DE10253014A1

DE10253014A1 - Method of operating refrigerant coolant compressor involves using noise compensation signal with predefined phase offset to reduce operating noise

Info

Publication number: DE10253014A1
Application number: DE10253014A
Authority: DE
Inventors: Carsten Ing. Rothmann
Original assignee: Danfoss Compressors GmbH
Current assignee: Danfoss Power Solutions Parchim GmbH
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-11-15
Also published as: DE10253014B4

Abstract

The method of operating a refrigerator coolant compressor (3) driven by an electric motor involves, after an electric power supply is applied for a set time, producing an acoustic signal and using this signal to provide noise compensation. The compensation signal is produced with a predefined phase position and the set time for the power supply is superimposed. The motor (14) operates with a base frequency and the compensation signal is modulated onto it. Claims include a compressor using the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verdrängermaschine, insbesondere Kältemittelverdichter, die von einem elektrischen Motor angetrieben wird, dem man elektrische Leistung in Form von Strom und Spannung mit vorgebbarem Verlauf zuführt, wobei man ein Geräuschsignal ermittelt und unter Verwendung des Geräuschsignals eine Geräuschkompensation vornimmt. Ferner betrifft die Erfindung eine Verdrängermaschine, insbesondere Kältemittelverdichter, mit einem elektrischen Motor, der mit einer Ansteuerschaltung verbunden ist, und einem Geräuschsensor, der mit der Ansteuerschaltung verbunden ist.The invention relates to a method to operate a displacement machine, especially refrigerant compressors, which is powered by an electric motor that is electric Power in the form of current and voltage with a predeterminable curve supplies, being a sound signal determined and a noise compensation using the noise signal performs. The invention further relates to a displacement machine, especially refrigerant compressors, with an electric motor connected to a control circuit and a noise sensor, which is connected to the control circuit.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Kältemittelverdichters als Beispiel für eine Verdrängermaschine beschrieben. Sie ist aber auch bei anderen Verdränger maschinen anwendbar, bei denen ähnliche Probleme entstehen, beispielsweise bei Pumpen.The invention is illustrated below of a refrigerant compressor as an example of a displacement machine described. But it is also applicable to other displacement machines similar to them Problems arise, for example with pumps.

Kältemittelverdichter werden vielfach in Kühlmöbeln, wie Kühlschränken, verwendet, die nicht nur in einer Küche, sondern auch in einem Wohnbereich stehen können. Insbesondere gilt dies für Kühlschränke, die in einem Hotelzimmer Verwendung finden. Derartige Kühlschränke sollten möglichst leise arbeiten. Man hat daher in Hotels vielfach Kühlschränke verwendet, die nach dem Absorptionsprinzip arbeiten. Möglich sind auch Peltierelemente zur Kälteerzeugung. Beide Kühlmöglichkeiten haben aber gegenüber Kälteanlagen, die mit Verdichtern arbeiten, einen relativ schlechten Wirkungsgrad. Verdichter-Kälteanlagen sind in höherem Maße energieoptimiert und daher auch unter energiemäßigen Gesichtspunkten besser für die Anwendung in Hotels geeignet. Allerdings ist es erforderlich, die Kälteanlagen mit Verdichtern auf möglichst niedrigem Geräuschniveau zu betreiben.Refrigerant compressor are often used in refrigeration cabinets, such as Refrigerators, used, not just in a kitchen, but can also stand in a living area. This applies in particular to refrigerators find use in a hotel room. Such refrigerators should preferably work quietly. Therefore, refrigerators have often been used in hotels, that work on the absorption principle. Peltier elements are also possible Refrigeration. Both cooling options but have opposite Refrigeration systems, that work with compressors, a relatively poor efficiency. Compressor refrigeration systems are in higher Dimensions optimized for energy and therefore also from an energy point of view better for suitable for use in hotels. However, it is necessary the refrigeration systems with compressors on if possible low noise level to operate.

Für die Dämpfung von akustischen Geräuschen von Verdichtern gibt es bereits einige Vorschläge. Ein Verdichter strahlt über einen relativ breiten akustischen Bereich Geräusche aus. Diese Geräusche setzen sich zusammen aus der Grundfrequenz für den Motor und deren Harmonischen sowie Geräuschen von den Saug- und Druckventilen.For the damping of acoustic noises compressors already have some suggestions. A compressor shines over you relatively wide acoustic range noise. Put those noises consist of the basic frequency for the motor and its harmonics as well as noises from the suction and pressure valves.

GB 2 255 421 A beschreibt eine Lösung, bei der die Geräusche über einen Geräuschsensor, beispielsweise einem Mikrofon, erfaßt werden. Der Geräuschsensor meldet das Vorhandensein eines Geräuschs an die Ansteuerschaltung zurück. Diese verändert dann die Drehzahl von einem oder mehreren Motoren, die in der Kälteanlage angeordnet sind. Diese Veränderung erfolgt nach einem vorgegebenen Plan solange, bis das niedrigstmögliche Geräuschniveau erreicht ist. Von einem derartigen Verfahren und von einer derartigen Verdrängermaschine geht die vorliegende Erfindung aus. GB 2 255 421 A describes a solution in which the noise is detected via a noise sensor, for example a microphone. The noise sensor reports the presence of a noise back to the control circuit. This then changes the speed of one or more motors that are arranged in the refrigeration system. This change takes place according to a predetermined plan until the lowest possible noise level is reached. The present invention is based on such a method and on such a displacement machine.

Allerdings hat die bekannte Lösung den Nachteil, daß die sich verändernden Drehzahlen unter Umständen zu Betriebsarten führen können, in denen der Leistungsverbrauch auf unerwünschte Werte steigt. Man muß daher diesbezüglich Kompromisse eingehen.However, the known solution has the disadvantage that the changing Speeds under certain circumstances lead to operating modes can, in which the power consumption increases to undesirable values. So you have to in this regard To make compromises.

US 5 125 241 zeigt eine andere Lösung. Auch hier wird mit Hilfe eines Geräuschsensors ein Geräuschsignal erzeugt, das zur Erzeugung eines Kompensationssignals verwendet wird. Das Kompensationssignal ist im Prinzip in Gegenphase zum Geräuschsignal und wird über einen Lautsprecher wieder abgestrahlt. Durch die Überlagerung der Geräusche mit den Kompensationsgeräuschen aus dem Lautsprecher sollen bestimmte Geräuschanteile beseitigt oder zumindest stark gedämpft werden. US 5 125 241 shows another solution. Here, too, a noise signal is generated with the aid of a noise sensor, which is used to generate a compensation signal. In principle, the compensation signal is in phase opposition to the noise signal and is emitted again via a loudspeaker. By overlaying the noises with the compensation noises from the loudspeaker, certain noise components are to be eliminated or at least strongly attenuated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Reduzieren von Geräuschen anzugeben, die den allgemeinen Verdichterbetrieb möglichst wenig beeinflussen und deren Realisierung einfach ist.The invention is based on the object Method of reducing noise specify the general compressor operation as possible influence little and its implementation is simple.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man ein Kompensationssignal mit einer vorbestimmten Phasenlage zum Geräusch signal erzeugt und dem Verlauf des Stroms und/oder der Spannung überlagert.This task is done in a process of the type mentioned solved in that a compensation signal generated with a predetermined phase to the signal and the Course of the current and / or the voltage superimposed.

Man gewinnt also aus dem Geräuschsignal zunächst ein Kompensationssignal. Das Kompensationssignal wird mehr oder weniger direkt zur Veränderung der elektrischen Energieversorgung verwendet. Die Veränderung der elektrischen Energieversorgung hat unmittelbar Auswirkungen auf den Motor. Wenn man beispielsweise Schwingungen in den Strom oder in die Spannung einspeist, dann wirken diese Schwingungen im Motor. Wenn die Schwingungen entsprechend gegenphasig zu den Schwingungen sind, die Geräusche verursachen, dann kann man die Geräusche dämpfen und sogar weitgehend beseitigen. Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Geräuschentstehung und die Maßnahmen, die man zur Geräuschdämpfung vornimmt, räumlich an eng benachbarten Orten in der Anordnung aus Verdrängermaschine und Motor wirken. Dies wiederum hat den Vorteil, daß sich die Geräuschdämpfung nicht auf einen vorbestimmten kleinen Abstrahlwinkel beschränkt, sondern die Geräuschdämpfung tatsächlich in einem relativ großen räumlichen Umfangswinkel erfolgt. Die Maßnahme ist relativ einfach, weil man keine zusätzlichen Elemente, wie Lautsprecher oder ähnliches, benötigt. Diese zusätzlichen Elemente sind nicht nur kostenaufwendig. Sie erhöhen auch den Aufwand bei der Montage und können unter Umständen störungsanfällig sein. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind lediglich kleinere Eingriffe in die elektrische Energieversorgung notwendig. Dies ist bei heutigen Verdichtern aber in der Regel unproblematisch, weil die meisten Verdichter ohnehin von einem Umrichter oder Wechselrichter angetrieben werden.A compensation signal is thus initially obtained from the noise signal. The compensation signal is used more or less directly to change the electrical power supply. The change in the electrical power supply has an immediate impact on the motor. For example, if vibrations are fed into the current or voltage, these vibrations act in the motor. If the vibrations are in phase opposition to the vibrations that cause noise, then the noise can be dampened and even largely eliminated. This solution has the advantage that the noise generation and the measures that are taken to dampen the noise act spatially in closely adjacent locations in the arrangement of the displacement machine and motor. This in turn has the advantage that the noise damping is not limited to a predetermined small radiation angle, but the noise damping actually takes place in a relatively large spatial circumferential angle. The measure is relatively simple because no additional elements, such as speakers or the like, are required. These additional elements are not only expensive. They also increase the effort involved in assembly and may be prone to failure. With the method according to the invention, only minor interventions in the electrical energy supply are necessary. With today's compressors, however, this is usually not a problem Blematic, because most compressors are driven by a converter or inverter anyway.

Man benötigt also keine mechanischen Mittel, die der Geräuschdämpfung dienen.So you don't need mechanical ones Means used to dampen noise.

Vorzugsweise betreibt man den Motor mit einer Grundfrequenz und moduliert das Kompensationssignal auf die Grundfrequenz auf. Die Grundfrequenz eines Motors liegt in der Größenordnung von 10 bis 100 Hz. Sie muß nicht auf einer reinen Wechselspannungsversorgung beruhen, sondern kann durchaus einen Drehfeld-Antrieb beinhalten. Die Geräusche haben in der Regel eine wesentlich höhere Frequenz, beispielsweise im Bereich von 500 bis 1500. Hz. Es ist daher ohne weiteres möglich, die höherfrequenten Geräuschanteile durch ein Kompensationssignal mit einer entsprechenden Frequenz zu eliminieren, wenn das Kompensationssignal auf den Stromverlauf oder den Spannungsverlauf aufmoduliert wird.The motor is preferably operated with a fundamental frequency and modulates the compensation signal the fundamental frequency. The fundamental frequency of an engine lies in the Magnitude from 10 to 100 Hz. It doesn't have to based on a pure AC voltage supply, but can certainly include a rotating field drive. The sounds usually have one much higher frequency, for example in the range from 500 to 1500 Hz. It is therefore without further possible the higher frequencies noise components by a compensation signal with a corresponding frequency to eliminate when the compensation signal on the current flow or modulating the voltage curve.

Hierbei ist bevorzugt, daß man die Grundfrequenz in Abhängigkeit von äußeren Bedingungen verändert. Die äußeren Bedingungen können beispielsweise ein erhöhter Kältebedarf oder die Änderung der Umgebungsbedingungen sein. Die Änderung der Grundfrequenz erfolgt unabhängig von den Geräuschen, die Geräusche werden aber auch bei sich ändernden Grundfrequenzen zuverlässig kompensiert.It is preferred that the Basic frequency depending changed by external conditions. The external conditions can for example an elevated one cooling demand or the change of the environmental conditions. The change in the fundamental frequency takes place independently from the noises, the noises but are also changing Reliable fundamental frequencies compensated.

Bevorzugterweise filtert man aus dem Geräuschsignal die Grundfrequenz heraus und unterzieht das verbleibende Signal einer Phasenverschiebung. Dies läßt sich am einfachsten anhand eines Kolbenverdichters erklären. Im Geräusch ist immer eine Komponente enthalten, die die Grundfrequenz hat. Diese Grundfrequenz entspricht der Kolbenbewegung. Diesem Geräuschanteil sind höhenfrequente Anteile überlagert, die eliminiert werden sol len. Dies läßt sich einfach dadurch bewerkstelligen, daß man den niederfrequenten Anteil herausfiltert, beispielsweise durch einen Hochpaßfilter, und die übrigen Signalanteile einer Phasenverschiebung unterzieht. Die Phasenverschiebung sollte letztendlich zu einer Phasenumkehr führen. Eine exakte Phasenumkehr ist aber nicht unbedingt erforderlich.It is preferable to filter out the noise signal the fundamental frequency and undergoes the remaining signal a phase shift. This can be done easiest to explain using a piston compressor. in the noise there is always a component that has the fundamental frequency. This basic frequency corresponds to the piston movement. This noise component are high frequencies Shares overlaid, that should be eliminated. This can be done simply by that he filters out the low-frequency component, for example by a high pass filter, and the rest Signal components undergo a phase shift. The phase shift should ultimately lead to a phase reversal. An exact phase reversal but is not absolutely necessary.

Es ist nämlich bevorzugt, daß man die Phasenverschiebung in Abhängigkeit von einer Entfernung zwischen dem Motor und einem Sensor vornimmt, der das Geräuschsignal ermittelt. Dabei kann man Laufzeiteffekte zwischen dem Sensor und dem Motor bzw. dem Verdichter berücksichtigen. Die Phasenverschiebung kann also durchaus auch etwas mehr oder etwas weniger als 180° betragen.It is preferred that the Phase shift depending from a distance between the motor and a sensor, the the sound signal determined. You can see runtime effects between the sensor and the engine or the compressor. The phase shift can be a little more or a little less than 180 °.

Bevorzugterweise steuert man mit Hilfe des Kompensationssignals einen Gleichstrom-Zwischenkreis eines Umrichters. Mit anderen Worten greift man in die Versorgung des Wechselrichters des Umrichters ein und verändert die Zwischenkreisspannung so, daß der Motor mit einer bereits entsprechend vormodulierten Spannung versorgt wird. Dies ist eine relativ einfache Möglichkeit, das Kompensationssignal in die Leistungsversorgung des Motors einzubinden.It is preferable to steer With the help of the compensation signal a DC intermediate circuit Inverter. In other words, one reaches into the supply of the The inverter and changes the DC link voltage so that the Motor supplied with a correspondingly pre-modulated voltage becomes. This is a relatively simple way of getting the compensation signal to be integrated into the power supply of the motor.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß man eine Welligkeit des Stromes im Gleichstrom-Zwischenkreis erzeugt, die in Gegenphase zum Geräuschsignal ist. Wie oben ausgeführt, muß Gegenphase nicht unbedingt exakt 180° bedeuten, wenn man die unterschiedlichen Entfernungen zwischen dem Motor bzw. dem Verdichter und dem Geräuschsensor berücksichtigt. Eine Welligkeit, die im Zwischenkreisstrom in Gegenphase zu den Geräuschen ist, wird sich entsprechend auf den Motor auswirken, d.h. mit einer derartigen Welligkeit ist es auf relativ einfache Weise möglich, eine entsprechende Welligkeit im Motorzustrom zu erzeugen. Diese Welligkeit verursacht kleine aber hörbare Schwingungen im Statorblech. Diese hörbaren Schwingungen sind direkt proportional zur Motorfrequenz und das überlagert erzeugte elektronische Geräusch ist in Gegenphase zum ursprünglichen Geräusch, das damit im wesentlichen gelöscht werden kann. Das Ergebnis ist ein vermindertes Geräuschniveau. Mit anderen Worten werden Mikroschwingungen im Statorblech zur Löschung von akustischen Geräuschen genutzt.It is particularly preferred here that one Ripple of the current in the DC link generated in phase opposition to the noise signal is. As stated above must be opposite phase not necessarily mean exactly 180 °, if you consider the different distances between the engine or the compressor and the noise sensor considered. A ripple in the intermediate circuit current in phase opposition to the Noise is will affect the engine accordingly, i.e. with such a Ripple, it is possible in a relatively simple way, a corresponding ripple to generate in the engine inflow. This ripple causes little but audible Vibrations in the stator plate. These audible vibrations are direct proportional to the motor frequency and the superimposed electronic noise is in phase opposite to the original Noise, that essentially deleted it can be. The result is a reduced level of noise. In other words, micro-vibrations in the stator sheet are used to extinguish acoustic noise used.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann man mit Hilfe des Kompensationssignals Ansteuersignale einer Wechselrichterschaltung verändern. Beispielsweise kann man die Schalter des Wechselrichters früher oder später öffnen oder länger geöffnet oder geschlossen lassen. Dadurch 1äßt sich ein Verhalten des Rotors einstellen, das zu Schwingungen führt, gegebenenfalls auch zu kleineren Torsionsschwingungen. Wenn diese Schwingungen richtig eingestellt sind, dann löschen die dadurch erzeugten Geräusche die ursprünglich vorhandenen Geräusche, die durchaus auch andere Quellen, wie Ventile im Verdichter, haben können, aus.Alternatively or in addition can one with the help of the compensation signal control signals Change the inverter circuit. For example, you can switch the inverter earlier or open later or longer open or leave closed. This allows the rotor to behave adjust, which leads to vibrations, possibly also smaller torsional vibrations. If these vibrations are correct are set, then delete the noise generated by it the original existing sounds that can also have other sources, such as valves in the compressor.

Vorzugsweise betreibt man die Wechselrichterschaltung pulsbreitenmoduliert und wählt die Schaltfrequenz mindestens um den Faktor 5 größer als die höchste zu dämpfende Frequenz im Geräuschsignal. Stellt man sich beispielsweise eine Puls-Breiten-Modulationsfrequenz von 5 kHz vor und ein sich ergebendes Geräuschsignal, bei dem der größte Energieinhalt in der Größenordnung von 1 kHz liegt, dann ist es möglich, während der Dauer einer Periode der Motorgrundfrequenz fünf Korrekturen an der Puls-Breiten-Modulation vorzunehmen, d.h. fünfmal einer Verspätung oder eine Beschleunigung eines PWM-Pulses, Starts oder Stopps zu bewirken. Je höher die Puls-Breiten-Modulationsfrequenz ist, desto häufiger sind natürlich die Einwirkungsmöglichkeiten und -zeitpunkte. Üblicherweise können Puls-Breiten-Modulationen durchaus mit einer Frequenz von 10 kHz vorgenommen werden.The inverter circuit is preferably operated pulse width modulated and dials the switching frequency is at least 5 times greater than the highest absorbing Frequency in the noise signal. For example, consider a pulse width modulation frequency of 5 kHz ahead and a resulting noise signal with the greatest energy content in the order of magnitude of 1 kHz, then it is possible while the duration of one period of the basic motor frequency five corrections to the pulse width modulation to make, i.e. five times a delay or to accelerate a PWM pulse, start or stop. The higher the pulse width modulation frequency is the more common Naturally the possible influences and times. Pulse-width modulations can usually be used can be done with a frequency of 10 kHz.

Bevorzugterweise erhöht man die Schaltfrequenz, wenn das Geräuschsignal dies erfordert. Es können beispielsweise Situationen auftreten, wo man mit der normalen Schaltfrequenz nur eine unzureichende Dämpfung der Geräusche erreichen kann, weil die Korrektur "zu ungenau" ist. In diesem Fall kann man durch eine Erhöhung der Schaltfrequenz in der Puls-Breiten-Modulation eine verbesserte Dämpfung erreichen.The switching frequency is preferably increased if the noise signal so requires. For example, situations can arise in which the normal switching frequency is insufficient Adequate damping of the noise can reach because the correction is "too imprecise". In this case, an improved damping can be achieved by increasing the switching frequency in the pulse-width modulation.

Bevorzugterweise beschleunigt und bremst man den Motor während einer Umdrehung. Man kann damit erreichen, daß die Drehgeschwindigkeit des Motors, wenn man sie über eine Umdrehung mittelt, auf einem gewünschten Wert bleibt, also der gewünschten Drehzahl entspricht. Man kann also die Drehzahl des Motors nach wie vor an die Bedürfnisse des Verbrauchers anpassen, der von der Verdrängermaschine, beispielsweise dem Kältemittelverdichter, gespeist wird. Damit kann man die Einheit aus Motor und Verdichter auch unter energetischen Gesichtspunkten optimal betreiben. Gleichwohl können Geräusche unterdrückt werden. Der Betrieb des Motors wird im gro ßen und ganzen nicht beeinflußt. Mit anderen Worten wird der Benutzer keine Leistungsänderungen erfahren.Preferably accelerated and you brake the engine while one turn. It can be achieved that the rotational speed of the Motors if you put them over one revolution averages, remains at a desired value, i.e. the desired Speed corresponds. So you can check the speed of the engine as before to the needs of the Customize the consumer of the displacement machine, for example the refrigerant compressor becomes. This means that the motor and compressor unit can also be placed under optimally operate energetic aspects. Nevertheless, noise can be suppressed. The operation of the engine is largely unaffected. With in other words, the user will not experience any changes in performance.

Bevorzugterweise verstärkt man das Kompensationssignal mit einer selbstadaptierenden Verstärkung. Das Kompensationssignal muß bei der Verarbeitung mindestens einmal verstärkt werden. Diese Verstärkung ist insofern etwas kritisch, als ein zu kleines Kompensationssignal nicht ausreicht, um die Geräuschdämpfung im gewünschten Maß zu erzielen, während ein zu großen Kompensationssignal seinerseits wieder unerwünschte Geräusche erzeugen würde. Diese Problematik wird entschärft, wenn man die Verstärkung selbstadaptierend ausgestaltet, d.h. die Verstärkung paßt sich im Betrieb selbst an die Gegebenheiten so an, daß die gewünschte Geräuschdämpfung erzielt wird.It is preferable to reinforce the compensation signal with a self-adapting gain. The Compensation signal must processing at least once. This reinforcement is somewhat critical in that the compensation signal is too small not sufficient to reduce noise in the desired Measure too achieve while one too big Compensation signal would in turn generate unwanted noise. This Problem is mitigated, when you get the reinforcement designed to be self-adapting, i.e. the gain adapts itself to the operation Conditions so that the desired Noise reduction achieved becomes.

Bevorzugterweise vergrößert man einen Verstärkungsfaktor für das Kompensationssignal inkremental, solange sich das Geräuschsignal abschwächt. Beispielsweise wird die Amplitude des Kompensationssignals in vorbestimmten zeitlichen Abständen um eine Stufe, z.B. 1 V, erhöht. Wenn dies zu einer Verminderung des Geräuschs führt, wird das Kompensationssignal erneut verstärkt um diese Stufe. Dies setzt man fort, bis keine Verbesserung mehr erfolgt. Dies hat den Vorteil, daß das System nicht kalibriert werden muß. Das System schwingt selbst ein um sein optimal geräuschdämpfendes Kompensationssignal.It is preferable to enlarge a gain factor for the Compensation signal incremental as long as the noise signal weakens. For example, the amplitude of the compensation signal is predetermined time intervals by one level, e.g. 1 V, increased. If this leads to a reduction in noise, the compensation signal reinforced again at this level. This is continued until there is no improvement. This has the advantage that the System does not need to be calibrated. The system vibrates itself one for its optimal noise damping Compensation signal.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann man zum Festlegen der Verstärkung eine Resonanz erzeugen. Eine derartige Resonanz kann beispielsweise mittels pulsierender elektrischer Energie, die dem Verdichter bzw. seinem An triebsmotor zugeführt wird, angeregt werden. Man erzeugt beispielsweise einen hohen Impuls und einen niedrigen Impuls, die die Frequenz oder die Frequenzen haben, die man gegenkoppeln möchte. Aus der Reaktion kann man dann auf den richtigen Verstärkungsfaktor schließen. Normalerweise wird die Amplitude während einer Puls-Breiten-Modulation des Schalters des Wechselrichters konstant gehalten. Wenn man jedoch die Amplitude eines Impulses im Vergleich zum vorherigen Impuls erhöht oder absenkt, entsteht eine Art Pulsation der zugeführten Energie. Man kann die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Modulation ändern, indem man die Amplitude moduliert.Alternatively or in addition can be used to set the gain generate a resonance. Such a resonance can, for example by means of pulsating electrical energy that the compressor or is supplied to its drive motor, be stimulated. For example, one generates a high impulse and a low pulse that have the frequency or frequencies that you want to feed back. From the reaction you can then find the correct amplification factor conclude. Usually becomes the amplitude during pulse-width modulation of the switch of the inverter kept constant. However, if you look at the amplitude of a pulse compared to the previous impulse increased or decreased, one is created Type pulsation of the supplied Energy. You can change the resonance frequency depending on the modulation by one modulates the amplitude.

Auch ist bevorzugt, daß man zur Verstärkung des Kompensationssignals Gegenkopplungen speichert, die auf Arbeitspunkten in der Verdrängermaschine und/oder des Motors beruhen. Bestimmte Betriebsdaten und -zustände sind für die Kombination aus Verdrängermaschine und Motor bekannt. Für diese Betriebszustände kann man beispielsweise in der Fabrik oder in der Anlage, in der der Verdichter betrieben werden soll, Messungen von zusammengehörigen Werten von Strom, Spannung oder elektrischer Leistung und Geräuschen vornehmen. Bei diesen Messungen kann beispielsweise die Motorfrequenz ein Parameter sein. Die Messungen und ihre Ergebnisse werden in einem Speicher gespeichert. Wenn der Motor einen derartigen Betriebspunkt erreicht, kann man auf die gespeicherten Daten zurückgreifen.It is also preferred that one for Reinforcement of Compensation signal stores negative feedback on operating points in the displacement machine and / or the engine. Certain operating data and conditions are for the Combination of displacement machine and engine known. For this operating conditions you can, for example, in the factory or in the plant in which the compressor is to be operated, measurements of related values of current, voltage or electrical power and noise. In these measurements, for example, the motor frequency can be a parameter his. The measurements and their results are stored in a memory saved. When the engine reaches such an operating point, you can access the stored data.

Es ist auch denkbar, daß ein Benutzer eine Verstärkung von außen einstellt. Der Benutzer justiert beispielsweise mit Hilfe eines Potentiometers das Kompensations signal solange, bis es seinen Bedürfnissen entspricht, er also die Geräusche in ausreichendem Maße gedämpft hat. Dies ist besonders günstig in Fällen, in denen der Kompressor mit einer festen Frequenz arbeitet.It is also conceivable that a user a reinforcement from the outside established. For example, the user adjusts using a Potentiometers the compensation signal until it meets its needs corresponds, so he the sounds in sufficient measure muted Has. This is particularly cheap in cases in which the compressor works at a fixed frequency.

Die Aufgabe wird auch durch eine Verdrängermaschine der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Ansteuerschaltung eine Filtereinrichtung, die mit dem Geräuschsensor verbunden ist, einen Verstärker und eine Phasenverschiebungseinrichtung aufweist, die mit einer elektrischen Leistungsversorgungseinrichtung verbunden ist und ein Kompensationssignal dem dem Motor zugeführten Strom und/oder der dem Motor zugeführten Spannung überlagert.The task is also carried out by a displacement solved of the type mentioned at the beginning, in which the control circuit is a filter device that with the sound sensor connected to an amplifier and has a phase shifting device which is connected to a electrical power supply device is connected and a Compensation signal the current supplied to the motor and / or the Motor fed Voltage overlaid.

Wie oben erläutert, läßt sich auf diese Weise eine Geräuscherzeugung unmittelbar im Motor bzw. in den Teilen, die an den Motor angeschlossen sind, erreichen. Diese Geräusche, die sozusagen künstlich erzeugt werden, überlagern sich dann den Geräuschen, die man dämpfen möchte. Die Phasenverschiebungseinrichtung ist nämlich vorgesehen, um eine entsprechende Phasenverschiebung im Signal aus dem Geräuschsensor zu bewirken. Diese Phasenverschiebung macht die Kompensation gegenphasig zum Geräusch, so daß sich die Kompensation und das Geräusch gegenseitig auslöschen. Wie oben erwähnt, bedeutet gegenphasig hierbei nicht exakt eine Phasenverschiebung um 180°. Dadurch kann man Laufzeiteffekte zwischen der Geräuscherzeugung und dem Geräuschsensor erfassen und ausgleichen.As explained above, a noise generation directly in the engine or in the parts connected to the engine are achieve. These noises, the artificial so to speak generated, overlay then the sounds that dampen would like to. The phase shift device is namely provided to provide a corresponding one To cause phase shift in the signal from the noise sensor. This Phase shift makes the compensation out of phase the noise, so that itself the compensation and the noise wipe each other out. As mentioned above, does not exactly mean a phase shift by 180 °. This allows one to see runtime effects between the noise generation and the noise sensor record and balance.

Bevorzugterweise weist die Leistungsversorgungseinrichtung einen Gleichstrom-Zwischenkreis auf und die Pha senverschiebungseinrichtung ist mit einem Schalteingang eines Gleichstromschalters im Gleichstrom-Zwischenkreis verbunden. Der Gleichstromschalter kann durchaus als Halbleiterschalter ausgebildet sein. Wenn man den Gleichstromschalter wiederholt öffnet und schließt, dann kann man eine Welligkeit im Gleichstrom=Zwischenkreis erzeugen, die zu einer entsprechenden Welligkeit im Motorstrom führt. Eine derartige Welligkeit äußert sich dann in Schwingungen des Statorblechpakets. Diese Schwingungen wiederum erzeugen Kompensationsgeräusche, die den zu dämpfenden Geräuschen überlagert werden.The power supply device preferably has a DC intermediate circuit on and the Pha senverschiebungseinrichtung is connected to a switching input of a DC switch in the DC link. The DC switch can be designed as a semiconductor switch. If you open and close the DC switch repeatedly, you can generate a ripple in the DC = DC link, which leads to a corresponding ripple in the motor current. Such a ripple is then expressed in vibrations of the stator core. These vibrations in turn generate compensation noises which are superimposed on the noises to be damped.

Alternativ oder zusätzlich kann die Leistungsversorgungseinrichtung eine Wechselrichteranordnung mit mehreren gesteuerten Wechselrichterschaltern aufweisen und die Phasenverschiebungseinrichtung ist mit den Steuereingängen der Wechselrichterschalter verbunden. Die Wechselrichterschalter sind hier als solche bezeichnet, weil sie im Wechselrichter angeordnet sind. Auch durch eine entsprechende Ansteuerung der Wechselrichterschalter läßt sich ein Modulationssignal auf die zum Antrieb des Motors verwendeten Ströme und Spannungen aufmodulieren, so daß mit Hilfe des Motors Schwingungen erzeugt werden, die die Geräusche dämpfen.Alternatively or additionally the power supply device an inverter arrangement with multiple controlled inverter switches and the Phase shift device is with the control inputs Inverter switch connected. The inverter switches are referred to here as such because they are arranged in the inverter are. Also by controlling the inverter switches accordingly let yourself a modulation signal to those used to drive the motor streams and modulate voltages so that vibrations with the help of the motor generated that dampen the noise.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Phasenverschiebungseinrichtung in einem Mikrocontroller oder einem digitalen Signalprozessor ausgebildet ist. Dies hat Vorteile, weil man dann die Phasenverschiebungseinrichtung durch eine Programmsteuerung realisieren kann. Die Phasenverschiebung läßt sich dann leicht unterschiedlichen Gegebenheiten anpassen. Insbesondere ist eine derartige Ausgestaltung von Vorteil, wenn man eine selbst adaptierende Verstärkung in die Phasenverschiebung integrieren möchte.It is preferred that the phase shift device trained in a microcontroller or a digital signal processor is. This has advantages because you then have the phase shifter can be realized by a program control. The phase shift can then easily adapt to different circumstances. In particular is such a configuration is advantageous if you have a self-adapting reinforcement want to integrate into the phase shift.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:The invention is illustrated below of preferred embodiments described in more detail in connection with the drawing. Show here:

1 eine schematische Ansicht eines Kältemittelverdichters, 1 1 shows a schematic view of a refrigerant compressor,

2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Funktionsprinzips, 2 a schematic representation to explain the functional principle,

3 eine erste Ausführungsform einer Schaltungsanordnung, 3 a first embodiment of a circuit arrangement,

4 eine zweite Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Versorgung eines Motors, 4 A second embodiment of a circuit arrangement for supplying a motor,

5 verschiedene Signalverläufe und 5 different waveforms and

6 ein Frequenzspektrum. 6 a frequency spectrum.

1 zeigt eine gekapselte Kältemittelverdichter-Einheit 1 mit einer Kapsel 2, in der ein nur schematisch dargestellter Verdichter 3 angeordnet ist, der von einem Motor 4 angetrieben wird. Der Verdichter 3 saugt Kältemittel über einen Ansaugstutzen 5 an und gibt das Kältemittel über einen ebenfalls nur schematisch dargestellten Abgabestutzen 6 ab. 1 shows an encapsulated refrigerant compressor unit 1 with a capsule 2 , in which a compressor shown only schematically 3 arranged by an engine 4 is driven. The compressor 3 sucks refrigerant through an intake port 5 and gives the refrigerant through a discharge nozzle, also shown only schematically 6 from.

Bei dem Motor 4 handelt es sich beispielsweise um einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor oder einen permanentmagneterregten Synchronmotor, der über eine Steuerschaltung angesteuert wird, die in einem Elektronikgehäuse 7 untergebracht ist. Die Steuerschaltung weist mehrere elektronische Platinen 8 auf, die teils an der Kapsel 2, teils an einer Abdeckhaube 9 angeordnet sind, die das Elektronikgehäuse 7 verschließt. An der Kapsel 2 sind Leistungshalbleiter 10 angebracht, die für einen Gleichrichter und einen Wechselrichter verwendet werden, wie dies weiter unten im Zusammenhang mit den 3 und 4 erläutert wird. Die Leistungshalbleiter 10 sind über eine nur schematisch dargestellte Durchführung 11 mit dem Motor 4 verbunden. Durch die Durchführung 11 sind nicht näher dargestellte Kabel geführt.With the engine 4 it is, for example, a three-phase brushless DC motor or a permanent magnet-excited synchronous motor that is controlled by a control circuit in an electronics housing 7 is housed. The control circuit has several electronic boards 8th on, partly on the capsule 2 , partly on a cover 9 are arranged, the electronics housing 7 closes. On the capsule 2 are power semiconductors 10 attached, which are used for a rectifier and an inverter, as described below in connection with the 3 and 4 is explained. The power semiconductors 10 are about an implementation shown only schematically 11 with the engine 4 connected. By performing 11 are not shown cables are performed.

Schließlich ist im Elektronikgehäuse 7 noch ein Mikrofon 12 angeordnet, das als Geräuschsensor dient. Die im Elektronikgehäuse 7 zusammengefaßten elektrischen und elektronischen Bauelemente bilden eine Steuerelektronik 14 (2), die über elektrische Leitungen 13 mit dem Motor 4 verbunden sind. Die Steuerelektronik 14 kann auch einen Mikrocontroller oder einen digitalen Signalprozessor 15 enthalten. Beide enthalten Speicher- und Rechenkapazitäten, die für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens benötigt werden. Allerdings sind derartige Bauelemente auch in bereits bestehenden Kältemittelverdichtern bereits vorhanden, so daß man für die Durchführung des Verfahrens auch auf bestehende Komponenten zurückgreifen kann.Finally, in the electronics housing 7 another microphone 12 arranged, which serves as a noise sensor. The one in the electronics housing 7 summarized electrical and electronic components form control electronics 14 ( 2 ) via electrical cables 13 with the engine 4 are connected. The control electronics 14 can also be a microcontroller or a digital signal processor 15 contain. Both contain storage and computing capacities which are required for the implementation of the present method. However, such components are also already present in existing refrigerant compressors, so that existing components can also be used to carry out the method.

Das Mikrofon 12 kann auch durch einen Vibrations- oder Beschleunigungssensor ersetzt werden, der direkt an der Kapsel 2 montiert sein kann.The microphone 12 can also be replaced by a vibration or acceleration sensor, which is directly on the capsule 2 can be mounted.

Aus 2 geht nun das Prinzip hervor, das für das vorliegende Verfahren angewendet wird. Am oder unmittelbar in der Nähe des Kompressors 3 oder am Motor 4 oder an der Kapsel 2 werden Geräusche durch das Mikrofon 12 oder einen anderen Geräuschdetektor erfaßt. Das Mikrofon 12 wandelt die Geräusche in ein elektrisches Geräuschsignal um, das der Steuerelektronik 14 zugeführt wird.Out 2 the principle that is used for the present method now emerges. On or near the compressor 3 or on the engine 4 or on the capsule 2 there are noises through the microphone 12 or another sound detector. The microphone 12 converts the noise into an electrical noise signal, that of the control electronics 14 is fed.

Die Steuerelektronik moduliert nun ein Signal auf den Stromverlauf oder den Spannungsverlauf auf, der über die Leitung 13 dem Motor 4 zugeführt wird. Dieses aufmodulierte Signal, das im folgenden als Kompensationssignal bezeichnet wird, ist im wesentlichen gegenphasig zum Geräuschsignal, d.h. es ist zum Geräuschsignal um etwa 180° phasenverschoben. Die genaue Phasenverschiebung kann allerdings auch größer oder kleiner als 180° seirt. Sie hängt vom Abstand zwischen dem Mikrofon 12 (oder einem anderen Geräuschsensor) und den schwingungserzeugenden Teilen ab.The control electronics now modulate a signal on the current curve or the voltage curve, which is via the line 13 the engine 4 is fed. This modulated signal, which is referred to in the following as a compensation signal, is essentially in phase opposition to the noise signal, ie it is phase-shifted by approximately 180 ° to the noise signal. However, the exact phase shift can also be greater or less than 180 °. It depends on the distance between the microphone 12 (or other noise sensor) and the vibration generating parts.

Der Motor 4 wird mit einer Grundfrequenz betrieben, die u.a. ausschlaggebend für seine Drehzahl ist. Diese Grundfrequenz liegt normalerweise im Bereich von 10 bis 100 Hz. Die Frequenzen, die ein Mensch als störend empfindet, liegen in der Regel wesentlich höher. Sie liegen im Bereich von 500 Hz bis 1000 Hz. Diese Geräusche werden beispielsweise durch das Öffnen und Schließen von Ventilen im Verdichter 3 erzeugt. Man kann also das Kompensationssignal, das praktisch die gleichen Frequenzanteile wie das Geräuschsignal enthält, problemlos auf den Versorgungsstrom oder die Versorgungsspannung für den Motor 4 aufmodulieren.The motor 4 is operated at a fundamental frequency, which is decisive for its speed, among other things. This fundamental frequency is usually in the range of 10 to 100 Hz. The frequencies that a People perceive as annoying are usually much higher. They are in the range from 500 Hz to 1000 Hz. These noises are caused, for example, by opening and closing valves in the compressor 3 generated. So you can easily the compensation signal, which contains practically the same frequency components as the noise signal, to the supply current or the supply voltage for the motor 4 modulate.

Das menschliche Ohr ist sehr empfindlich gegenüber Frequenzen im Bereich um 1 kHz und diese Tatsache macht den Bereich um 1 kHz besonders interessant. Aufgrund der relativ hohen Frequenz des Geräuschsignals kann daher das Kompensationssignal gegengekoppelt werden, ohne die Gründfrequenz des Motors zu beeinflussen. Hinzu kommt, daß die Trägheit des Rotors des Motors 4 sowie die Trägheit der damit verbundenen Teile eine dämpfende Wirkung haben, so daß insgesamt die Grundfrequenz des Motors 4 nicht geändert wird. Der Motor wird also im großen und ganzen gesehen mit der Grundfrequenz arbeiten und den Verdichter 3 entsprechend antreiben, wobei bei einer Umdrehung des Rotors des Motors 4 durchaus Änderungen auftreten können. Beispielsweise kann man den Rotor abbremsen oder beschleunigen, um gewünschte Schwingungen zu erzeugen, die auf dem Kompensationssignal basieren.The human ear is very sensitive to frequencies in the 1 kHz range and this fact makes the 1 kHz range particularly interesting. Due to the relatively high frequency of the noise signal, the compensation signal can therefore be fed back without influencing the green frequency of the motor. Add to that the inertia of the rotor of the motor 4 and the inertia of the associated parts have a damping effect, so that overall the fundamental frequency of the motor 4 is not changed. So the motor will work on the whole with the fundamental frequency and the compressor 3 drive accordingly, with one revolution of the rotor of the motor 4 changes can occur. For example, the rotor can be braked or accelerated to produce desired vibrations based on the compensation signal.

Ein Geräusch N der Kältemittelverdichter-Einheit besteht im wesentlichen aus den folgenden Komponenten: N – NVentil + NLager + Nmagnetisch + NFlüssigkeitsströmung. A noise N of the refrigerant compressor unit essentially consists of the following components: N - N Valve + N camp + N magnetic + N liquid flow ,

Jede Komponente trägt mit verschiedenen Amplituden und verschiedenen Frequenzen zum Geräusch bei. Eine Spektralanalyse des Geräuschsignals ist in 6 dargestellt. Daraus kann man erkennen, daß die am stärksten störenden Frequenzen zwischen 600 Hz und 1 kHz liegen.Each component contributes to the noise with different amplitudes and different frequencies. A spectral analysis of the noise signal is in 6 shown. From this you can see that the most disturbing frequencies are between 600 Hz and 1 kHz.

Die 3 und 4 zeigen nun zwei Möglichkeiten, wie man eine entsprechende Einkopplung des Kompensationssignals in die Leistungsversorgung des Motors 4 erreichen kann.The 3 and 4 now show two ways of how to couple the compensation signal into the power supply of the motor 4 can reach.

Gleiche Teile wie in den 1 und 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Same parts as in the 1 and 2 are provided with the same reference numerals.

Das Mikrofon 12 (oder ein anderer Geräuschsensor) ist mit einem Filter 16 verbunden, genauer gesagt einem Tiefpaß-Filter, dessen Frequenz auf die Grundfrequenz abgestimmt ist, so daß ein vom Mikrofon 12 erzeugtes Geräuschsignal der Amplitude des Kolbenhubs des Verdichters 3 folgen wird. Das Geräuschsignal ist beispielhaft in 5a dargestellt. 5a zeigt einen akustischen Fingerabdruck eines hermetischen Kolbenverdichters, der keine Geräuschgegenkopplung hat. 5a zeigt ein Schallsignal als eine Funktion des Kolbenhubs. Entlang der vertikalen Achse wird das Geräusch in der Einheit Volt angezeigt. Im Prinzip hätte es aber auch dB sein können. Die horizontale Achse zeigt die Kolbenbewegung, hier als Zeit. Man hätte aber auch den Weg auftragen können. Eine Frequenz Yb, die der Grundfrequenz des Motors 4 entspricht, ist mit einer Reihe von Störspitzen YN überlagert, die auf die Komponenten der oben angegebenen Gleichung zurückzuführen sind. Zum Zeitpunkt 0,002 hat der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht. Bereits vorher gibt es aber eine Reihe von akustischen Geräuschspitzen. Der Grundgedanke des vorliegenden Verfahrens besteht jetzt darin, das aus den Komponenten Yb und YN zusammengesetzte Schallsignal X zu "reinigen" ohne die Grundfrequenz Yb zu beeinflussen, und zwar durch die Überlagerung eines Kompensationssignals, also eines gegenphasigen Signals, auf das Schallsignal X.The microphone 12 (or another noise sensor) is with a filter 16 connected, more precisely a low-pass filter, the frequency of which is tuned to the fundamental frequency, so that one from the microphone 12 generated noise signal of the amplitude of the piston stroke of the compressor 3 will follow. The noise signal is exemplary in 5a shown. 5a shows an acoustic fingerprint of a hermetic piston compressor that has no negative feedback. 5a shows a sound signal as a function of piston stroke. The noise is displayed in volts along the vertical axis. In principle, it could have been dB. The horizontal axis shows the piston movement, here as time. But the route could have been plotted. A frequency Yb that is the fundamental frequency of the motor 4 corresponds to a series of interference peaks YN, which are due to the components of the equation given above. At the time 0 . 002 the piston has reached its top dead center. However, there are a number of acoustic noise peaks beforehand. The basic idea of the present method now consists in "cleaning" the sound signal X composed of the components Yb and YN without influencing the basic frequency Yb, namely by superimposing a compensation signal, that is to say an antiphase signal, on the sound signal X.

Dies erfolgt mit Hilfe des Tiefpaßfilters 16, der im Prinzip der Amplitude des Kolbenhubs folgen wird. Dies ergibt die Grundfrequenz Yb. Dieses Signal wird in einem Differenzverstärker 17 vom Schallsignal X abgezogen. Damit kann das Geräuschsignal YN, dessen Amplitude größer ist als das von Yb extrahiert werden. Das sich ergebende Geräuschsignal wird phasenverschoben und bildet dann das Kompensationssignal. Das Kompensationssignal wird zur Modulation der dem Motor 4 zugeführten Energie verwendet. Die Energie kann auf die Motorspannung oder den Motorstrom moduliert werden, abhängig davon, ob der Motor nach einem Spannungssteuerungskonzept oder einem Stromsteuerungskonzept betrieben wird.This is done using the low-pass filter 16 , which will in principle follow the amplitude of the piston stroke. This gives the fundamental frequency Yb. This signal is in a differential amplifier 17 subtracted from the sound signal X. The noise signal YN, the amplitude of which is greater than that of Yb, can thus be extracted. The resulting noise signal is out of phase and then forms the compensation signal. The compensation signal is used to modulate the motor 4 supplied energy used. The energy can be modulated on the motor voltage or the motor current, depending on whether the motor is operated according to a voltage control concept or a current control concept.

Die Phasenverschiebung muß nicht unbedingt exakt 180° betragen. Es muß noch eine zusätzliche Phasenverschiebung berücksichtigt werden, die aufgrund des Abstandes zwischen der Geräuschquelle und dem Mikrofon 12 entsteht.The phase shift does not necessarily have to be exactly 180 °. An additional phase shift has to be taken into account due to the distance between the noise source and the microphone 12 arises.

Die Modulierung kann analog oder digital erfolgen. Durch eine analoge Modulierung ergibt sich die Möglichkeit, fast alle Geräusch zu kompensieren. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine analoge Schaltungsanordnung, die die Geräuschdämpfung vornimmt.The modulation can be done analog or digital. Analog modulation offers the possibility to compensate for almost all noise. 3 shows an embodiment of an analog circuit arrangement that performs the noise reduction.

Das Signal vom Mikrofon 12 passiert den Tiefpaßfilter 16, mit dessen Hilfe die Grundfrequenz des Motors 4 im Differenzverstärker 17 entfernt wird. Am Ausgang des Verstärkers 17 steht dann ein Signal zur Verfügung, das das Geräusch N darstellt. Das Signal N wird direkt einem Verstärker 18 zugeführt, dessen Verstärkungsgrad veränderbar ist. Ein einfaches Verfahren zur Bestimmung des Verstärkungsgrades wird später beschrieberi.The signal from the microphone 12 passes the low pass filter 16 , with the help of which the fundamental frequency of the motor 4 in the differential amplifier 17 Will get removed. At the output of the amplifier 17 then a signal is available which represents the noise N. The signal N becomes an amplifier directly 18 supplied, the degree of amplification is variable. A simple procedure for determining the degree of amplification will be described later.

Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 17 wird auch einem A/D-Wandler 19 zugeführt, der das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 17 abtastet. Die Abtastung erfolgt mit einer Frequenz, die mindestens zweimal größer ist als die größte Frequenz im Geräuschsignal. Es ist wichtig, daß die Abtastung zu den richtigen Zeitpunkten erfolgt. Mit einer ausreichend hohen Abtastfrequenz erreicht man einen repräsentativen Durchschnitt für die Amplitude des Geräuschs über der Zeit. Das digitale Geräuschsignal wird jetzt einem Mikrocontroller 20 zugeführt, der den Verstärkungsgrad k des Verstärkers 18 bestimmt. Das mit einem Faktor x vorverstärkte Ausgangssignal X*N' des Differenzverstärkers 17 wird im Verstärker 18 verstärkt und dann einer Phasenverschiebungseinrichtung 21 zugeführt, die das Ausgangssignal des Verstärkers 18 im Grunde invertiert. Das Ausgangssignal der Phasenverschiebungseinrichtung 21 steuert einen Gleichstromschalter 22, beispielsweise einen Transistorschalter, der in der Minus-Leitung eines Gleichstrom-Zwischenkreises 23 angeordnet ist. Natürlich kann der Schalter 22 auch in der Plus-Leitung angeordnet werden. Wenn der Geräuschinhalt im Schallsignal ansteigt, fällt die Amplitude des Ausgangssignals der Phasenverschiebungseinrichtung 21 und der Schalter 22 drosselt den Strom.The output signal of the differential amplifier 17 also becomes an A / D converter 19 fed the output signal of the differential amplifier 17 scans. The sampling takes place at a frequency which is at least twice greater than the greatest frequency in the noise signal. It is important that the sampling is done at the right times. With a sufficiently high sampling frequency, a representative average for the amplitude of the noise over time can be achieved. The digital sound signal now becomes a microcontroller 20 supplied the gain k of the amplifier 18 certainly. The output signal X * N 'of the differential amplifier pre-amplified by a factor x 17 is in the amplifier 18 amplified and then a phase shifter 21 fed the output signal of the amplifier 18 basically inverted. The output signal of the phase shifter 21 controls a DC switch 22 , for example a transistor switch, which is in the negative line of a DC intermediate circuit 23 is arranged. Of course the switch can 22 can also be arranged in the plus line. When the noise content in the sound signal increases, the amplitude of the output signal of the phase shifter falls 21 and the switch 22 throttles the current.

Mit anderen Worten wird der Motorstrom reduziert. Der Schalter 22 leistet hier einen variablen Widerstand und diese Veränderung des Widerstandes erzeugt eine Welligkeit im Motorstrom, die mit dem Geräusch N in Gegenphase ist. Die Welligkeit des Motorstroms verursacht kleine hörbare Schwingungen im Statorblech. Diese hörbaren Schwingungen sind direkt proportional zur Motorfre quenz. Das überlagert erzeugte elektronische Geräusch ist in Gegenphase zum ursprünglichen Geräusch N, das im wesentlichen gelöscht ist. Das Ergebnis ist ein vermindertes Geräuschniveau. Mit anderen Worten werden Mikroschwingungen im Statorblech zur Löschung von akustischen Geräuschen genutzt. 5b zeigt das Geräuschsignal YN' nach einer Gegenkopplung mit einem Signal, das mit der analogen Schaltung nach 3 erzeugt worden ist.In other words, the motor current is reduced. The desk 22 provides variable resistance here and this change in resistance creates a ripple in the motor current which is in phase opposition to the noise N. The ripple of the motor current causes small audible vibrations in the stator plate. These audible vibrations are directly proportional to the motor frequency. The superimposed electronic noise is in phase opposition to the original noise N, which is essentially deleted. The result is a reduced level of noise. In other words, micro-vibrations in the stator plate are used to extinguish acoustic noises. 5b shows the noise signal YN 'after negative feedback with a signal following the analog circuit 3 has been generated.

In einigen Typen von Motorsteuerungen ist zwischen dem Gleichrichter und dem Wechselrichter ein Leistungsfaktorregler (Power Factor Corrector) eingebaut. Ein solcher PFC ist in der Regel als Aufwärtswandler (Boost Converter) gebaut und beinhaltet in bekannter Weise einen elektronischen Schalter zwischen dem Zwischenkreis Plus und dem Zwischenkreis Minus. Auch dieser Schalter kann dazu benutzt werden, eine Welligkeit im Zwischenkreisstrom bzw. im Motorstrom zu erzeugen, um dadurch eine Geräuschverminderung zu erreichen.In some types of engine controls is a power factor controller between the rectifier and the inverter (Power Factor Corrector) installed. Such a PFC is usually as a step-up converter (Boost Converter) built and includes in a known manner electronic switch between the intermediate circuit plus and the DC link minus. This switch can also be used to to generate a ripple in the intermediate circuit current or in the motor current, thereby reducing noise to reach.

Die in 3 dargestellte Analogschaltung hat den Vorteil, daß eine sehr weitgehende Geräuschdämpfung erreicht werden kann. Sie hat jedoch den Nachteil, daß der Schalter 22 einen relativ großen Verlust erzeugt. Dieser Verlust läßt sich auch durch eine optimale Ansteuerung des Wechselrichters 24 nicht ausgleichen.In the 3 Analog circuit shown has the advantage that a very extensive noise reduction can be achieved. However, it has the disadvantage that the switch 22 generates a relatively large loss. This loss can also be controlled by optimally controlling the inverter 24 do not balance.

In einer alternativen Ausgestaltung nach 4 wird daher vorgeschlagen, die Geräuschdämpfung dadurch zu bewirken, daß die Kompensation auf die Schalter des Wechselrichters 24 aufmoduliert wird. Die einzelnen Wechselrichterschalter 27 weisen daher Steuereingänge 26 auf, die mit einem digitalen Signalprozessor 25 verbunden sind. Der digitale Signalprozessor 25 steht mit dem Analog/Digital-Wandler 19 in Verbindung, der, genau wie bei der Ausgestaltung nach 3, mit dem Ausgang eines Vorverstärkers 17 verbunden ist, dem über das Mikrofon 12 und den Filter 16 das Geräuschsignal zugeführt wird.In an alternative embodiment according to 4 it is therefore proposed to effect the noise reduction in that the compensation on the switches of the inverter 24 is modulated. The individual inverter switches 27 therefore have control inputs 26 on that with a digital signal processor 25 are connected. The digital signal processor 25 stands with the analog / digital converter 19 in connection, which, just like in the design according to 3 , with the output of a preamplifier 17 connected via the microphone 12 and the filter 16 the noise signal is supplied.

Der digitale Signalprozessor 25 steuert ohnehin den Wechselrichter 24. Er bekommt lediglich eine zusätzliche Aufgabe, nämlich zusätzlich zu dem gewöhnlichen Kommutierungssignal und dem PWM-Signal (Puls-Breiten-Modulation), auch ein Kompensationssignal in Gegenphase zum Geräuschsignal YN zu erzeugen. Die entsprechende Kompensation wird vom digitalen Signalprozessor 25 durch Verzögerung oder Beschleunigung des Zeitpunkts einer PWM-Schaltung bewirkt, wodurch das Tastverhältnis und/oder die Frequenz der Motorversorgung beeinflußt wird. Dadurch wird eine kleine Welligkeit im Motorstrom erzeugt, die wiederum, wie oben beschrieben, eine Minimierung der akustischen Geräusche bewirkt.The digital signal processor 25 controls the inverter anyway 24 , It is only given an additional task, namely in addition to the usual commutation signal and the PWM signal (pulse width modulation), also to generate a compensation signal in phase opposition to the noise signal YN. The corresponding compensation is provided by the digital signal processor 25 caused by delaying or accelerating the timing of a PWM circuit, which affects the duty cycle and / or the frequency of the motor supply. This creates a small ripple in the motor current, which in turn, as described above, minimizes acoustic noise.

Wenn man sich eine PWM-Frequenz von 10 kHz vorstellt und ein sich daraus ergebendes Geräuschsignal einen größten Energieinhalt um 1 kHz hat, dann wird es möglich sein, während der Dauer einer Periode der Motorgrundfrequenz zehn Korrekturen in der Puls-Breiten-Modulation vorzunehmen, d.h. zehnmal eine Verzögerung oder eine Beschleunigung eines PWM-Pulses, Start oder Stopps zu bewirken.If you look at a PWM frequency of 10 kHz and a resulting noise signal a greatest energy content around 1 kHz, then it becomes possible be while the duration of one period of the basic motor frequency ten corrections in pulse width modulation to make, i.e. a deceleration or acceleration ten times a PWM pulse, start or stop.

Um zusätzliche Korrekturmöglichkeiten zu bekommen, kann es notwendig sein, die PWM-Schaltfrequenz kurzzeitig zu erhöhen.For additional correction options To get the PWM switching frequency briefly to increase.

5c zeigt das Geräuschsignal YN'' nach der digitalen Kompensation, d.h. nach einer Gegenkopplung mit einem Signal, das mit der digitalen Schaltung nach 4 erzeugt worden ist. Es ist ersichtlich, daß die analoge Filterung (3) etwas besser ist. 5c shows the noise signal YN '' after the digital compensation, ie after a negative feedback with a signal that is with the digital circuit 4 has been generated. It can be seen that the analog filtering ( 3 ) is a little better.

Während der Geräuschmodulierung, die in den beiden obigen Fällen beschrieben worden ist, ist es wichtig, sicherzustellen, daß der Energieinhalt der PWM-Impulse, die zum Motor gesendet werden, dem gewünschten Moment entsprechen. Die Drehgeschwindigkeit des Motors 4, Bemittelt über eine Umdrehung, soll also der gewünschten Drehzahl entsprechen. Dadurch erreicht man, daß Geräusche unterdrückt werden, ohne daß der Betrieb des Motors negativ beeinflußt wird. Mit anderen Worten wird der Benutzer keine Leistungsveränderungen erleben.During the noise modulation described in the two cases above, it is important to ensure that the energy content of the PWM pulses sent to the motor correspond to the desired moment. The speed of rotation of the motor 4 , Averaged over one revolution, should therefore correspond to the desired speed. This means that noises are suppressed without the operation of the motor being adversely affected. In other words, the user will not experience any changes in performance.

Um den Verstärkungsfaktor k des Verstärkers 21 einzustellen, ist es sinnvoll, eine selbstanpassende Einstellung vorzunehmen. Diese wird bei der Schaltungsanordnung nach 3 durch den Mikrocontroller 20 vorgenommen und bei der Ausgestaltung nach 4 durch den digitalen Signalprozessor 25.By the gain factor k of the amplifier 21 it makes sense to make a self-adjusting setting. This is the case with the circuit arrangement 3 through the microcontroller 20 made and in the design after 4 through the digital signal processor 25 ,

Man kann einen Suchalgorithmus verwenden, der bewirkt, daß die Amplitude des Kompensationssignals nach einer gewissen Zeit um eine Stufe, z.B. 1 V, erhöht wird. Wenn dies zu einer Reduzierung des Geräuschs führt, wird das Kompensationssignal weiter um eine Stufe ver größert und so weiter, bis keine Verbesserung mehr erfolgt. Dies hat den Vorteil, daß das System nicht kalibriert werden muß. Das System schwingt selbst ein um sein optimales geräuschdämpfendes Kompensationssignal.A search algorithm can be used which causes the amplitude of the compensation signal to be increased by one step, for example 1 V, after a certain time. If this leads to a reduction tion of the noise, the compensation signal is increased by one level and so on until there is no further improvement. This has the advantage that the system does not have to be calibrated. The system itself swings around its optimal noise-damping compensation signal.

Anstelle einer kontinuierlichen Welligkeit im Motorstrom kann man eine Resonanz auch dadurch erzeugen, daß man elektrische Energie, die man dem Kompressor zuführt, pulsieren läßt. Auch dadurch kann eine Resonanz erregt werden. Man erzeugt beispielsweise einen starken Impuls und einen schwachen Impuls, die die Frequenz oder die Frequenzen haben, die man gegenkoppeln möchte. Aus der Reaktion läßt sich dann entnehmen, wo das Optimum zu suchen ist.Instead of a continuous ripple a resonance in the motor current can also be generated by electrical Energy that is supplied to the compressor is made to pulsate. Also this can excite a resonance. One creates, for example a strong impulse and a weak impulse which is the frequency or have the frequencies that you want to feedback. From the Reaction can be then find out where to look for the optimum.

Als weitere Alternative kann man empirisch bestimmte Gegenkopplungen speichern, die auf Arbeitspunkten des Kompressors beruhen. Man kann beispielsweise bereits bei der Herstellung oder vor der Inbetriebnahme des Verdichters Messungen von zusammengehörigen Werten von Strom, Spannung oder elektrischen Leistungen und den Geräuschen vornehmen. Bei diesen Messungen kann beispielsweise die Motorfrequenz ein Parameter sein. Die Messungen oder verdichtete Werte davon, beispielsweise bestimmte zusammengehörige Werte, können in einem Speicher gespeichert werden.As another alternative you can store empirically determined negative feedbacks that are based on operating points of the compressor. You can, for example, already at the Production or measurements before commissioning the compressor of related ones Values of current, voltage or electrical power and the Make noises. In these measurements, for example, the motor frequency can be a parameter his. The measurements or compressed values thereof, for example certain related things Values, can in be stored in a memory.

Schließlich ist es auch möglich, daß ein Benutzer selbst das Kompensationssignal einstellt, beispielsweise, indem er von außen über ein Potentiometer oder eine andere Verstelleinrichtung eine Veränderung bewirkt. Der Benutzer kann dann das Kompensationssignal so einstellen, daß das resultierende Geräusch für ihn ange nehm ist. Dies ist besonders günstig in Fällen, wo der Verdichter mit einer festen Frequenz arbeitet.Finally, it is also possible for a user itself sets the compensation signal, for example, by he from outside via a Potentiometer or another adjustment device a change causes. The user can then set the compensation signal that this resulting noise for him is pleasant. This is particularly beneficial in cases where the compressor is with works at a fixed frequency.

Wie oben beschrieben, kann man den Verdichter aber auch mit Drehzahlen oder Frequenzen arbeiten lassen, die sich verändern. Die Veränderung der Drehzahl basiert dann auf äußeren Parametern, beispielsweise dem Kältebedarf oder der Raumtemperatur. Auch bei einer veränderten Frequenz oder Drehzahl des Verdichters läßt sich dann der beschriebene Algorithmus zur Geräuschminimierung problemlos anwenden.As described above, one can But also let the compressor work with speeds or frequencies, that change. The change in Speed is then based on external parameters, for example the cooling requirement or room temperature. Even with a changed frequency or speed of the compressor then the described algorithm for noise reduction without problems apply.

Dargestellt wurde die Erfindung anhand eines Kältemittelkompressors. Sie ist aber auch beispielsweise bei Pumpen anwendbar, weil die Geräusche einer Pumpe eine höhere Frequenz haben als die Grundfrequenz des Motors.The invention has been illustrated with reference to a refrigerant compressor. But it can also be used, for example, in pumps because the Sounds a higher pump Have frequency than the fundamental frequency of the motor.

Eine Kombination dieses elektronischen Geräuschdämpfungsverfahrens mit einer konstruktiven Änderung des Motors ist auch möglich. Der Motor kann beispielsweise so ausgebildet werden, daß er eine größere Lautsprecherwirkung hat als ein Standardmotor. Eine größere Lautsprecherwirkung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß einige der Statorbleche eine andere Masse oder eine andere Größe haben oder aus einem anderen Metall bestehen. Die Bleche müssen aber nach wie vor so bemessen werden, daß der Betrieb des Motors nicht beeinträchtigt wird.A combination of this electronic Noise reduction process with a constructive change of the engine is also possible. The engine can be designed, for example, so that it is a greater speaker effect has as a standard engine. For example, a larger speaker effect can be achieved by some of the Stator sheets have a different mass or size or made of another metal. The sheets have to still be dimensioned so that the operation of the engine is not affected.

Claims

Method for operating a positive-displacement machine, in particular a refrigerant compressor, which is driven by an electric motor to which electrical power in the form of current and voltage is supplied with a predeterminable curve, wherein a noise signal is determined and noise compensation is carried out using the noise signal, characterized in that one generates a compensation signal with a predetermined phase position with respect to the noise signal and is superimposed on the course of the current and / or the voltage.

A method according to claim 1, characterized in that he operates the motor at a fundamental frequency and the compensation signal modulated onto the fundamental frequency.

A method according to claim 2, characterized in that he the fundamental frequency depending of external conditions changed.

A method according to claim 2 or 3, characterized in that he from the noise signal Filter out the fundamental frequency and the remaining signal of a phase shift subjects.

A method according to claim 4, characterized in that he the phase shift depending from a distance between the motor and a sensor, which determines the noise signal.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that that he a DC link with the help of the compensation signal controls an inverter.

A method according to claim 6, characterized in that he A ripple in the current in the DC intermediate circuit generates that in opposite phase to the noise signal is.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that that he with the help of the compensation signal control signals of an inverter circuit changed.

A method according to claim 8, characterized in that he the inverter circuit operates pulse width modulated and the Switching frequency selects at least a factor of 5 higher than the highest absorbing Frequency in the noise signal.

A method according to claim 9, characterized records that the switching frequency is increased if the noise signal requires it.

Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that that he the engine while accelerates and brakes in one revolution.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that that he amplifies the compensation signal with a self-adapting gain.

A method according to claim 12, characterized in that he a gain factor for the Compensation signal increases incrementally as long as the noise signal weakens.

A method according to claim 12 or 13, characterized in that he to set the gain generates a resonance.

Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that that he for reinforcement of the compensation signal stores negative feedback, which is based on operating points the displacement machine and / or the engine.

Method according to one of claims 1 to 15, characterized in that the existence User a reinforcement from the outside established.

Displacement machine, in particular refrigerant compressor, with an electric motor which is connected to a control circuit and a noise sensor which is connected to the control circuit, characterized in that the control circuit ( 14 ) a filter device ( 16 ) with the noise sensor ( 12 ) is connected to an amplifier ( 17 . 18 ) and a phase shifter ( 21 . 25 ) with an electrical power supply device ( 24 ) is connected and a compensation signal to the current supplied to the motor and / or to the motor ( 4 ) applied voltage superimposed.

Machine according to claim 17, characterized in that the power supply device ( 24 ) a DC link ( 23 ) and the phase shift device ( 21 ) with a switching input of a DC switch ( 22 ) in the DC link ( 23 ) connected is.

Machine according to claim 17, characterized in that the power supply device ( 24 ) an inverter arrangement with several controlled inverter switches ( 27 ) and the phase shift device ( 25 ) with the control inputs of the inverter switches ( 27 ) connected is.

Machine according to one of claims 17 to 19, characterized in that the phase shifting device ( 25 ) is formed in a microcontroller or a digital signal processor.