DE102004051320A1

DE102004051320A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters

Info

Publication number: DE102004051320A1
Application number: DE102004051320A
Authority: DE
Inventors: Jae-Yoo Yoo; Chel-Woong Lee; Ji-Won Sung
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2024-10-22
Also published as: CN1629482A; BRPI0404640A; US7456592B2; US20050137722A1; JP2005180417A; CN100366903C; JP4842532B2; DE102004051320B4

Abstract

Es ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters offenbart. Die Vorrichtung beinhaltet eine Verdichtersteuerfaktorerkennungseinheit zum Erkennen eines Verdichtersteuerfaktors zum Erkennen eines Hubwerts, der einem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, auf Grundlage eines Hubschätzwerts eines Kolbenverdichters und Werten eines Stroms und einer Spannung, die an einen Motor des Kolbenverdichters angelegt sind; eine Hubbezugswertbestimmungseinheit zum Bestimmen eines Hubbezugswerts auf Grundlage des erkannten Verdichtersteuerfaktors und eine Steuerung zum Verändern einer Spannung, die an den Kolbenverdichter angelegt ist, gemäß dem bestimmten Hubbezugswert.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter, und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Im Allgemeinen verdichtet ein Kolbenverdichter ein Kühlmittel, das im Inneren einer Kühleinheit kreist, zu einer hohen Temperatur und einem hohen Druck, wenn sich ein Kolben in einem Zylinder linear hin- und herbewegt. Der Kolbenverdichter kann in einen hin- und hergehenden Typ und in einen linearen Typ eingeteilt werden, abhängig davon, wie der Kolben betrieben ist.
Beim hin- und hergehenden Kolbenverdichtertyp ist eine Kurbelwelle an einen Rotationsmotor und ein Kolben an die Kurbelwelle gekuppelt, so dass der Kolben unter Nutzung einer Rotationskraft des Rotationsmotors linear hin- und herbewegt sein kann.
Beim linearen Kolbenverdichtertyp ist der Kolben direkt an einen linearen Motor gekuppelt, um es dem Kolben zu ermöglichen, unter Nutzung der linearen Bewegung des linearen Motors linear hin- und herbewegt zu sein.
Da der lineare Kolbenverdichtertyp die Kurbelwelle zum Umwandeln der Rotationsbewegung in eine lineare Bewegung nicht benötigt, weist er einen verhältnismäßig kleinen Reibungsverlust und somit im Vergleich zu einem allgemeinen Verdichter eine hohe Verdichtungseffizienz auf.
Zudem kann der lineare Kolbenverdichtertyp ein Verdichtungsverhältnis durch Steuern einer Spannung, die an einen Motor angelegt ist, steuern, und er kann eine Gefrierkapazität einer Kühleinheit steuern.

Es wird nun unter Bezugnahme auf 1 eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters beschrieben.

1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Vorrichtung zur Betriebssteuerung des herkömmlichen Kolbenverdichters zeigt.

Wie in 1 gezeigt beinhaltet die herkömmliche Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters: einen Spannungsdetektor 15 zum Erkennen einer Spannung, die an einen Motor des Verdichters angelegt ist; einen Stromdetektor 14 zum Erkennen eines Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist; eine Hubschätzvorrichtung 16 zum Schätzen eines Hubs auf Grundlage der erkannten Spannung, des erkannten Stroms und Parametern für den Motor; einen Vergleicher 11 zum Vergleichen des Hubschätzwerts mit einem Hubbezugswert und Weiterleiten eines Differenzsignals gemäß dem Vergleichsergebnis; und eine Steuerung 12 zum Steuern eines Hubs des Motors durch Verändern einer Spannung, die an den Motor angelegt ist, auf Grundlage des weitergeleiteten Differenzsignals.

Es wird nun unter Bezugnahme auf 2 ein Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der herkömmlichen Technik beschrieben.

2 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der herkömmlichen Technik.

Wie in 2 gezeigt beinhaltet das Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters: Erkennen von Werten von Spannung und Strom, die an den Motor des Verdichters angelegt sind (Schritt S21); Berechnen eines Hubschätzwerts auf Grundlage des erkannten Spannungswerts, des erkannten Stromwerts und Motorparametern (Schritt S22); Vergleichen des berechneten Hubschätzwerts mit einem Hubbezugswert (Schritt S23); Senken einer Spannung, die an den Motor angelegt ist, wenn der Hubschätzwert größer als der Hubbezugswert ist (Schritt S24); und Erhöhen einer Spannung, die an den Motor angelegt ist, wenn der Hubschätzwert kleiner als der Hubbezugswert ist (Schritt S25).

Das Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters wird im Folgenden detailliert beschrieben.

Zunächst erkennt der Spannungsdetektor 15 einen Wert einer Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt ist, in jeder vorgegebenen Periode und leitet den erkannten Spannungswert an die Hubschätzvorrichtung 16 weiter. Der Stromdetektor 14 erkennt einen Wert eines Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist, und leitet den erkannten Stromwert an die Hubschätzvorrichtung 16 weiter (Schritt S21).

Die Hubschätzvorrichtung 16 wendet den erkannten Stromwert, den erkannten Spannungswert und die Motorparameter (z.B. ein Widerstand oder eine Induktivität des Motors) auf die unten gezeigte Gleichung (1) an, um einen Hubschätzwert zu berechnen und den berechneten Hubschätzwert an den Vergleicher 11 weiterzuleiten (Schritt S22).

wobei α eine Motorkonstante, V_M eine Spannung des Motors, „R" ein Widerstand des Motors, „L" eine Induktivität des Motors uns „i" ein Strom des Motors ist.

Der Vergleicher 11 vergleicht den weitergeleiteten Hubschätzwert mit dem Hubbezugswert, erzeugt ein Differenzsignal gemäß dem Vergleich und leitet das erzeugte Differenzsignal an die Steuerung 12 weiter (Schritt S23).

Die Steuerung 12 steuert den Hub des Verdichters durch Verändern der Spannung, die an den Motor angelegt ist, auf Grundlage des eingegebenen Differenzsignals. In diesem Fall reduziert die Steuerung die Spannung, die an den Motor angelegt ist, wenn der Hubschätzwert größer als der Hubbezugswert ist (Schritt S24). Wenn der Hubschätzwert kleiner als der Hubbezugswert ist, erhöht die Steuerung 12 die Spannung, die an den Motor angelegt ist (Schritt S25).

Auf diese Weise betreibt die Vorrichtung zur Betriebssteuerung des herkömmlichen Kolbenverdichters den Verdichter stabil durch einheitliches Verändern des Hubs durch Verändern der Spannung, die an den Motor angelegt ist.

Die herkömmliche Vorrichtung zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters weist jedoch folgendes Problem auf.

Da der Hub des Verdichters auf Grundlage der Motorparameter wie der Motorkonstante, dem Motorwiderstand, der Motorinduktivität und dem Motorstrom geschätzt wird, verursachen Abweichungen der Motorparameter einen Fehler im geschätzten Hub des Verdichters.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters bereitzustellen, die imstande sind, einen Hub eines Verdichters durch Korrigieren einer Hubabweichung, die durch Abweichungen von Motorparametern bewirkt ist, auf Grundlage eines Hubwerts, der einem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, präzise zu steuern.

Zur Erzielung dieser und anderer Vorteile und gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung, wie hierin ausgeführt und ausführlich beschrieben, ist eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters bereitgestellt, beinhaltend: eine Verdichtersteuerfaktorerkennungseinheit zum Erkennen eines Verdichtersteuerfaktors zum Erkennen eines Hubwerts, der einem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, auf Grundlage eines Hubschätzwerts eines Kolbenverdichters und Werten eines Stroms und einer Spannung, die an einen Motor des Kolbenverdichters angelegt sind; eine Hubbezugswertbestimmungseinheit zum Bestimmen eines Hubbezugswerts auf Grundlage des erkannten Verdichtersteuerfaktors; und eine Steuerung zum Verändern einer Spannung, die an den Kolbenverdichter angelegt ist, gemäß dem bestimmten Hubbezugswert.

Zur Lösung der oben genannten Aufgaben ist außerdem ein Verfahren zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters bereitgestellt, beinhaltend: Erkennen eines Verdichtersteuerfaktors zum Erkennen eines Hubwerts, der einem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, auf Grundlage eines Hubschätzwerts eines Kolbenverdichters und Werten eines Stroms und einer Spannung, die an einen Motor des Kolbenverdichters angelegt sind; Bestimmen eines Hubbezugswerts auf Grundlage des erkannten Verdichtersteuerfaktors; und Verändern einer Spannung, die an den Kolbenverdichter angelegt ist, gemäß dem bestimmten Hubbezugswert.

Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um ein weiteres Verstehen der Erfindung bereitzustellen, und die in der Beschreibung enthalten sind und ein Bestandteil von ihr bilden, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundsätze der Erfindung zu erklären.
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß einer herkömmlichen Technik zeigt;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der herkömmlichen Technik;
3 ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7A und 7B Schaubilder, die ein Prinzip zum Erkennen eines Wendepunkts einer Hubbestimmungskonstante gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
8 ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
13 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die in den beiliegenden Zeichnungen beispielhaft dargestellt sind.
Es wird nun eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Betriebssteuerung eines Kolbenmotors gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, die imstande sind, einen Hub eines Verdichters durch Korrigieren einer Hubabweichung, die aufgrund einer Abweichung von Motorparametern bewirkt ist, auf Grundlage eines Hubwerts, der einem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, präzise zu steuern. Hierbei bedeutet der Punkt, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, dass ein Raum, der einem oberen Freiraumvolumen eines Kolbens in dem Verdichter entspricht, im Wesentlichen „0" ist.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 3 gezeigt beinhaltet die Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung: einen Stromdetektor 14 zum Erkennen eines Werts eines Stroms, der an einen Motor eines Verdichters angelegt ist; einen Spannungsdetektor 15 zum Erkennen eines Werts einer Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt ist; eine Hubschätzvorrichtung 16 zum Berechnen eines Hubschätzwerts auf Grundlage der erkannten Strom- und Spannungswerte; eine Verdichtersteuerfaktorerkennungseinheit 17 zum Erkennen eines Verdichtersteuerfaktors zum Erkennen eines Hubwerts, der einem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, auf Grundlage der erkannten Spannungs- und Stromwerte und des berechneten Hubschätzwerts; eine Hubbezugswertbestimmungseinheit 18 zum Bestimmen eines Hubbezugswerts auf Grundlage des erkannten Verdichtersteuerfaktors; einen Vergleicher 11 zum Vergleichen des bestimmten Hubbezugswerts mit dem berechneten Hubschätzwert und Weiterleiten eines Differenzwerts gemäß dem Vergleichsergebnis; und eine Steuerung 12 zum Verändern einer Spannung, die an den Verdichter angelegt ist, auf Grundlage des weitergeleiteten Differenzwerts.
Unter Bezugnahme auf 4 wird nun ein Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters, der wie oben beschrieben gebaut ist, erklärt.
4 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in 4 gezeigt beinhaltet ein Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung: Erkennen von Werten eines Stroms und einer Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt sind (Schritt S41); Berechnen eines Hubschätzwerts auf Grundlage der erkannten Strom- und Spannungswerte (Schritt S42); Erkennen eines Verdichtersteuerfaktors zum Erkennen eines Hubwerts, der einem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, auf Grundlage der erkannten Strom- und Spannungswerte und des berechneten Hubschätzwerts (Schritt S43); Bestimmen eines Hubbezugswerts auf Grundlage des erkannten Verdichtersteuerfaktors (Schritt S44); und Verändern einer Spannung, die an den Verdichter angelegt ist, auf Grundlage des bestimmten Hubbezugswerts und des berechneten Hubschätzwerts (Schritt S45).
Das Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters wird nun detaillierter beschrieben.
Zunächst erkennt der Stromdetektor 14 einen Wert eines Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist, in jeder vorgegebenen Periode, und der Spannungsdetektor 15 erkennt einen Wert einer Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt ist (Schritt S41).
Die Hubschätzvorrichtung 16 berechnet einen Hubschätzwert des Verdichters auf Grundlage der erkannten Strom- und Spannungswerte (Schritt S42).
Die Verdichtersteuerfaktorerkennungseinheit 17 erkennt einen Verdichtersteuerfaktor zum Erkennen eines Hubwerts, der einem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, auf Grundlage der erkannten Strom- und Spannungswerte und des berechneten Hubschätzwerts (Schritt S43). Hierbei kann der Verdichtersteuerfaktor vorzugsweise eine Hubbestimmungskonstante des Verdichters, eine Gasfederkonstante des Verdichters, ein Dämpfungskoeffizient des Verdichters und Leistungswerte des Verdichters sein.
Der Vorgang des Erkennens des Hubwerts, der dem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, über den Verdichtersteuerfaktor wird beschrieben wie folgt.
Die Hubbezugswertbestimmungseinheit 18 bestimmt den Hubbezugswert auf Grundlage der erkannten Verdichtersteuerfaktoren und leitet den bestimmten Hubbezugswert an den Vergleicher 11. Die Hubbezugswertbestimmungseinheit 18 bestimmt nämlich einen Hubbezugswert einer laufenden Periode, der um soviel wie den vorgegebenen Wert auf Grundlage des Verdichtersteuerfaktors als dem Hubbezugswert verändert wird (Schritt S44).
Der Vergleicher 11 vergleicht den bestimmten Hubbezugswert mit dem berechneten Hubschätzwert (Schritt S451) und leitet einen Differenzwert gemäß dem Vergleich an die Steuerung 12 weiter, auf dessen Grundlage die Steuerung 12 den Hub des Verdichters verändern kann.
Wenn nämlich der bestimmte Hubbezugswert größer als der berechnete Hubschätzwert ist, erhöht die Steuerung 12 die Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt ist, um eine vorgegebene Höhe (Schritt S452). Wenn der bestimmte Hubbezugswert kleiner als der berechnete Hubschätzwert ist, senkt die Steuerung 12 die Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt ist, um eine vorgegebene Höhe (Schritt S4523).
Die erste bis vierte Ausführungsform der Vorrichtung und des Verfahrens zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters werden durch Anwenden eines Wendepunkts einer Hubbestimmungskonstante, einer Gasfederkonstante, eines Dämpfungskoeffizienten und Leistungswerten als Verdichtersteuerfaktoren zum Erkennen des Hubwerts, der dem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, implementiert.
Es wird nun der Vorgang des Erkennens des Hubwerts, der dem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 5 gezeigt beinhaltet eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: eine Hubbestimmungskonstantenberechnungseinheit 171 zum Berechnen einer Hubbestimmungskonstanten auf Grundlage des Hubschätzwerts, der in der Hubschätzvorrichtung 16 berechnet ist, und dem Strom, der im Stromdetektor 14 erkannt ist; eine Hubbestimmungskonstanten- Wendepunkterkennungseinheit 172 zum Erkennen eines Wendepunkts einer Hubbestimmungskonstante auf Grundlage der berechneten Hubbestimmungskonstante und einer Hubbestimmungskonstante einer vorhergehenden Periode; und eine Hubbezugswertbestimmungseinheit 18 zum Bestimmen eines Hubbezugswerts auf Grundlage des Wendepunkts der erkannten Hubbestimmungskonstante.
Es wird nun unter Bezugnahme auf 6 das Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 6 gezeigt beinhaltet das Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: Berechnen einer Hubbestimmungskonstante auf Grundlage eines Werts eines Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist, und eines Hubschätzwerts des Verdichters (Schritt S63); Bestimmen, ob ein Wendepunkt der Hubbestimmungskonstante erzeugt wurde, auf Grundlage der berechneten Hubbestimmungskonstante und einer Hubbestimmungskonstante einer vorhergehenden Periode (Schritt S641); und Bestimmen einer Strombetriebsfrequenz, die um einen vorgegebenen Wert reduziert wurde, als einen Hubbezugswert, wenn der Wendepunkt der Hubbestimmungskonstante erzeugt wurde (Schritt S642).
Wenn bei Schritt S641 kein Wendepunkt der Hubbestimmungskonstante erzeugt wurde, wird die Strombetriebsfrequenz, die um den vorgegebenen Wert erhöht wurde, als ein Hubbezugswert bestimmt.
In dem Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Schritt des Bestimmens des Hubbezugswerts auf Grundlage der Hubbestimmungskonstante detailliert wie folgt beschrieben.
Zunächst wird die Hubbestimmungskonstante als ein Wert, der durch Dividieren des berechneten Hubschätzwerts durch den erkannten Stromwert erhalten wird, oder als ein Wert definiert, der durch Dividieren des erkannten Stromwerts durch den berechneten Hubschätzwert erhalten wird. Die Hubbestimmungskonstantenberechnungseinheit 171 berechnet die Hubbestimmungskonstante durch die unten gezeigte Gleichung (2):
wobei α eine Motorkonstante, „k" eine Federkonstante des Verdichters, „m" eine Masse des Verdichters, „w" eine Betriebsfrequenz des Verdichters und „c" ein Viskositätskoeffizient des Verdichters ist.
Danach erkennt die Hubbestimmungskonstanten-Wendepunkterkennungseinheit 172 einen Wendepunkt der berechneten Hubbestimmungskonstante (Schritt S641).
Es wird nun unter Bezugnahme auf 7A und 7B das Prinzip des Erhaltens des Wendepunkts der Hubbestimmungskonstante beschrieben.
Der Wendepunkt der Hubbestimmungskonstante bedeutet einen Punkt, an dem sich ein Wert der Hubbestimmungskonstante von einem absteigenden Intervall in einen aufsteigenden Intervall ändert, wie in 7A gezeigt, oder einen Punkt, an dem sich ein Wert der Hubbestimmungskonstante von einem aufsteigenden Intervall in einen absteigenden Intervall ändert, wie in 7B gezeigt.
Dementsprechend kann die Hubbestimmungskonstanten-Wendepunkterkennungseinheit 172 erkennen, ob ein Wendepunkt der Hubbestimmungskonstanten erfolgt ist, indem sie den berechneten Hubbestimmungskonstantenwert mit einem Hubbestimmungskonstantenwert einer vorhergehenden Periode vergleicht. Hierbei ist der Hubwert am Wendepunkt der Hubbestimmungskonstante ein Hubwert, der dem Punkt entspricht, an dem TDC = 0 ist.
Dementsprechend bestimmt die Hubbezugswertbestimmungseinheit 18, wenn der Wendepunkt der Hubbestimmungskonstante erfolgt ist, einen vorgegebenen wertverminderten Hubbezugswert der laufenden Periode als einen Hubbezugswert (Schritt S642), und wenn der Wendepunkt der Hubbestimmungskonstante nicht erfolgt, bestimmt die Hubbezugswertbestimmungseinheit 18 einen vorgegebenen wertgesteigerten Hubbezugswert der laufenden Periode als den Hubbezugswert (Schritt S643).
Es wird nun die Vorrichtung zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die Gasfederkonstante als Verdichtersteuerfaktor einsetzt, beschrieben.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 8 gezeigt beinhaltet eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: eine Gasfederkonstantenberechnungseinheit 173 zum Berechnen einer Gasfederkonstante auf Grundlage des Hubschätzwerts, der in der Hubschätzvorrichtung 16 berechnet ist, und dem Strom, der im Stromdetektor 14 erkannt ist; eine Gasfederkonstanten-Wendepunkterkennungseinheit 174 zum Erkennen eines Wendepunkts einer Gasfederkonstanten auf Grundlage der berechneten Gasfederkonstante und einer Gasfederkonstante einer vorhergehenden Periode; und eine Hubbezugswertbestimmungseinheit 18 zum Bestimmen eines Hubbezugswerts auf Grundlage des Wendepunkts der erkannten Hubbestimmungskonstante.
Es wird nun unter Bezugnahme auf 9 das Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
9 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 9 gezeigt beinhaltet das Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung: Berechnen einer Gasfederkonstante auf Grundlage eines Werts eines Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist, und eines Hubschätzwerts des Verdichters (Schritt S93); Bestimmen, ob ein Wendepunkt der Gasfederkonstante erzeugt wurde, auf Grundlage der berechneten Gasfederkonstante und einer Gasfederkonstante einer vorhergehenden Periode (Schritt S941); und Bestimmen eines vorgegebenen, wertverminderten laufenden Hubbezugswert als einen Hubbezugswert, wenn der Wendepunkt der Gasfederkonstante erfolgt ist (Schritt S942).
Bei Schritt S941 wird, wenn kein Wendepunkt der Gasfederkonstanten erfolgt ist, ein vorgegebener, wertgesteigerter laufender Hubbezugswert als der Hubbezugswert bestimmt (Schritt S943).
Es wird nun die für das Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzte Gasfederkonstante durch die unten gezeigte Gleichung (3) beschrieben:
wobei α eine Motorkonstante, θ eine Potentialdifferenz zwischen einem Strom und einem Hub, „m" eine Masse des Verdichters, „w" eine Betriebsfrequenz des Verdichters und K_m eine mechanische Federkonstante des Verdichters ist.
Der Schritt des Bestimmens, ob ein Wendepunkt der Gasfederkonstanten erfolgt ist, und des Veränderns des Hubbezugswerts gemäß dem Bestimmungsergebnis ist derselbe wie der in der ersten Ausführungsform, weshalb deren Beschreibungen ausgelassen werden.
Es wird nun eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters, die den Dämpfungskoeffizienten als den Verdichtersteuerfaktor einsetzt, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 10 gezeigt beinhaltet eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: eine Dämpfungskoeffizientenberechnungseinheit 175 zum Berechnen eines Dämpfungskoeffizienten auf Grundlage des Hubschätzwerts, der in der Hubschätzvorrichtung 16 berechnet ist, und des Stroms, der im Stromdetektor 14 erkannt ist; eine Dämpfungskoeffizienten-Wendepunkterkennungseinheit 176 zum Erkennen eines Wendepunkts eines Dämpfungskoeffizienten auf Grundlage des berechneten Dämpfungskoeffizienten und eines Dämpfungskoeffizienten einer vorhergehenden Periode; und eine Hubbezugswertbestimmungseinheit 18 zum Bestimmen eines Hubbezugswerts auf Grundlage des Wendepunkts des erkannten Wendepunkts des Dämpfungskoeffizienten.
Es wird nun unter Bezugnahme auf 11 ein Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
11 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 11 gezeigt beinhaltet das Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters: Berechnen eines Dämpfungskoeffizienten auf Grundlage eines Werts eines Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist, und eines Hubschätzwerts des Verdichters (Schritt S113); Bestimmen, ob ein Wendepunkt eines Dämpfungskoeffizienten erzeugt wurde, auf Grundlage des berechneten Dämpfungskoeffizienten und eines Dämpfungskoeffizienten einer vorhergehenden Periode (Schritt S1141); und Bestimmen eines vorgegebenen, wertverminderten laufenden Hubbezugswert als einen Hubbezugswert, wenn ein Wendepunkt des Dämpfungskoeffizienten erfolgt ist (Schritt S1142).
Bei Schritt S1141 wird, wenn kein Wendepunkt des Dämpfungskoeffizienten erfolgt ist, ein vorgegebener, wertgesteigerter laufender Hubbezugswert als der Hubbezugswert bestimmt (Schritt S1143).
Es wird nun der für das Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzte Dämpfungskoeffizient durch die unten gezeigte Gleichung (4) beschrieben:
wobei α eine Motorkonstante, θ eine Potentialdifferenz zwischen einem Strom und einem Hub des Verdichters und „w" eine Betriebsfrequenz des Verdichters ist.
Der Schritt des Bestimmens, ob ein Wendepunkt des Dämpfungskoeffizienten erfolgt ist, und des Veränderns des Hubbezugswerts gemäß dem Bestimmungsergebnis ist derselbe wie der in der ersten Ausführungsform, weshalb deren Beschreibungen ausgelassen werden.
Es wird nun eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters, die einen Leistungswert als den Verdichtersteuerfaktor einsetzt, gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 12 gezeigt beinhaltet eine Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: eine Leistungswertberechnungseinheit 177 zum Berechnen eines Leistungswerts auf Grundlage einer Spannung, die im Spannungsdetektor 15 erkannt ist, und eines Stroms, der im Stromdetektor 14 erkannt ist; eine Leistungswert-Wendepunkterkennungseinheit 178 zum Erkennen eines Wendepunkts eines Leistungswerts auf Grundlage des berechneten Leistungswerts und eines Leistungswerts einer vorhergehenden Periode; und eine Hubbezugswertbestimmungseinheit 18 zum Bestimmen eines Hubbezugswerts auf Grundlage des Wendepunkts des erkannten Leistungswerts.
Es wird nun unter Bezugnahme auf 13 ein Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
13 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 13 gezeigt beinhaltet das Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: Berechnen einer Leistungswerts auf Grundlage von Werten eines Stroms und einer Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt sind (Schritt S133); Vergleichen des berechneten Leistungswerts mit einem Leistungswertswert einer vorhergehenden Periode und Bestimmen, ob ein Wendepunkt eines Leistungswerts erzeugt wurde, auf Grundlage des Vergleichsergebnisses (Schritt S1341); und Bestimmen eines vorgegebenen, wertverminderten laufenden Hubbezugswerts, wenn ein Wendepunkt des Leistungswerts erfolgt ist.
Bei Schritt S1341 wird, wenn kein Wendepunkt des Leistungswerts erfolgt ist, ein vorgegebener, wertgesteigerter laufender Hubbezugswert als ein Hubbezugswert bestimmt (Schritt S1343).
Der Leistungswert des Verdichters, der für das Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist, bedeutet einen Wert, der durch Multiplizieren der Werte des Stroms und der Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt sind, erhalten wird.
Der Schritt des Bestimmens, ob ein Wendepunkt des Leistungswerts erfolgt ist, und des Veränderns des Hubbezugswerts gemäß dem Bestimmungsergebnis ist derselbe wie der in der ersten Ausführungsform, weshalb deren Beschreibungen ausgelassen werden.
Insoweit beschrieben weisen die Vorrichtungen und Verfahren zur Betriebssteuerung des Kolbenverdichters gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung folgende Vorteile auf.
Beispielsweise kann, da die Hubabweichung, die aufgrund von Abweichungen von Motorparametern erzeugt ist, auf Grundlage des Hubwerts korrigiert ist, der dem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, der Hub des Kolbenverdichters präzise gesteuert sein.
Da die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt sein kann, ohne von ihrer Wesensart oder wesentlichen ihrer Merkmale abzuweichen, sollte es sich außerdem verstehen, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen, wenn nicht anders angegeben, durch keine der Details der vorausgehenden Beschreibung begrenzt sind, sondern eher allgemein innerhalb ihrer Wesensart und ihres Anwendungsgebiets wie in den beigefügten Ansprüchen definiert aufgefasst werden sollen, und daher sollen alle Änderungen und Modifikationen innerhalb der Abgrenzungen der Ansprüche, oder Äquivalenten dieser Abgrenzungen, durch die beigefügten Ansprüche umfasst sein.

Claims

Vorrichtung zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters, umfassend: eine Verdichtersteuerfaktorerkennungseinheit zum Erkennen eines Verdichtersteuerfaktors zum Erkennen eines Hubwerts, der einem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, auf Grundlage eines Hubschätzwerts eines Kolbenverdichters und Werten eines Stroms und einer Spannung, die an einen Motor des Kolbenverdichters angelegt sind; eine Hubbezugswertbestimmungseinheit zum Bestimmen eines Hubbezugswerts auf Grundlage des erkannten Verdichtersteuerfaktors; und eine Steuerung zum Verändern einer Spannung, die an den Kolbenverdichter angelegt ist, gemäß dem bestimmten Hubbezugswert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verdichtersteuerfaktor einer aus einer Hubbestimmungskonstante, einer Gasfederkonstante, eines Dämpfungskoeffizienten und eines Leistungswerts ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verdichtersteuerfaktorerkennungseinheit Folgendes umfasst: eine Hubbestimmungskonstantenberechnungseinheit zum Berechnen einer Hubbestimmungskonstanten auf Grundlage des Hubschätzwerts des Verdichters und dem Wert des Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist; und eine Hubbestimmungskonstanten-Wendepunkterkennungseinheit zum Erkennen eines Wendepunkts der berechneten Hubbestimmungskonstante.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Hubbestimmungskonstante eines aus einem Wert, der durch Dividieren des Hubschätzwerts des Verdichters durch einen Wert des Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist, erhalten ist, und einem Wert, der durch Dividieren des Werts des Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist, durch den Hubwert erhalten ist, ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Hubbezugswertbestimmungseinheit, wenn ein Wendepunkt der Hubbestimmungskonstante erkannt ist, einen vorgegebenen wertverminderten Hubbezugswert der laufenden Periode als einen Hubbezugswert bestimmt, und die Hubbezugswertbestimmungseinheit, wenn ein Wendepunkt der Hubbestimmungskonstante nicht erkannt ist, einen vorgegebenen wertgesteigerten Hubbezugswert der laufenden Periode als den Hubbezugswert bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verdichtersteuerfaktorerkennungseinheit Folgendes umfasst: eine Gasfederkonstantenberechnungseinheit zum Berechnen einer Gasfederkonstante auf Grundlage des Hubschätzwerts des Verdichters und dem Wert des Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist; und eine Gasfederkonstanten-Wendepunkterkennungseinheit zum Erkennen eines Wendepunkts der berechneten Gasfederkonstanten.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Hubbezugswertbestimmungseinheit, wenn ein Wendepunkt der Gasfederkonstante erkannt ist, einen vorgegebenen wertverminderten Hubbezugswert der laufenden Periode als einen Hubbezugswert bestimmt, und die Hubbezugswertbestimmungseinheit, wenn ein Wendepunkt der Gasfederkonstante nicht erkannt ist, einen vorgegebenen wertgesteigerten Hubbezugswert der laufenden Periode als einen Hubbezugswert bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verdichtersteuerfaktorerkennungseinheit Folgendes umfasst: eine Dämpfungskoeffizientenberechnungseinheit zum Berechnen eines Dämpfungskoeffizienten auf Grundlage des Hubschätzwerts des Verdichters und dem Wert des Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist; und eine Dämpfungskoeffizienten-Wendepunkterkennungseinheit zum Erkennen eines Wendepunkts des berechneten Dämpfungskoeffizienten.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Hubbezugswertbestimmungseinheit, wenn ein Wendepunkt des Dämpfungskoeffizienten erkannt ist, einen vorgegebenen wertverminderten Hubbezugswert der laufenden Periode als einen Hubbezugswert bestimmt, und die Hubbezugswertbestimmungseinheit, wenn ein Wendepunkt des Dämpfungskoeffizienten nicht erkannt ist, einen vorgegebenen wertgesteigerten Hubbezugswert der laufenden Periode als einen Hubbezugswert bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verdichtersteuerfaktorerkennungseinheit Folgendes umfasst: eine Leistungsberechnungseinheit zum Berechnen eines Leistungswerts auf Grundlage der Werte des Stroms und der Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt sind; und eine Leistungs-Wendepunkterkennungseinheit zum Erkennen eines Wendepunkts des berechneten Leistungswerts.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Leistungswert ein Wert ist, der durch Multiplizieren der Werte des Stroms und der Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt sind, erhalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Hubbezugswertbestimmungseinheit, wenn ein Wendepunkt des Leistungswerts erkannt ist, einen vorgegebenen wertverminderten Hubbezugswert der laufenden Periode als einen Hubbezugswert bestimmt, und die Hubbezugswertbestimmungseinheit, wenn ein Wendepunkt des Leistungswerts nicht erkannt ist, einen vorgegebenen wertgesteigerten Hubbezugswert der laufenden Periode als einen Hubbezugswert bestimmt.
Verfahren zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters, umfassend: Erkennen eines Verdichtersteuerfaktors zum Erkennen eines Hubwerts, der einem Punkt entspricht, an dem TDC (oberer Totpunkt) = 0 ist, auf Grundlage eines Hubschätzwerts eines Kolbenverdichters und Werten eines Stroms und einer Spannung, die an einen Motor des Kolbenverdichters angelegt sind; Bestimmen eines Hubbezugswerts auf Grundlage des erkannten Verdichtersteuerfaktors; und Verändern einer Spannung, die an den Kolbenverdichter angelegt ist, gemäß dem bestimmten Hubbezugswert.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Verdichtersteuerfaktor eines aus einer Hubbestimmungskonstante, einer Gasfederkonstante, eines Dämpfungskoeffizienten und eines Leistungswerts ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Erkennens des Verdichtersteuerfaktors Folgendes umfasst: Berechnen einer Hubbestimmungskonstanten auf Grundlage des Hubschätzwerts des Verdichters und des Werts des Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist; und Erkennen eines Wendepunkts der berechneten Hubbestimmungskonstante.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Hubbestimmungskonstante eines aus einem Wert, der durch Dividieren des Hubschätzwerts des Verdichters durch einen Wert des Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist, erhalten ist, und einem Wert, der durch Dividieren des Werts des Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist, durch den Hubwert erhalten ist, ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei beim Schritt des Bestimmens des Hubbezugswerts ein vorgegebener wertverminderten Hubbezugswert der laufenden Periode als ein Hubbezugswert bestimmt wird, wenn ein Wendepunkt der Hubbestimmungskonstante erkannt ist, und ein vorgegebener wertgesteigerten Hubbezugswert der laufenden Periode als einen Hubbezugswert bestimmt wird, wenn ein Wendepunkt der Hubbestimmungskonstante nicht erkannt ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Erkennens des Verdichtersteuerfaktors Folgendes umfasst: Berechnen einer Gasfederkonstanten auf Grundlage des Hubschätzwerts des Verdichters und des Werts des Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist; und Erkennen eines Wendepunkts der berechneten Gasfederkonstante.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei beim Schritt des Bestimmens des Hubbezugswerts ein vorgegebener wertverminderten Hubbezugswert der laufenden Periode als ein Hubbezugswert bestimmt wird, wenn ein Wendepunkt der Gasfederkonstante erkannt ist, und ein vorgegebener wertgesteigerten Hubbezugswert der laufenden Periode als einen Hubbezugswert bestimmt wird, wenn ein Wendepunkt der Gasfederkonstante nicht erkannt ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Erkennens des Verdichtersteuerfaktors Folgendes umfasst: Berechnen eines Dämpfungskoeffizienten auf Grundlage des Hubschätzwerts des Verdichters und des Werts des Stroms, der an den Motor des Verdichters angelegt ist; und Erkennen eines Wendepunkts des berechneten Dämpfungskoeffizienten.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei beim Schritt des Bestimmens des Hubbezugswerts ein vorgegebener wertverminderten Hubbezugswert der laufenden Periode als ein Hubbezugswert bestimmt wird, wenn ein Wendepunkt des Dämpfungskoeffizienten erkannt ist, und ein vorgegebener wertgesteigerten Hubbezugswert der laufenden Periode als einen Hubbezugswert bestimmt wird, wenn ein Wendepunkt des Dämpfungskoeffizienten nicht erkannt ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Erkennens des Verdichtersteuerfaktors Folgendes umfasst: Berechnen eines Leistungswerts auf Grundlage der Werte des Stroms und der Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt sind; und Erkennen eines Wendepunkts des berechneten Leistungswerts.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Leistungswert ein Wert ist, der durch Multiplizieren der Werte des Stroms und der Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt sind, erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei beim Schritt des Bestimmens des Hubbezugswerts ein vorgegebener wertverminderten Hubbezugswert der laufenden Periode als ein Hubbezugswert bestimmt wird, wenn ein Wendepunkt des Leistungswerts erkannt ist, und ein vorgegebener wertgesteigerten Hubbezugswert der laufenden Periode als einen Hubbezugswert bestimmt wird, wenn ein Wendepunkt des Leistungswerts nicht erkannt ist.