CN1573105A

CN1573105A - 用于控制压缩机运行的方法及装置

Info

Publication number: CN1573105A
Application number: CNA2004100014640A
Authority: CN
Inventors: 刘载有; 李徹雄; 成知原; 李爀
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2024-01-08
Also published as: CN1573105B; KR100517932B1; KR20040101764A; DE102004004943B4; DE102004004943A1; JP2004353664A

Abstract

公开了一种用于控制压缩机运行的装置与方法，通过保证压缩机的最大压缩容积来提高压缩机的工作效率。当对压缩机的行程进行控制时，仅向压缩机提供交流电压或将交流电压和直流电压都提供给压缩机，从而控制压缩机的行程。

Description

用于控制压缩机运行的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种压缩机，更具体地涉及用于控制活塞压缩机运行的方法和装置。

背景技术

通常，活塞压缩机通过在汽缸内往复地线性移动活塞来吸入、压缩及排出制冷气体。驱动活塞的方式分为往复方式和直线方式。

往复方式是通过将曲柄轴与旋转运动的电机相连并将活塞与曲柄轴相连，从而把电机的旋转动力转化为直线和往复式的运动。

直线方式是通过将活塞与线性运动电机的推进器相连，从而借助于电机的直线运动往复地移动活塞。

现在将描述采用直线方式的活塞压缩机。

采用直线方式的活塞压缩机不具有把旋转运动转换为线性运动的曲柄轴，因而具有较低的磨擦损失，它比普通压缩机具有更高的压缩功效。

当活塞压缩机用于电冰箱或空调机时，可以通过改变输入到活塞压缩机的电压来变化活塞压缩机的压缩比，进而控制制冷能力。压缩比是指汽缸的全部容积与余隙容积之间的比率。余隙容积是活塞头与汽缸盖之间的容积。

图1为示意框图，示出根据现有技术用于控制活塞压缩机运行的装置的结构。

如图1中所示，用于控制活塞压缩机运行的装置包括：电流检测计4，用于检测供给到活塞压缩机6的内部电机(未示出)的电流；电压检测计3，用于检测供给到内部电机的电压；行程计算器5，用于根据所测电流值和电压值及内部电机的参数计算行程估值行程；比较器1，用于将计算得到的行程估值与预设行程参考值进行比较，并根据比较结果输出差值比较器；以及控制器2，用于根据差值使供给到内部电机的交流电压发生变化从而控制压缩机的行程。

行程是指当活塞往复地线性移动时活塞在活塞压缩机6内的移动距离。

现在将参照图2说明用于控制活塞压缩机运行的装置的工作原理。

图2是用于根据现有技术控制活塞压缩机运行的装置的操作流程图。

首先，电流检测计4对供给到压缩机的内部电机(未示出)的电流进行检测并将测得的电流值输出到行程计算器5。此时，电压检测计3对供给到电机的电压进行检测并将测得的电压值输出到行程计算器5。

行程计算器5把测得的电流值和电压值及电机参数代入下面的等式(1)计算出行程估值，并把所计算出的行程估值提供给比较器1(步骤S11)。

X＝1/α∫(V_M-Ri-Lī) dt-------------(1)

其中‘R’为电阻，‘L’为电感，α为电机常数，V_M为供给电机的电压，‘i’为供给电机的电流，ī为供给电机的电流的时间变化率。即，ī为‘i’的微分值(di/dt)。

之后，比较器1对行程估值与行程参考值进行比较，并根据比较结果将差值提供给控制器2(步骤S12)。

控制器2以差值为基础，通过变化供给到压缩机6的电机的交流电压来控制压缩机6的行程。即，如果所计算的行程估值大于预设行程参考值，控制器2就减少供给到电机的交流电压(步骤S14)。但是，如果所计算的行程估值小于预设行程参考值，控制器2就增加供给到电机的交流电压(步骤S13)。

但是，传统活塞压缩机存在以下问题。即，如果根据具体的负荷状态需要最大压缩容积，而气体(冷却气体)刚度常数较小，活塞的中心点没有变化，因此如果活塞头以最大行程工作，就必须与汽缸盖发生碰撞。最大压缩容积是指当活塞从上止点(TDC)下降到下止点(BDC)时余隙容积增加到最大的情形。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于控制压缩机运行的装置和方法，通过保证压缩机的最大压缩容积可以提高压缩机的运行效率。

本发明的另一目的是来提供一种用于控制压缩机运行的装置与方法，通过在对压缩机的行程进行控制时根据负荷状态，仅向压缩机提供交流电压或向压缩机提供交流电压及直流电压，从而控制行程容积以保证压缩机的最大压缩容积。

本发明还有一个目的是提供一种用于控制压缩机运行的装置与方法，通过在对压缩机的行程进行控制时根据使用者的要求，仅向压缩机提供交流电压或向压缩机提供交流电压和直流电压，，从而控制行程容积以保证压缩机的最大压缩容积。

为了达到这些和其它优点，并且依照本发明的目的，如在此具体实施和宽泛描述的，提供一种用于控制压缩机运行的方法，包括：通过向压缩机提供交流电压或提供交流电压和直流电压，控制压缩机的行程。

为了实现以上目的，在此还提供了一种用于控制压缩机运行的方法，包括：通过向压缩机提供交流电压或者当压缩机的负荷符合预设规定负荷状态时向压缩机提供交流电压或向压缩机提供交流电压和直流电压，从而控制安装于空调机内的压缩机的行程。

为了实现以上目的，在此还提供了一种用于控制压缩机运行的方法，以压缩机的行程参考值为基础向压缩机提供交流电压，以便对压缩机的行程进行控制，其包括：根据压缩机的负荷状态向压缩机提供交流电压或提供交流电压和直流电压。

为了实现以上目的，在此还提供一种用于控制压缩机运行的装置，包括：用于控制压缩机行程的部件，当对压缩机的行程进行控制时，通过向压缩机提供交流电压或向压缩机提供交流电压和直流电压，从而控制压缩机的行程。

为了实现以上目的，在此还提供一种用于控制压缩机运行的装置，包括：控制压缩机行程的部件，在对安装于空调机内的压缩机行程进行控制时，通过向压缩机提供交流电压或者当压缩机的负荷符合预设规定负荷状态时向压缩机提供交流电压和直流电压，从而控制压缩机的行程。

为了实现以上目的，在此还提供一种用于控制压缩机运行的装置，包括：行程检测计，用于检测安装于空调机内的压缩机的行程；比较器，用于将行程检测计测得的行程值与预设行程参考值进行比较，并根据比较结果输出差值；直流电压参考值生成器，用于检测压缩机的负荷并且在测得的负荷符合预设规定负荷状态时生成直流电压参考值；以及控制器，该控制器根据差值对供给到压缩机的交流电压进行变化以控制行程，或者通过向压缩机提供符合直流电压参考值的直流电压和交流电压，增大行程。

从以下结合附图的对本发明的详细说明中，本发明的上述及其它目的、特征、方面和优点会变得更加明了。

附图说明

附图包含于此以进一步理解本发明并构成本申请的一部分，其示出本发明的实施例，并与说明书一起用于说明本发明的原理。

在图中：

图1为示出根据现有技术的用于控制活塞压缩机运行的装置的示意框图；

图2为根据现有技术的用于控制活塞压缩机运行的装置的工作流程图；

图3为示出根据本发明的用于控制活塞压缩机运行的装置的示意框图；

图4为根据本发明的用于控制活塞压缩机运行的装置的工作流程图；

图5为示出图3的压缩机的规定负荷状态的图形；以及

图6A到6C示出根据供给到图3的压缩机的直流电压和交流电压的活塞压缩容积。

具体实施方式

现在将详细说明本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。

现在将参照图3到6C，说明根据本发明的优选实施例的用于控制压缩机运行的装置和方法，在对压缩机的行程进行控制时，通过仅向压缩机提供交流电压或根据负荷状态向压缩机提供交流电压和直流电压以控制行程容积，其能保证压缩机的最大压缩容积并提高压缩机的运行效率。

图3是显示用于控制根据本发明的活塞压缩机的装置的示意框图。

如图3中所示，用于控制根据本发明的压缩机运行的装置包括：用于检测压缩机(L.comp)200的行程的行程检测计104；用于对行程检测计104测得的的行程值与预设行程参考值进行比较，并根据比较结果输出差值的比较器101；直流电压参考值生成器103，其基于压缩机(L.comp)200的吸入孔道温度与排出孔道温度获取吸入压力与排出压力，并基于得到的吸入压力与排出压力来检测压缩机的负荷，并在测得的负荷符合规定负荷状态时，生成直流电压参考值；以及控制器102，该控制器根据比较器101输出的差值对供给压缩机的交流电压进行变化以控制压缩机200的行程，或者通过向压缩机提供符合直流电压参考值生成器100输入的直流电压参考值的直流电压和交流电压，从而增加压缩机200的行程。

规定负荷状态是指一种模式，其中，当压缩机200的负荷为最大负荷时或根据使用者的要求，向压缩机200提供交流电压和直流电压，从而最大限度地增加行程容积(即，为了保证最大压缩容积)。

例如，如果压缩机安装于执行制冷/加热工作的空调机(未示出)内，规定负荷状态是在加热工作模式下产生的需要更大热容量的负荷状态。此时，为了最大限度地增加加热能力，需要增加活塞的行程容积，而在这种场合下，仅有交流电压提供给压缩机200，由于压缩机机械结构的限制而不能够获得最大压缩容积。

因此，将交流电压与直流电压一起提供给压缩机200以便移动压缩机的活塞的中间位置使压缩机以最大压缩容积工作，由此可以获得足够的加热能力。活塞的中间位置是指在汽缸内往复移动的活塞的中心，它可以进行变化，即通过直流电压使其移动(增加或减少)。

例如，通过直流电压来使压缩机200的行程容积增加，由此压缩机200能够获得最大压缩容积并以最大行程运行。最大压缩容积是指当活塞从上止点(TDC)下降到下止点(BDC)时余隙容积增加到最大的状态。余隙容积是指活塞头与汽缸盖之间的容积。

现在将根据本发明的优选实施例来详细描述用于控制活塞压缩机运行的装置的工作过程。

图4是用于控制根据本发明的活塞压缩机运行的装置的工作流程图。

首先，行程检测计104检测压缩机200的行程并将测得的行程值提供给比较器101。即，行程检测计104检测供给到压缩机200内部电机的电流值和电压值，并将测得的电流值与电压值以及电机参数代入现有技术中的等式(1)以计算压缩机的行程估值，并将计算出的行程值提供给比较器101(步骤S21)。

比较器101将行程检测计104测得的行程估值与预设行程参考值进行比较，并根据比较结果将差值提供给压缩机102。

控制器102将符合比较器101所输出的差值的交流电压提供给压缩机200，从而对压缩机200的行程进行控制。

之后，直流电压参考值生成器103通过温度感测器(未示出)对压缩机200的吸入孔道(未示出)与排出孔道(未示出)的温度进行检测，以测得的温度信息为基础得到一个吸入压力与一个排出压力，并将所得吸入压力与排出压力作为压缩机负荷(步骤S22)。在此，当吸入孔道与排出孔道的温度达到一个特定温度时，就可以通过实验对相应于该特定温度的吸入压力与排出压力进行预先检测，从而获得吸入压力与排出压力。即，直流电压参考值生成器103将通过实验预先得到的吸入压力与排出压力作为压缩机负荷进行检测(步骤S22)。

现在将通过各种实施例说明用于检测压缩机负荷的方法。

首先，可以以供给到压缩机200的电流与行程之间的相差的绝对值为基础来测定压缩机200的负荷。例如，当电流与行程之间的相差的绝对值固定且电流与行程之间的相差是90°时，就把压缩机的电流负荷视作参考负荷。如果电流与行程之间的相差值介于90°与180°之间，就把压缩机的电流负荷视作最大负荷。如果电流与行程之间的相差介于0°与90°之间，就把压缩机的电流负荷视作低负荷。即，电流与行程之间的相差越接近于180°，就把压缩机的电流负荷视作最大负荷，而电流与行程之间的相差越接近于0°，就把压缩机的电流负荷视作低负荷。

其次，可以以压缩机200的空气温度为基础来测定压缩机200的负荷。例如，通过温度感测器来测定空气温度，如果空气温度近似于25°，就把压缩机的电流负荷视作参考负荷。如果空气温度为25°或更高，就把压缩机的电流负荷视作最大负荷。如果空气温度低于25°，就把压缩机的电流负荷视作低负荷。

第三，可以以室温为基础来测定压缩机的负荷。例如，如果室温成为一个预设参考温度(如25°)，就把压缩机的电流负荷视作参考负荷。如果室温高于预设参考温度，就把压缩机的电流负荷视作最大负荷。如果室温低于预设参考温度，就把压缩机的电流负荷视作低负荷。

第四，可以以电冰箱或空调机的冷却循环中的冷凝器(未示出)与蒸发器(未示出)的温度为基础来测定压缩机的负荷。例如，如果通过实验把冷凝器与蒸发器的温度预先设置为参考温度，则将压缩机的电流负荷视作参考负荷。如果冷凝器与蒸发器的温度高于参考温度，则将压缩机的电流负荷视作最大负荷。如果冷凝器与蒸发器的温度低于参考温度，则将压缩机的电流负荷视作低负荷。

在测定冷凝器与蒸发器的温度时，可以通过实验了解吸入压力与排出压力。即，可以了解压缩机的电流负荷状态。

之后，如果测得的负荷符合规定负荷状态(最大负荷或加热模式)，直流电压参考值生成器103就生成一个直流电压参考值来增加压缩机的行程容积(即，以此保证最大压缩机容积)，并且将所生成的直流电压参考值提供给控制器102(步骤S23)。然后，控制器102将交流电压连同符合直流电压参考值的直流电压提供给压缩机200。即，在本发明中，当采用各种负荷检测方法之一测得的压缩机电流负荷是最大负荷时，则向压缩机供给直流电压以获得最大压缩容积，即，增加压缩机的行程容积(步骤S24)。

同时，如果测得的负荷不符合规定负荷状态(最大负荷或加热模式)，即，如果没有直流电压参考值从直流电压参考值生成器103输入，则控制器102就以比较器101输出的差值为基础来增加或减少供给到压缩机的交流电压。例如，如果测得的行程值大于预设行程参考值，则控制器102就减少供给到内部电机的交流电压。但是，如果测得的行程值小于预设行程参考值，则控制器102就增大供给到压缩机内部电机的交流电压(步骤S25-S27)。

因此，在本发明中，对压缩机的电流负荷进行检测，如果电流负荷符合预设的规定负荷状态，就将直流电压与交流电压都供给到压缩机以便增加行程容积，而如果压缩机200的电流负荷不符合规定负荷状态，则切断直流电压而仅向压缩机200提供交流电压以控制行程。在这里，活塞的行程容积是由直流电压所控制的。

现在将参照图5说明压缩机的规定负荷状态。

图5为示出图3的压缩机的规定负荷状态的图形，即，示出根据压缩机200的排出与吸入压力的负荷状态。

在图5中，压缩机的活塞的中间位置根据压缩机的负荷进行变化，并且排出压力越高，中间位置增加得越大。即，供给压缩机的交流电压对活塞的中间位置没有影响，而只有供给压缩机的直流电压准确地控制着活塞的中间位置。因此，如果只有交流电压而没有直流电压供给到压缩机，活塞的中间位置就会根据排出压力、吸入压力、机械设计条件(例如，刚度常数、活塞质量等)而不准确地变化。

如图5中所示，当压缩机安装在制冷/加热空调机内时，图5的图形显示压缩机在“A”负荷状态(例如，冷却模式)下运行后进入“B”负荷状态下运行时的规定负荷状态。即，在冷却过程中通过仅向压缩机提供交流电压就可以获得充分的冷却能力，而当从冷却模式转换为加热模式时，只有在将交流电压与直流电压都供给到压缩机时才能够获得最大加热能力。

因此，在‘A’负荷状态下(例如，当压缩机安装于空调机内时，‘A’负荷状态是指用于进行制冷的制冷模式)，活塞的中间位置没有变化。同时，在‘B’负荷状态下(例如，当压缩机安装于空调机内时，‘B’负荷状态是指用于进行加热的加热模式)，活塞的中间位置由直流电压所控制。即，控制器102根据比较器101输出的差值对供给到压缩机200的交流电压进行变化以控制行程，当从直流电压参考值生成器103中提供直流电压参考值时，控制器102就向压缩机200提供符合直流电压参考值的直流电压和交流电压，以此来增加行程(行程容积)。在此场合下，增大后的行程就是最大压缩容积。当根据负荷状态或在使用者的控制下向压缩机提供直流电压时，活塞的中间位置可以如图6中所示进行移动。

现在将参照图6A-6C说明根据供给到压缩机的直流电压与交流电压的活塞压缩容积。

图6A到6C示出根据供给到图3的压缩机的直流电压与交流电压的活塞压缩容积。

如图6A中所示，当压缩机200处于‘A’负荷状态下时(即，当压缩机安装于空调机内并在冷却模式内运行时)，如果向压缩机200供给交流电压，则活塞的中间位置就会增加以获得最大压缩容积。

如图6B中所示，在规定负荷状态下(即，从冷却模式转换为加热模式时)，如果仅向压缩机200提供交流电压(或行程电压)，则活塞的中间位置不会发生变化，因此不能获得最大压缩容积。

如图6中所示，在规定负荷状态下(即，从冷却模式转换为加热模式时)，如果把交流电压与直流电压都供给到压缩机200，则活塞的中间位置就会增加从而获得最大压缩容积。即，由于活塞的中间位置随着直流电压增加，所以能够获得最大压缩容积。

因此，压缩机200的活塞的中间位置通过直流电压与交流电压而增加，由此压缩机200获得最大压缩容积并以最大行程运行。例如，如果活塞的初始位置设置为‘A’负荷状态并且压缩机在‘A’负荷状态下运行后进入‘B’负荷状态下运行，由于气体刚度常数较小，所以活塞的中间位置不会变化，因此如果不发生碰撞的话就很难使活塞以最大行程运行。因此，通过提供直流电压和交流电压给压缩机200，活塞的中间位置就会随着直流电压而增加，由此压缩机200能够获得最大压缩容积从而以最大行程运行。

另一方面，在本发明中，可以根据负荷状态向压缩机提供交流电压或将直流电压与交流电压都提供给压缩机，或者根据使用者的要求向压缩机提供直流电压和交流电压，从而获得最大行程容积(最大压缩容积)。

如上所述，用于控制本发明的活塞压缩机运行的方法与装置具有下列优点。

即，在对压缩机的行程进行控制时，根据压缩机的负荷状态或使用者的要求，只向压缩机提供交流电压或向压缩机提供交流电压和直流电压以控制行程容积，由此获得最大压缩容积。也就是说，通过获得最大压缩容积，能够提高压缩机的工作效率。

由于在不背离其实质或本质特征的前提下，可以以各种方式实施本发明，因此应当理解，除非另有说明，上述实施例并不局限于以上说明的任何细节，而是可以在由所附权利要求书限定的实质和范围内宽泛地理解，且因此所有落入权利要求书的范围或者这些范围的等价物内的变化和修改都因而包含于附加的权利要求书中。

Claims

1.一种用于控制压缩机运行的方法，包括：通过仅向压缩机提供交流电压或向压缩机提供交流电压和直流电压来控制压缩机的行程。

2.一种用于控制压缩机运行的方法，包括：通过向压缩机提供交流电压或者通过当压缩机的负荷符合预设规定负荷状态时将交流电压与直流电压一起提供给压缩机来控制安装于空调机内的压缩机的行程。

3.一种用于对压缩机的行程进行控制的方法，其中，以压缩机的行程参考值为基础，向压缩机提供交流电压从而控制压缩机运行，该方法包括：

根据压缩机的负荷状态，向压缩机提供交流电压或提供交流电压和直流电压。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当压缩机安装于空调机内时，压缩机的负荷状态是制冷模式或者加热模式。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，向压缩机提供交流电压或直流电压的步骤包括：

检测压缩机的吸入压力与排出压力，作为压缩机的负荷；以及

如果测得的负荷符合预设规定负荷状态，则向压缩机提供直流电压和交流电压。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，向压缩机提供交流电压的步骤包括：

检测压缩机的行程；以及

比较测得的行程和预设行程参考值，并以比较结果为基础向压缩机提供交流电压。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在向压缩机提供交流电压的步骤中，如果测得的行程值大于预设行程参考值，则减少供给到压缩机的交流电压，而如果测得的行程值小于预设行程值，则增大供给到压缩机的交流电压。

8.一种用于控制压缩机运行的装置，包括：

当对压缩机的行程进行控制时，通过向压缩机提供交流电压或通过将交流电压和直流电压一起供给给压缩机从而控制压缩机行程的装置。

9.一种用于控制压缩机运行的装置，包括：

当对安装于空调机内的压缩机行程进行控制时，通过向压缩机提供交流电压或者当压缩机的负荷符合预设规定负荷状态时将交流电压与直流电压一起提供给压缩机从而控制压缩机行程的装置。

10.如权利要求9的装置，其特征在于，该装置包括：

用于检测压缩机的吸入压力与排出压力作为压缩机的负荷，并且当测得的负荷符合预设规定负荷状态时生成直流电压参考值的直流电压参考值生成器；以及

用于通过向压缩机提供符合直流电压参考值的直流电压以及交流电压，从而增大行程的控制器。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置包括：

用于检测压缩机的行程的行程检测计；以及

用于比较行程检测计测得的行程值和预设行程参考值，并根据比较结果输出差值信号的比较器；

其中，控制器以差值信号为基础对供给到压缩机的交流电压进行变化，以便控制行程。

12.如权利要求9所述的装置，其中的装置包括：

用于检测压缩机的行程的行程检测计；

用于检测压缩机的负荷，并且当测得的负荷符合预设规定负荷状态时生成直流电压参考值的直流电压参考值生成器；以及

用于以差值信号为基础对供给到压缩机的交流电压进行变化以控制压缩机的行程，或者通过向压缩机提供符合直流电压参考值的直流电压以及交流电压从而增大行程控制器。

13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，以供给到压缩机的电流与行程之间的相差的绝对值为基础来测定压缩机的负荷。

14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，以压缩机的空气温度为基础来测定压缩机的负荷。

15.如权利要求9所述的装置，其特征在于，以室温为基础来测定压缩机的负荷。

16.如权利要求9所述的装置，其特征在于，当压缩机安装于空调机内时，以空调机的冷却循环中的冷凝器与蒸发器的温度为基础来测定压缩机的负荷。

17.如权利要求9所述的装置，其特征在于，规定负荷状态是用于向压缩机提供交流电压和直流电压以增加压缩机的行程容积的模式。

18.如权利要求9所述的装置，其特征在于，规定负荷状态是当压缩机的负荷为最大负荷时，用于向压缩机提供交流电压和直流电压以增加压缩机的行程容积的模式。

19.一种用于控制压缩机运行的装置包括：

用于检测安装于空调机内的压缩机的行程的行程检测计；

用于对行程检测计测得的的行程值与预设行程参考值进行比较，并根据比较结果输出差值信号的比较器；

用于以差值为基础对供给到压缩机的交流电压进行变化以控制压缩机的行程，或者通过向压缩机提供符合直流电压参考值的直流电压以及交流电压从而增加行程的控制器。