值存储单元106的标准电流值时，控制单元104控制电力供给单元105中的Tr的打开周期，从而改变施加给压缩机200的内部电动机的冲程电压。

下文中，现将参考图5详细描述根据本发明第二实施例的用于往复压缩机的操作控制装置的操作。

图5是示出了根据本发明第二实施例的用于往复压缩机的操作控制装置的操作顺序的流程图。

首先，当压缩机200运转时，电流检测单元101实时检测施加给压缩机200的内部电动机的电流，并且将检测到的电流值输出到冲程估计单元103和比较单元107。这时，当压缩机200运转时，电压检测单元102实时检测施加给压缩机200的内部电动机的电流，并且将检测到的电压值输出到冲程估计单元103(S21)。

冲程估计单元103基于检测到的电压值、检测到的电流值和内部电动机的电动机常数估计压缩机200的冲程，并且将估计的值(估计的冲程值)输出到控制单元104。

比较单元107比较预先存储在标准电流存储单元106处的标准电流值和从电流检测单元101检测的电流值，并将相应于比较结果的信号输出到控制单元104。

当从电流检测单元101检测到的电流值大于标准电流值时，控制单元104生成切断信号，并且将所生成的切断信号输出到电流控制设备(Tr)(S22)。这时，基于切断信号关闭电流控制设备(Tr)，从而切断施加给压缩机的内部电动机的电流(S23，S24)。

另一方面，当从电流检测单元101检测到的电流值等于或小于标准电流值时，控制单元104生成控制信号，并且将生成的控制信号输出到电流控制设备。即，当从电流检测单元101检测到的电流值等于或小于标准电流值，并且估计的冲程值小于冲程参考值时，控制单元104向Tr输出用于延长Tr的打开周期的控制信号，从而增加了提供给往复压缩机200的内部电动机的冲程电压。另一方面，当从电流检测单元101检测到的电流值等于或小于标准电流值，并且估计的冲程值大于冲程参考值时，控制单元104向Tr输出用于缩短Tr的打开周期的控制信号，从而减少了提供给往复压缩机200的内部电动机的冲程电压。即，通过增加或减少冲程电压来改变压缩机200的冲程(S25-S27)。

这里，由用户预置标准电流值，标准电流值指的是应该被施加给电动机从而压缩机200的内部电动机正常运转的电流值。即，标准电流是通过预先测量当压缩机正常运转时施加给压缩机的内部电动机的电流值然后存储该测量得到的值而设置的。

因此，在本发明中，可以防止由过载(过电流)导致的对压缩机200的损害而无需OLP和PTC热敏电阻，并且可以精密地控制压缩机200。

就目前描述而言，在本发明中，可通过切断压缩机运转时施加给压缩机的内部电动机的电力或通过将电力施加给压缩机的内部电动机而不使用OLP和PTC热敏电阻来防止由过电流导致的压缩机损害。

此外，在本发明中，由于没有使用现有的OLP和PTC热敏电阻，而是使用了用于控制压缩机的冲程的操作控制装置，所以可以精密控制冲程，并且可以降低压缩机的生产成本。

此外，在本发明中，由于通过电流控制设备而不使用现有的OLP和PTC热敏电阻控制压缩机的操作，可以使压缩机小型化。

对本领域的技术人员来说，很清楚可以对本发明进行各种修改和变更，而不背离本发明的精神和范围。这样，本发明旨在覆盖本发明的修改和变更，只要这些修改和变更落入所附权利要求和其等价物的范围内。

Claims (9)

1.一种用于压缩机的操作控制装置，包括：

冲程估计单元，用于基于施加给压缩机的内部电动机的电流、电压以及内部电动机的电动机常数来估计压缩机的冲程；

控制单元，用于基于估计的冲程值和预置的冲程参考值生成用于改变压缩机的冲程的控制信号；以及

电流控制器件，用于根据控制信号改变施加给压缩机的内部电动机的冲程电压

其中，过载保护器和/或正温度系数热敏电阻没有用于所述操作控制装置。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元向电流控制器件输出用于增加在初始驱动压缩机时施加给压缩机的冲程电压的控制信号。

3.如权利要求1所述的装置，其中，当所述估计的冲程值小于冲程参考值时，控制单元通过延长电流控制器件的打开/关闭周期来增加施加给压缩机的电压，以及当所述估计的冲程值大于冲程参考值时，控制单元通过缩短电流控制器件的打开/关闭周期来减少施加给压缩机的电压。

4.一种用于压缩机的操作控制装置，包括：

检测器件，用于检测施加给压缩机的电流和电压；

存储器件，用于预置防止在压缩机初始启动时产生过电流的标准电流值，并存储所设置的标准电流值；

比较器件，用于比较检测到的电流值和标准电流值，并且输出相应于比较结果的比较信号；以及

控制器件，用于通过依据比较结果关闭安装在压缩机上的电流控制器件来切断施加给压缩机的电流，或者用于通过在特定的周期打开/关闭电流控制器件来控制施加给压缩机的冲程电压，

其中，过载保护器和/或正温度系数热敏电阻没有用于所述操作控制装置。

5.如权利要求4所述的装置，其中，所述电流控制器件是三端双向可控硅开关元件、栅极关闭晶体管、绝缘栅双极晶体管、双极晶体管、中继器中的一个。

6.如权利要求4所述的装置，其中，所述压缩机安装在电冰箱上。

7.如权利要求4所述的装置，其中，当检测到的电流值大于标准电流值时，所述控制器件通过关闭电流控制器件来切断施加给压缩机的电流；以及当检测到的电流值小于标准电流值时，所述控制器件将基于检测到的电压值、检测到的电流值和压缩机的内部电动机的电动机常数估计的冲程值与预置的冲程参考值相比较，然后基于比较结果改变压缩机的冲程。

8.一种用于控制压缩机的操作的方法，包括下述步骤：

检测施加给压缩机的电流和电压；

基于电流、电压的检测值以及压缩机的内部电动机的电动机常数估计压缩机的冲程；

当估计的冲程值小于预置的冲程参考值时，通过延长安装在压缩机上的电流控制器件的打开/关闭周期来增加施加给压缩机的电压，以及当估计的冲程值大于预置的冲程参考值时，通过缩短电流控制器件的打开/关闭周期来减少施加给压缩机的电压，

其中，过载保护器和/或正温度系数热敏电阻没有用于所述控制压缩机的操作的方法。

9.一种用于控制压缩机的操作的方法，包括下述步骤：

检测施加给压缩机的电流；

比较检测到的电流值和预置的标准电流值；

当检测到的电流值大于标准电流值时，通过关闭安装在压缩机上的电流控制器件来切断施加给压缩机的电流；以及

当检测到的电流值等于或小于标准电流值时，估计压缩机的冲程，并通过基于估计的值和预置的冲程标准电流值在特定的周期打开/关闭电流控制器件来控制施加给压缩机的冲程电压，

其中，过载保护器和/或正温度系数热敏电阻没有用于所述控制压缩机的操作的方法。

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