CN1800644A

CN1800644A - 控制压缩机的工作的设备和方法

Info

Publication number: CN1800644A
Application number: CNA2005100763795A
Authority: CN
Inventors: 李徹雄; 金昶五
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: EP1679439A3; CN100464073C; JP4837941B2; KR100619766B1; DE602005021851D1; EP1679439A2; EP1679439B1; US20060153688A1; US7402976B2; KR20060081439A; JP2006189021A

Abstract

一种用于控制压缩机的工作的设备，其包括：控制器，其用于根据压缩机的工作负载产生用于选择压缩机的工作模式的控制信号；第一开关单元，其和包括主线圈和子线圈的马达连接，并且根据控制信号选择主线圈或选择主线圈和子线圈两者；第一和第二电容器，其电连接第一开关单元；以及第二开关单元，其连接第一电容并根据控制信号选择性地并联连接第一电容器到第二电容器。

Description

控制压缩机的工作的设备和方法

技术领域

本发明涉及压缩机，并且更为具体的说，涉及用于控制往复式压缩机的工作的设备和方法。

背景技术

总的来说，往复式压缩机不具有用于将转动运动转换为直线运动的曲柄轴而具有很小的摩擦损耗，并且因此，相比一般压缩机具有更高的压缩效率。

当往复式压缩机用于冰箱或空调时，通过改变加到往复式压缩机的冲程电压，可以改变往复式压缩机的压缩比率以控制冷却性能。

将参考图1描述现有的往复式压缩机。

图1是示出了根据现有技术的用于控制往复式压缩机的工作的设备的结构的框图。

如图1所示，用于控制往复式压缩机的工作的设备包括：电压检测器14，其当往复式压缩机13的冲程改变时，用于检测加到往复式压缩机13的电压；电流检测器12，其用于检测当冲程改变时加到往复式压缩机13的电流；微计算机15，其用于基于由电压检测器14检测的电压值和由电流检测器12检测的电流值计算冲程，比较计算的冲程和冲程基准值，并且根据比较结果产生开关控制信号；以及电源提供单元11，其用于根据由微计算机15产生的开关控制信号，通过控制提供给具有内部三端双向可控硅开关元件Tr1的往复式压缩机13的AC功率的接通/断开来提供冲程电压给往复式压缩机13。在这里，往复式压缩机13根据由用户预先设置的冲程基准值，在接收到提供给内部马达(没有示出)的冲程电压的情况下改变冲程，并且往复地移动内部活塞(没有示出)。

根据现有技术的用于控制往复式压缩机的工作的设备的工作如下。

首先，当根据由用户设置的冲程基准值将电压提供给内部马达时，往复式压缩机13改变冲程并且往复地移动活塞。在这里，冲程表示往复式压缩机13的活塞沿其往复移动的距离。

电源提供单元11的三端双向可控硅开关元件(Tr1)的接通持续时间由从微计算机15输出的开关控制信号延长，并且因此，将AC功率提供到往复式压缩机13以驱动往复式压缩机13。在这时，电压检测器14和电流检测器12分别检测加到往复式压缩机13的电压和电流，并且输出检测的电压和电流值给微计算机15。

微计算机15基于分别由电压检测器14和电流检测器12检测的电压和电流值计算往复式压缩机13的冲程，比较计算的冲程值和冲程基准值，并且根据比较结果产生开关控制信号。例如，如果计算的冲程值小于冲程基准值，则微计算机15输出开关控制信号，用于延长到电源提供单元11的三端双向可控硅开关元件(Tr1)的接通持续时间，以增加提供给往复式压缩机13的冲程电压。

但是，如果计算的冲程值大于冲程基准值，则微计算机15输出用于缩短到电源提供单元11的三端双向可控硅开关元件(Tr1)的接通持续时间的开关控制信号，以减少提供给往复式压缩机13的冲程电压。

与往复式压缩机13的内部马达串联连接的单一电容16抵销缠绕在内部马达中的线圈的电感。

同时，在用于控制往复式压缩机的工作的现有设备中，当将电压通过三端双向可控硅开关元件(Tr1)加到压缩机13的马达以便于控制压缩机的冲程时，产生噪声。为了消除该噪声，需要如图2所示的继电器17和包括主线圈19和子线圈20的马达18。

例如，根据输入到压缩机的电压的改变和压缩机的工作负载的改变，继电器仅选择主线圈19或选择主线圈19和子线圈20两者，由此改变马达18的性能。例如，如果输入的电压被增加或压缩机的工作负载大于预设的基准负载(即，过负载的情况)，则微计算机15控制继电器17仅选择主线圈19以减少马达18的反向电动势常数。

同时，如果输入到压缩机的电压减小或压缩机的工作负载小于预设的基准负载(即，负载不足的情况)，微计算机15控制继电器17以选择主线圈19和子线圈20两者以增加马达18的反向电动势常数。在这里，根据输入到压缩机的电压的改变和压缩机的工作负载的改变，压缩机的工作模式改变为电源模式或安全模式。电源模式表示其中仅通过主线圈操作马达的方法，而安全模式表示其中通过主线圈和子线圈两者操作马达的模式。

缠绕在往复式压缩机的马达18的线圈的卷绕的次数(N)和马达的反向电动势常数(马达常数)成正比，所以当将确定的电压被加到压缩机时，压缩机的冲程和线圈的卷绕次数成反比，如下面所述的表达式(1)所示：

因此，根据加到压缩机的功率的改变和压缩机的工作负载的改变，能够通过控制继电器17来改变马达的电容，从而控制马达。

但是，对于根据现有技术的用于控制往复式压缩机的工作的设备，当压缩机处在电源模式或安全模式时，仅通过连接到马达18的一个电容来将电源加到压缩机的马达18，从而引起压缩机的工作不稳定的问题。例如，当压缩机的工作模式从安全模式改变为电源模式或从电源模式改变到安全模式时，马达的线圈的卷绕次数改变，并且因此马达线圈的电感改变。但是因为压缩机仅通过一个电容器工作，压缩机的工作不稳定。

于2003年11月11日发布的美国专利No.6,644,943也公开了一种往复式压缩机。

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工作的设备和方法，其当马达线圈的电感值根据压缩机的工作负载而改变时，通过改变与压缩机的马达电连接的电容的电容值，能够稳定操作压缩机。

本发明的另一目的是提供一种用于控制压缩机的工作的设备和方法，当压缩机的工作模式改变时，其通过防止电流的不需要的浪费，能够减少能耗。

本发明的再一目的是提供一种用于控制压缩机的工作的设备和方法，其能够防止压缩机的工作模式改变时的过电流，并且快速改变压缩机的工作模式。

为实现这些和其它优点并根据本发明的目的，如在这里具体地和广泛地所述的，提供了一种用于控制压缩机的工作的设备，其包括：控制器，其用于产生根据压缩机的工作负载选择压缩机的工作模式的控制信号；第一开关单元，其和包括主线圈和子线圈的马达连接，并且根据控制信号选择主线圈或选择主线圈和子线圈两者；第一和第二电容器，其电连接到第一开关单元；以及第二开关单元，其连接到第一电容器，并根据控制信号选择性地并联连接第一电容到第二电容器。

为实现上述目的，还提供了一种用于控制压缩机的工作的设备，其包括：控制器，其用于产生根据压缩机的工作负载选择压缩机的工作模式的控制信号；第一开关单元，其和包括主线圈和子线圈的马达连接，并且根据控制信号选择主线圈或选择主线圈和子线圈两者；第一和第二电容器，其电连接第一开关单元；第二开关单元，其连接第一电容器，并根据控制信号选择性地并联连接第一电容到第二电容；第三开关单元，其和第一开关单元并联连接；以及PTC(正温度系数)热敏电阻，其和第三开关单元串联连接，其中第三开关单元根据控制信号控制PTC热敏电阻。

为实现上述目的，提供了用于控制压缩机的工作的设备，其包括：电压检测器，其用于检测当往复式压缩机的冲程改变时加到往复式压缩机的电压；电流检测器，其用于检测到冲程改变时加到往复式压缩机的电流；微计算机，其用于基于由电压检测器检测的电压值和电流检测器检测的电流值计算冲程，比较计算的冲程和冲程基准值，根据比较结果产生开关控制信号，并且产生用于根据往复式压缩机的工作负载选择往复式压缩机的工作模式的模式控制信号；电源提供单元，其用于根据由微计算机产生的开关控制信号，通过控制加到具有内部三端双向可控硅开关元件的往复式压缩机的AC功率的接通/断开来提供冲程电压给往复式压缩机；第一开关单元，其与包括主线圈和子线圈的马达连接，并且根据控制信号选择主线圈或选择主线圈和子线圈两者；第一和第二电容器，其电连接第一开关单元；第二开关单元，其连接到第一电容器，并根据模式控制信号选择性地并联连接第一电容器到第二电容器；第三开关单元，其与第一开关单元并联连接；以及PTC热敏电阻，其与第三开关单元串联连接，其中第三开关单元根据控制信号控制PTC热敏电阻。

为实现上述目的，提供了一种用于控制压缩机的工作的设备，其包括：控制器，其用于输出用于改变压缩机的工作模式的控制信号：PTC热敏电阻，其和压缩机的马达连接并且当压缩机的工作模式改变时切断加到马达的过电流；以及开关单元，其和PTC热敏电阻连接，并且根据控制信号将电流加到PTC热敏电阻或切断加到PTC热敏电阻的电流，其中当压缩机的工作模式被改变时，控制器接通开关单元，并且然后，当经过预定时间时后，控制器断开开关单元。

为实现上述目的，还提供了一种用于控制压缩机的工作的方法，其包括：当压缩机的工作模式改变时，将电流加到和压缩机的马达电连接的PTC热敏电阻；以及当经过预定时间时后，通过和PTC热敏电阻连接的开关单元切断加到PTC热敏电阻的电流。

通过下面结合附图的本发明的详细说明能够更加清楚地理解本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点。

附图说明

附图是为了能进一步了解本发明而包含的，并且被纳入本说明书中构成本说明书的一部分，这些附图示出了本发明的实施例，并用于与本说明书一起对本发明的原理进行说明。

在附图中：

图1是示出了根据现有技术的用于控制压缩机的设备的结构的框图；

图2是示出了根据现有技术的用于控制压缩机的设备的结构的框图，其中该压缩机具有包括主线圈和子线圈的马达；

图3是示出了根据本发明的用于控制压缩机的设备的结构的框图；

图4是示出了根据本发明的用于控制压缩机的方法的流程图。

具体实施方式

根据本发明的优选实施例的用于控制压缩机的工作的设备能够稳定操作压缩机，防止当压缩机的工作模式改变时电流的不需要的浪费，并且快速改变工作模式，下面将参考图3和4描述该设备。

本发明的电压检测器14，电流检测器12，微计算机15和电源提供单元11和现有技术的相同，因此将省略其描述。

图3是示出了根据本发明的用于控制压缩机的工作的设备的结构的框图。

如图3所示，根据本发明的用于控制压缩机的工作的设备包括：控制器(没有示出)，其用于产生根据压缩机的工作负载选择压缩机的工作模式的控制信号；第一继电器17，其和包括主线圈19和子线圈20的马达18电连接，并且根据用于选择压缩机的工作模式的控制信号仅选择主线圈19或选择主线圈19和子线圈20两者；第一和第二电容器16和21，其与继电器17并联连接；以及第二继电器22，其连接第一电容器16，并基于用于选择压缩机的工作模式的控制信号，将电源加到第一电容器16或切断加到第一电容器16的电源。

控制器根据加到压缩机的电压的改变或压缩机的工作负载的改变将压缩机的工作模式改变为电源模式或安全模式。

例如，当加到压缩机的电压增加或当压缩机的工作负载大于预设的基准负载时，控制器输出用于将压缩机的工作模式改变为电源模式的控制信号给第一和第二继电器17和22。

同时，当加到压缩机的电压被减小或当压缩机的工作负载小于预设的基准负载时，控制器输出用于将压缩机的工作模式改变为安全模式的控制信号给第一和第二继电器17和22。

电源模式是用于仅通过主线圈19操作安装在压缩机中的马达18的模式，而安全模式是通过主线圈19和子线圈20两者操作马达18的模式。

主线圈19和子线圈20的卷绕数量可以相同或不同。优选的，基于马达线圈的电感系数来确定第一和第二电容器16和21的电容量。

根据本发明的用于控制压缩机的工作的设备进一步包括：第三继电器23，其和第一继电器17并联连接，并且根据控制器的控制信号接通/断开；以及PTC热敏电阻24，其和第三继电器23串联连接，并且切断当最初启动压缩机或当压缩机的工作模式改变时产生的过电流，以防止往复式压缩机的损坏。

第三继电器23根据控制器的控制信号将电流加到PTC热敏电阻24或切断加到PTC热敏电阻24的电流。在这时，为了切断过电流或快速改变压缩机的工作模式，控制器在压缩机的工作模式改变时接通第三继电器23，并且然后，当经过预定时间时(例如，2秒)后，控制器断开第三继电器23。

因此，通过在用于控制压缩机的工作的设备中另外安装PTC热敏电阻24，可以切断当最初启动压缩机或当压缩机的工作模式改变时产生的过电流。

另外，通过将第三继电器23串联连接到PTC热敏电阻24，可以快速改变压缩机的工作模式。例如，通常，当PTC热敏电阻24的自阻抗值增加时，PTC热敏电阻24将不被断开，直到经过大约一分钟。因此，在本发明中，不等待由PTC热敏电阻24断开自己需要的时间(一分钟)，而是通过第三继电器23快速断开PTC热敏电阻24。因此，能够切断在一分钟期间在PTC热敏电阻24处不需要地流动的电流，并且因此，能够防止电流消耗和立即改变压缩机的工作模式。

下面将详细描述根据本发明的用于控制压缩机的工作的设备的工作。

首先，控制器根据压缩机的工作负载操作压缩机。例如，如果假定压缩机被安装在空调中，则将基于由用户预先设置的所需温度和室温操作压缩机。在这个情况中，基于预先设置的所需温度和室温将压缩机的工作模式改变到电源模式或安全模式。即，当输入到压缩机的电压增加时，或当压缩机的工作负载大于预先设置的基准负载时，压缩机的工作模式优选地改变到电源模式。

并且，当需要根据压缩机的工作负载将压缩机的工作模式改变到电源模式时，即，当压缩机的工作负载大于基准负载时，控制器产生用于将压缩机的工作模式改变到电源模式的第一控制信号，并且输出第一控制信号到第一和第二继电器17和22。在这个情况中，可以使用多种开关单元代替继电器。

下面将描述当压缩机的工作模式改变到电源模式时用于控制压缩机的工作的设备的工作。

首先，第一继电器17根据从控制器输出的第一控制信号仅选择主线圈19。然后，因为电源仅在主线圈19处流动，马达的反向电动势常数被降低。

第二继电器22根据控制器的第一控制信号将电源加到第一电容器16，使得能够将电源通过第一和第二电容器16和21加到主线圈19。即，当仅选择主线圈19时，控制器连接第一和第二电容器16和21以增加电容量并执行LC谐振操作。

同时，当根据压缩机的工作负载，压缩机的工作模式需要改变到安全模式时，如果压缩机的工作负载小于基准负载，控制器产生用于将压缩机的工作模式改变到安全模式的第二控制信号，并且将其输出到第一和第二继电器17和22。

下面将描述当压缩机的工作模式改变到安全模式时用于控制压缩机的工作的设备的工作。

首先，第一继电器17根据从控制器输出的第二控制信号选择主线圈19和子线圈20。然后，因为电源通过主线圈19和子线圈20流动，马达的反向电动势常数增加。

第二继电器22根据控制器的第二控制信号打开第一电容器16以切断加到第一电容器16的电源，使得能够仅通过第二电容器21将电源加到主线圈19和子线圈20。即，当选择主线圈19和子线圈20时，控制器切断加到第一电容器16的电源以减少电容量并执行LC谐振操作。

这样，当马达线圈的电感值改变时，根据压缩机的工作负载通过改变和马达连接的谐振电容的电容值，能够稳定地驱动压缩机。

同时，下面将参考图4详细描述根据本发明的在用于控制压缩机的工作的设备中另外形成的PTC热敏电阻24和继电器23的工作。

首先，为了切断过电流，当最初启动往复式压缩机时或当往复式压缩机的工作模式被改变时，控制器接通第三继电器23(步骤S11和S12)。然后，电流在PTC热敏电阻24流动(步骤S13)。

换句话说，当最初启动往复式压缩机时或当往复式压缩机的工作模式改变时，控制器接通第三继电器23以切断过电流，并且根据电压的变化和负载的变化将压缩机的工作模式改变为电源模式或安全模式。

当最初启动往复式压缩机时或当往复式压缩机的工作模式改变时，PTC热敏电阻24切断加到压缩机的马达18的过电流以保护压缩机不过载。

另外，当PTC热敏电阻24的电阻值因为加到往复式压缩机13的内部马达(M)的电流增加时，断开PTC热敏电阻24并且将电流仅通过第一电容器或通过第一和第二电容器16和21两者加到马达18。

如果即使当压缩机的工作模式改变为电源模式或安全模式时PTC热敏电阻24不断开，压缩机将工作在电源模式或在安全模式。即，压缩机不工作在电源模式或在安全模式中直到PTC热敏电阻24本身断开。PTC热敏电阻24本身断开需要的时间大约是1分钟。

因此，当压缩机的工作模式改变为电源模式或安全模式时，控制器接通第三继电器23，并且然后，当经过预定时间(例如，2秒钟)时(步骤S14)，控制器断开PTC热敏电阻24。就是说，不等待直到PTC热敏电阻24本身断开，当经过预定时间时断开第三继电器，以切断流到PTC热敏电阻24的电流，并且因此，能够减少能耗且在电源模式或在安全模式中快速操作压缩机(步骤S15)。

如上所述，根据本发明的用于控制压缩机的工作的设备具有很多优点。

就是说，例如，首先，当安装在压缩机的马达线圈的电感值改变时，改变连接到马达的电容器的电容值由此稳定地驱动压缩机。

第二，当压缩机的工作模式改变时，能够防止不需要的电流消耗，并且因此，减少能耗。

第三，当压缩机的工作模式改变时，防止过电流并且可以快速改变压缩机的工作模式。

因为在不脱离本发明的精神和本质特征的情况下，其可以具体表现为多种形式，应该理解除非特别说明，上述的实施例不由任意前述描述的细节所限制，而是应该在附加的权利要求中定义的精神和范围内被广泛的理解，并且因此，所有在权利要求范围，或范围的等效物内的修改和变更都意在被附加的权利要求所包括。

Claims

1.一种用于控制压缩机的工作的设备，其包括：

控制器，其用于根据压缩机的工作负载产生用于选择压缩机的工作模式的控制信号；

第一开关单元，其与包括主线圈和子线圈的马达连接，并且根据控制信号选择主线圈或选择主线圈和子线圈两者；

第一和第二电容器，其电连接第一开关单元；以及

第二开关单元，其连接第一电容器，并根据控制信号选择性地并联连接第一电容到第二电容。

2.一种用于控制压缩机的工作的设备，其包括：

第一和第二电容器，其电连接第一开关单元；

第二开关单元，其连接到第一电容，并根据控制信号选择性地并联连接第一电容器到第二电容器；

第三开关单元，其和第一开关单元并联连接；以及

正温度系数PTC热敏电阻，其与第三开关单元串联连接，其中第三开关单元根据控制信号控制PTC热敏电阻。

3.如权利要求2所述的设备，其中，该控制器当经过预定时间时断开第三开关单元。

4.如权利要求2所述的设备，其中，在该控制器的工作模式改变时或当最初驱动压缩机时，该控制器接通第三开关单元，并且然后当经过预定时间时，该控制器断开第三开关单元。

5.如权利要求2所述的设备，其中，在压缩机的工作负载大于基准负载时，该控制器产生用于选择主线圈的第一控制信号。

6.如权利要求5所述的设备，其中，在压缩机的工作负载小于基准负载时，该控制器产生用于选择主线圈和子线圈的第二控制信号。

7.如权利要求2所述的设备，其中，当由第一开关单元选择主线圈时，该第二开关单元并联连接第一电容器到第二电容器。

8.如权利要求2所述的设备，其中，当由第一开关单元选择主线圈和子线圈时，该第二开关单元切断加到第一电容器的电源。

9.如权利要求2所述的设备，其中，当由第一开关单元选择主线圈时，该第一和第二电容器通过该第二开关单元彼此并联连接。

10.如权利要求2所述的设备，其中，当由第一开关单元选择主线圈和子线圈时，该第一和第二电容器之一由该第二开关单元断开。

11.一种用于控制压缩机的工作的设备，其包括：

电压检测器，其用于当往复式压缩机的冲程改变时，检测施加到往复式压缩机的电压；

电流检测器，其用于检测当冲程改变时施加到往复式压缩机的电流；

微计算机，其用于基于由电压检测器检测的电压值和电流检测器检测的电流值计算冲程，比较计算的冲程和冲程基准值，根据比较结果产生开关控制信号，并且产生用于根据往复式压缩机的工作负载选择往复式压缩机的工作模式的模式控制信号；

电源提供单元，其用于根据由微计算机产生的开关控制信号，通过控制加到具有内部三端双向可控硅开关元件的往复式压缩机的AC功率的接通/断开来提供冲程电压给往复式压缩机；

第一开关单元，其和包括主线圈和子线圈的马达连接，并且根据控制信号选择主线圈或选择主线圈和子线圈两者，其中该马达安装在往复式压缩机中；

第一和第二电容器，其电连接第一开关单元；

第二开关单元，其连接到第一电容器，并根据模式控制信号选择性地并联连接第一电容器到第二电容器；

第三开关单元，其与第一开关单元并联连接；以及

正温度系数PTC热敏电阻，其和第三开关单元串联连接，其中该第三开关单元根据控制信号控制PTC热敏电阻。

12.一种用于控制压缩机的工作的设备，其包括：

控制器，其用于输出用于改变压缩机的工作模式的控制信号：

正温度系数PTC热敏电阻，其与压缩机的马达连接，并且当压缩机的工作模式改变时切断施加到马达的过电流；以及

开关单元，其和PTC热敏电阻连接，并且根据控制信号将电流加到PTC热敏电阻或切断加到PTC热敏电阻的电流，其中当压缩机的工作模式改变时，控制器接通开关单元，并且然后，当经过预定时间时，控制器断开开关单元。

13.一种用于控制压缩机的工作的方法，其包括：

当压缩机的工作模式改变时，将电流加到和压缩机的马达电连接的正温度系数PTC热敏电阻；以及

当经过预定时间时，通过和PTC热敏电阻连接的开关单元切断加到PTC热敏电阻的电流。

14.如权利要求13所述的方法，其中，在将电流加到PTC热敏电阻的步骤中，将电流加到PTC热敏电阻以切断当压缩机的工作模式改变时产生的过电流。

15.如权利要求13所述的方法，其中，在切断加到PTC热敏电阻的电流的步骤中，为了快速压缩机工作模式的变化，当经过预定时间时切断加到PTC热敏电阻的电流。