CN1704590A - 用于控制压缩机的操作的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

所提供的是一种用于控制压缩机的操作的装置及其方法，其中这种装置可始终将恒定电压无噪加载到压缩机上。用于控制压缩机的操作的装置包括：与压缩机电连接的双向晶闸管；及控制器，根据加载到压缩机上的交流电源电压值和预定参考电压值来控制双向晶闸管的导通持续时间。

Description

用于控制压缩机的操作的装置及其方法
技术领域
本发明涉及了一种压缩机，尤其是涉及用于控制往复压缩机(reciprocating compressor)的操作的装置及其方法。
背景技术
通常，往复压缩机使内部活塞在圆柱内线性往复运动，进行吸气、压缩及释放致冷气体。操作活塞的方法可分为往复方法(recipromethod)和线性方法。
往复方法中，旋转马达连接到曲柄轴(crank shaft)上而曲柄轴连接到活塞上，因而将马达的旋转功率转化为线性往复运动。在线性方法中，活塞连接到线性移动的马达的制动器上，因而使活塞根据马达的线性运动进行往复运动。
在压缩效率方面来说，应用线性方法的往复压缩机比典型压缩机具有较高的压缩效率，因为线性方法中没有将旋转运动转化为线性运动的曲柄轴，从而导致低摩擦损耗。
当往复压缩机用于冰箱或空调时，往复压缩机中马达的绕组线(winding wire)根据输入到往复压缩机中的电源电压变动值选定，因此通过将电源加载到选定的绕组线上的方法来控制压缩机的冲程。在下文中，参考图1将对根据现有技术的往复压缩机进行说明。
图1是方框示意图，说明了根据已有技术的用于控制往复压缩机的操作的装置的结构。
参考图1，控制往复压缩机的操作的装置包括：电压探测器1，探测加载到压缩机4的马达(未示出)上的交流电源电压；控制器2，将电压探测器1探测到的电压值与预定参考电压值进行比较，并根据比较结果产生开关控制信号；开关部分(R1和R2)，根据控制器2的开关控制信号，选择马达的高模(L1)、标准模(L2)和低模(L3)中的一个模式；与马达电连接的PTC(正温度系数)热敏电阻器5，截断往复压缩机的初始操作时所产生的过电流，因而保护往复压缩机4不被损坏；与PTC热敏电阻器5串联连接的扼流圈6；以及与PTC热敏电阻器5和扼流圈6并联电连接的电容器7。电容器7抵销缠绕在马达上的线圈的电感。换句话说，因为线圈的电感被电容器7抵销了，所以即使很低的输入电压也可产生足够的冲程。这里，冲程是指往复压缩机4的活塞(未示出)往复运动时的运动距离。
在下文中，我们将说明用于控制往复压缩机的操作的装置是怎样工作的。
首先，电压探测器1探测加载到压缩机4的马达上的交流电源的电压，并将探测到的电压值输出到控制器2上。
控制器2根据电压探测器1探测到的电压值和预定参考电压值，产生用于控制开关部分3的开关控制信号。换句话说，控制器2根据加载到压缩机4的马达上的交流电源电压的变动值，控制开关部分3的继电器(R1和R2)，从而改变马达的电压模式(工作模式)。例如，如果提供给往复压缩机4的交流电源电压与预定参考电压相同(如220V)，控制器2就输出开关控制信号，将安装在往复压缩机4上的马达的电压模式转化为标准模式(L2)。如果提供给往复压缩机4的交流电源电压超过预定参考电压(如240V)，控制器2就输出开关控制信号，将安装在往复压缩机4上的马达的电压模式转化为高模(L1)。此外，如果提供给往复压缩机4的交流电源电压小于预定参考电压(如200V)，控制器2就输出开关控制信号，将安装在往复压缩机4上的马达的电压模式转化为低模(L3)。这里，电压模式是保护马达免受过电压冲击并使马达稳定工作的工作模式。换句话说，电压模式的作用是：根据变动的输入电压，选择一个马达定子线圈，其中定子线圈被分成第一线圈(L1：高模)、第二线圈(L2：标准模)、第三线圈(L3：低模)。
其后，开关部分3根据控制器2的开关控制信号选择马达的高模、标准模和低模中的一个模式。
另一方面，当电源提供给初始状态的压缩机4的马达时，为了避免往复压缩机4由于过电流而被损坏，PTC热敏电阻器5截断在压缩机4初始操作时、加载到压缩机4的马达上的过电流，因此保护压缩机4不受过载冲击。这里，过电流是指电流超过压缩机4的马达允许的参考电流值。而且，如果PTC热敏电阻器的电阻值本身由于加载到压缩机4马达上的电流而增大，PTC热敏电阻器5就被关掉。这时，电流仅通过电容器7加载到马达上。
但是，根据现有技术加载到压缩机上的交流电源也许会随时增大或减小，当交流电源增大时，相对于交流电源电压，压缩机的冲程也增大了。这时，如果冲程随着交流电源的变化而持续增大，则压缩机可能被损坏。
此外，根据现有技术，加载到用于控制压缩机的操作的装置上的交流电源电压改变了，压缩机的冲程由于电压改变操作变得不规则，而且如果交流电源改变，当对改变压缩机能力的开关部分3进行操作时，开关部分3可能产生噪声。
同时，根据另一个现有技术的往复压缩机在于2003年11月11日授权的美国专利号6644943的美国专利中公开。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于控制压缩机的操作的装置及其方法，其中当加载到压缩机上的交流电源改变时，根据交流电源的变动值控制双向晶闸管(triac)的导通持续时间，因此在任何时候将恒定电压加载到压缩机上。
本发明的另一个目的是提供一种用于控制压缩机的操作的装置及其方法，其中，当加载到用于控制压缩机操作的装置的交流电源电压改变时，可将恒定电压无噪加载到压缩机上。
为了获得这些及其它优点，根据本发明的目的，如此处简要描述，提供了一种用于控制压缩机的操作的装置，包括：与压缩机电连接的双向晶闸管；及控制器，根据加载到压缩机上的交流电源的电压值和预定参考电压值，控制双向晶闸管的导通持续时间。
根据本发明目的的另一个具体实施例，提供了一种用于控制压缩机的操作的装置，包括：电压探测器，探测加载到压缩机上的交流电源的电压；与压缩机电连接的双向晶闸管；及控制器，根据电压探测器探测到的电压和预定参考电压值，产生控制双向晶闸管的导通持续时间的开关控制信号，并将产生的开关控制信号输出到双向晶闸管上。
仍然根据本发明目的的另一个具体实施例，提供了一种用于控制压缩机的操作的装置，包括：与压缩机的马达电连接的双向晶闸管，并根据开关控制信号，通过控制双向晶闸管的导通持续时间，将恒定电压加载到压缩机上；电压探测器，探测加载到双向晶闸管上的交流电源电压；控制器，根据电压探测器探测到的电压值和预定参考电压值，产生控制双向晶闸管的导通持续时间的开关控制信号，并将产生的开关控制信号输出到双向晶闸管上；与压缩机的马达电连接的PTC(正温度系数)热敏电阻器，通过截断压缩机的初始操作时产生的过电流，防止压缩机被损坏；与PTC热敏电阻器串联连接的扼流圈；及与PTC热敏电阻器和扼流圈并联连接的电容器。
为了实现这些及其它优点，根据本发明目的，还提供了一种用于控制压缩机的操作的方法，包括如下步骤：探测加载到压缩机上的交流电源的电压；及根据探测到的电压值和预定参考电压值，控制与压缩机电连接的双向晶闸管的导通持续时间。
根据结合附图，下面对本发明详细说明，本发明的上述及其它目的、特征、方向及优点将变得更为明显。
附图说明
包含的附图提供了对本发明的进一步理解，附图被结合在详细说明之内并构成它的一部分，附图结合描述说明了本发明的具体实施例，用来解释本发明的原理。
在附图中：
图1是示出了根据现有技术的用于控制往复压缩机的操作的装置方框图；
图2是示出了根据本发明优选实施例的用于控制压缩机的操作的装置的结构的方框图；
图3是示出了根据本发明的用于控制压缩机的操作的方法的操作的流程示意图。
具体实施方法
现在我们将对本发明的优选实施例提供详细参考，其示例在附图中示出。
下文中，我们将说明用于控制压缩机的操作的装置和方法，根据加载到压缩机上的交流电源电压值和预定参考电压值，通过控制与压缩机电连接的双向晶闸管的导通持续时间，可始终将恒定电压无噪加载到压缩机上，详细参考图2和图3。根据本发明的用于控制压缩机的操作的装置既可用于往复压缩机也可应用于各种压缩机上，其中往复压缩机采用往复方法或线性方法。
图2说明了根据本发明实施例的用于控制压缩机的操作的装置的结构的方框图。
依照图2，根据本发明的用于控制压缩机的操作的装置包括：双向晶闸管(Tr)13，它电连接到压缩机14的马达，根据开关控制信号控制双向晶闸管的导通持续时间，将恒定电压加载到压缩机14上；电压探测器11，用于探测加载到双向晶闸管13上的交流电源的电压；控制器12，根据电压探测器11所探测电压值和预定参考电压值，产生用于控制双向晶闸管(Tr)13的导通持续时间的开关控制信号，并将产生的开关控制信号输出到双向晶闸管(Tr)13上；PTC(正温度系数)热敏电阻器15，它电连接到压缩机14的马达上，通过截断压缩机14的初始操作时所产生的过电流，防止压缩机损坏；与PTC热敏电阻器15串联连接的扼流圈16；以及与PTC热敏电阻15和扼流圈16并联连接的电容器17。这里，压缩机14的马达定子线圈不分成类似于现有技术中的第一线圈(L1：高模)、第二线圈(L2：标准模式)和第三线圈(L3：低模)，而是由一个线圈构成。换句话说，因为任何时候加载到压缩机的马达上的电压都是恒定电压，因此不需要用多个线圈构造马达定子线圈。
下文中，我们将说明根据本发明的用于控制压缩机的操作的装置的操作。这里，关于PTC热敏电阻器15、扼流圈16和电容器17的操作与现有技术的操作相同。因此，这里将不涉及那些操作的详细说明。
首先，电压探测器11探测加载到与压缩机14电连接的双向晶闸管13的交流电源的电压，并将所探测到的电压值输出到控制器12上。在此，控制器12可以由微计算机构成。
控制器12将电压探测器11所探测到的电压值与预定参考电压值进行比较。然后，根据比较的结果，控制器12产生控制双向晶闸管(Tr)13的导通持续时间的开关控制信号，并将产生的开关控制信号输出到双向晶闸管13上。例如，假设预定参考电压为220V而加载到双向晶闸管13的电压为240V，为了维持加载到压缩机14上的电压在任何时候都为220V，控制器12产生用于缩短双向晶闸管13的导通持续时间的开关控制信号，并将开关控制信号输出到双向晶闸管13上。另一方面，假设预定参考电压为220V，加载到双向晶闸管13上的电压为200V，为了维持加载到压缩机14上的电压为220V，控制器12产生用于延长双向晶闸管13的导通持续时间的开关控制信号，并将开关控制信号输出到双向晶闸管13上。
其后，根据从控制器12输出的开关控制信号，通过控制导通持续时间，双向晶闸管13将交流电源电压变为恒定电压(即预定参考电压)。因而，双向晶闸管13将恒定电压加载到压缩机14上。在这个过程中，依靠通过双向晶闸管13加载的恒定电压，压缩机14稳定地操作。
因此，根据本发明，在用于控制压缩机的操作的装置中，如果交流电源改变，则探测交流电源的变动值，根据这个变动值控制双向晶闸管13的导通持续时间，因而任何时候都将恒定电压加载到压缩机上。
图3是关于根据本发明的用于控制往复压缩机的操作的方法的操作流程图。
首先，当交流电源被用户加载到用于控制压缩机14的操作的装置时，电压探测器11探测交流电源的电压，并将所探测到的电压值输出到控制器12(S1)。
控制器12将电压探测器11所探测到的电压值与预定参考电压值进行比较(S2)。
其后，如果电压探测器11所探测到的电压值大于预定参考电压值，为了维持加载到双向晶闸管上的电压为预定参考电压，控制器12产生用于缩短双向晶闸管13的导通持续时间的开关控制信号，然后将开关控制信号输出到双向晶闸管13(S3)。这里，如果双向晶闸管13的导通持续时间缩短了，则根据双向晶闸管13的特性，加载到压缩机14上的电压减小。
另一方面，如果电压探测器11所探测到的电压值小于预定参考电压值，为了维持加载到双向晶闸管上的电压为预定参考电压，控制器12产生用于延长双向晶闸管13的导通持续时间的控制信号，然后将开关控制信号输出到双向晶闸管13(S4)。这里，如果双向晶闸管13的导通持续时间延长了，根据双向晶闸管13的特性，加载到压缩机上的电压增大。
那么，根据控制器12输出的开关控制信号控制导通持续时间，双向晶闸管13将交流电源变成恒定电压(即预定参考电压)，因此将这个恒定电压加载到压缩机14上。在这个过程中，压缩机14由通过经双向晶闸管13而加载的恒定电压稳定地操作。
因此，根据本发明的用于控制压缩机的操作的装置中，当加载到压缩机上的电压改变时，通过控制双向晶闸管的导通持续时间，加载到压缩机上的电压始终为恒定电压。据此，压缩机的可靠性可得到提高。
如上所述，在根据本发明的用于控制压缩机的操作的装置及其方法中，当加载到压缩机上的交流电源的电压改变时，控制双向晶闸管的导通持续时间，因而达到能够在任何时候将恒定电压加载到压缩机上的结果。
而且，根据本发明的用于控制压缩机的操作的装置及其方法中，因为不采用继电器，进一步结果是它能够将恒定电压无噪加载到压缩机上。
因为本发明可体现为多种形式而不脱离其精神或本质特性，也可以理解为，除非另行说明，上述的具体实施例不受上述的任何细节的限制，而是广泛理解为在所附权利要求中定义的精神和范围内，从而所有属于权利要求的界限和范围或这些界限和范围的等同物内的改变和修正都将包含于所附权利要求内。

Claims (9)

1.一种用于控制压缩机的操作的装置，包括：
双向晶闸管，与压缩机电连接；及
控制器，用于根据加载到压缩机上的交流电源的电压值和预定参考电压值来控制双向晶闸管的导通持续时间。
2.如权利要求1所述的装置，其中，当电压值大于预定参考电压值时，控制器产生用于缩短双向晶闸管的导通持续时间的第一开关控制信号，并将所产生的第一开关控制信号输出到双向晶闸管；以及当电压值小于预定参考电压值时，控制器产生用于延长双向晶闸管的导通持续时间的第二开关控制信号，并将所产生的第二开关控制信号输出到双向晶闸管。
3.一种用于控制压缩机的操作的装置，包括：
电压探测器，用于探测加载到压缩机上的交流电源的电压；
双向晶闸管，与压缩机电连接；及
控制器，用于根据电压探测器所探测到的电压值和预定参考电压值，产生控制双向晶闸管的导通持续时间的开关控制信号，并将所产生的开关控制信号输出到双向晶闸管。
4.如权利要求3所述的装置，其中，当探测到的电压值大于预定参考电压值时，控制器产生用于缩短双向晶闸管的导通持续时间的第一开关控制信号，并将所产生的第一开关控制信号输出到双向晶闸管；以及当探测的电压值小于预定参考电压值时，控制器产生用于延长双向晶闸管的导通持续时间的第二开关控制信号，并将所产生的第二开关控制信号输出到双向晶闸管。
5.一种用于控制压缩机的操作的方法，包括如下步骤：
探测加载到压缩机上的交流电源的电压；及
根据所探测到的电压值和预定参考电压值，控制与压缩机电连接的双向晶闸管的导通持续时间。
6.如权利要求5所述的方法，其中，在控制双向晶闸管的导通持续时间的步骤中，当交流电源改变时，控制双向晶闸管的导通持续时间，以将恒定电压加载到压缩机上。
7.如权利要求5所述的方法，其中，控制双向晶闸管的导通持续时间的步骤包括如下步骤：
如果探测到的电压值大于预定参考电压值，缩短双向晶闸管的导通持续时间；及
如果探测到的电压值小于预定参考电压值，延长双向晶闸管的导通持续时间。
8.一种用于控制压缩机的操作的装置，包括：
双向晶闸管，与压缩机的马达电连接，并且根据开关控制信号，通过控制双向晶闸管的导通持续时间来将恒定电压加载到压缩机上；
电压探测器，用于探测加载到双向晶闸管上的交流电源的电压；
控制器，用于根据电压探测器探测到的电压值和预定参考电压值，产生用于控制双向晶闸管的导通持续时间的开关控制信号，并将所产生的开关控制信号输出到双向晶闸管；
PTC(正温度系数)热敏电阻器，与压缩机的马达电连接，并通过截断在压缩机的初始操作时所产生的过电流，防止压缩机被损坏；
扼流圈，与PTC热敏电阻器串联连接；及
电容器，与PTC热敏电阻器和扼流圈并联电连接。
9.如权利要求8所述的装置，其中，当探测到的电压值大于预定参考电压值时，控制器产生用于缩短双向晶闸管的导通持续时间的第一开关控制信号，并将所产生的第一开关控制信号输出到双向晶闸管；以及当探测的电压值小于预定参考电压值时，控制器产生用于延长双向晶闸管的导通持续时间的第二开关控制信号，并将所产生的第二开关控制信号输出到双向晶闸管。
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