DE10253014B4

DE10253014B4 - Method for operating a displacement machine, in particular a refrigerant compressor, and displacement machine

Info

Publication number: DE10253014B4
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: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2022-11-15
Also published as: DE10253014A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Verdrängermaschine, insbesondere eines Kältemittelverdichters, die einen elektrischen Motor für ihren Antrieb aufweist, dessen Betriebsstrom und -spannung mit vorgebbarem Zeitverlauf zugeführt wird, wobei ein Geräuschsignal aus dem Geräusch der Verdrängermaschine ermittelt und unter Verwendung des Geräuschsignals eine Geräuschkompensation der Verdrängermaschine vorgenommer wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kompensationssignal mit einer vorbestimmten Phasenlage relativ zum Geräuschsignal erzeugt und dem Betriebsstrom und/oder der Betriebsspannung des Motors überlagert wird und somit die Geräuschkompensation nahe dem Entstehungsort des Geräusches erfolgt.method for operating a positive displacement machine, in particular a refrigerant compressor, which is an electric motor for has its drive, its operating current and voltage with a predeterminable time course supplied being, being a noise signal from the noise the displacer machine detects and noise compensation using the noise signal the displacer machine vorgenommer, characterized in that a compensation signal with a generated predetermined phase relative to the noise signal and the Operating current and / or the operating voltage of the motor superimposed and thus the noise compensation near the place of origin of the noise he follows.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verdrängermaschine, insbesondere eines Kältemittelverdichters, die einen elektrischen Motor für ihren Antrieb aufweist, dessen Betriebsstrom und -spannung mit vorgebbarem Zeitverlauf zugeführt wird, wobei ein Geräuschsignal aus dem Geräusch der Verdrängermaschine ermittelt und unter Verwendung des Geräuschsignals eine Geräuschkompensation der Verdrängermaschine vorgenommen wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Verdrängermaschine, insbesondere Kältemittelverdichter, mit einem elektrischen Motor, der mit einer Ansteuerschaltung verbunden ist, und einem das Geräusch der Verdrängermaschine aufnehmenden Geräuschsensor, der ausgangsseitig mit der Ansteuerschaltung verbunden ist und zur Geräuschkompensation. der Verdrängermaschine dient.The Invention relates to a method for operating a displacement machine, in particular a refrigerant compressor, which is an electric motor for has its drive whose operating current and voltage with specifiable Time course supplied being, being a noise signal from the noise the displacer machine detects and noise compensation using the noise signal the displacer machine is made. Furthermore, the invention relates to a displacement machine, in particular refrigerant compressor, with an electric motor connected to a drive circuit is, and one the noise the displacer machine receiving noise sensor, the output side is connected to the drive circuit and the Noise compensation. the displacer machine serves.

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 will be described below with reference to a refrigerant compressor as an example for one displacement described. But it is also applicable to other displacement machines, in similar ones Problems arise, for example in 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 refrigerated cabinets, such as Refrigerators, used, not just in a kitchen, but can also stand in a living area. In particular, this applies to refrigerators that find use in a hotel room. Such refrigerators should preferably work quietly. It has therefore often used in hotels refrigerators, which work according to the absorption principle. Also possible are Peltier elements for Refrigeration. Both cooling possibilities but have opposite Refrigeration systems, which work with compressors, a relatively poor efficiency. Compressor refrigeration systems are in higher Measures energy-optimized and therefore also from an energy point of view better for the application in hotels suitable. However, it is necessary the refrigeration systems with compressors on as 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 noise Compressors already have some suggestions. A compressor radiates over one relatively wide acoustic range noises. Put these noises composed of the fundamental 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 via a noise sensor, such as a microphone, are detected. The noise sensor reports the presence of noise back to the drive circuit. This then changes the speed of one or more motors, which are arranged in the refrigeration system. This change is made according to a predetermined schedule until the lowest possible noise level is reached. From such a method and from such a displacement machine, the present invention is based.

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.Indeed has the known solution the disadvantage that the changing Speeds under certain circumstances lead to operating modes can, where power consumption increases to unwanted levels. One must therefore 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. Again, a noise signal is generated by means of a noise sensor, which is used to generate a compensation signal. The compensation signal is in principle in antiphase to the noise signal and is emitted via a speaker again. By superimposing the noise with the compensation noise from the speaker, certain noise components are eliminated or at least strongly attenuated.

JP 06273029 A befaßt sich damit, die aus der Netzspannung über einen Wechselrichter nach Gleichrichtung einer Netzspannung abgeleitete Betriebsfrequenz eines Kompressors niedriger als die Netzfrequenz zu halten. Gleichzeitig wird eine Resonanz zwischen der Ausgangsfrequenz des Wechselrichters und der Vibrationsfrequenz des Kompressors verhindert. JP 06273029 A is concerned with keeping the operating frequency of a compressor derived from the mains voltage via an inverter after rectification of a mains voltage lower than the mains frequency. At the same time, a resonance between the output frequency of the inverter and the vibration frequency of the compressor is prevented.

DE 40 05 827 A1 zeigt eine Schalldämpferanordnung für ein Kühlsystem. Hierbei werden während des Anfahrens den Anfahrbedingungen entsprechende, zuvor gespeicherte Schallwellendaten dem Geräusch eines Wechselrichters zur Geräuschdämpfung per Lautsprecher überlagert. DE 40 05 827 A1 shows a muffler assembly for a cooling system. Here, the starting conditions corresponding to the start-up conditions, previously stored sound wave data are superimposed on the noise of an inverter for noise reduction by speaker.

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.Of the Invention is based on the object, a method for reducing of noises specify the general compressor operation as possible little influence and their realization is easy.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man ein Kompensationssignal mit einer vorbestimmten Phasenlage relativ zum Geräuschsignal erzeugt und dem Betriebsstrom und/oder der Betriebsspannung des Motors überlagert wird und somit die Geräuschkompensation nahe dem Entstehungsort des Geräusches erfolgt.These Task is characterized by a method of the type mentioned by solved, that he a compensation signal with a predetermined phase position relative to the noise signal generated and superimposed on the operating current and / or the operating voltage of the motor and thus the noise compensation near the place of origin of the noise he follows.

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.you So, from the noise signal, you first gain Compensation signal. The compensation signal becomes more or less directly to change used the electrical power supply. The change the electrical energy supply has an immediate effect on the engine. For example, if you have vibrations in the stream or fed into the voltage, then these vibrations act in the Engine. If the vibrations are correspondingly out of phase with the vibrations are the sounds then you can dampen the noise and even eliminate it to a large extent. This solution has the advantage that the noise generation and the measures that you do for noise reduction, spatial at closely adjacent locations in the assembly of positive displacement machine and engine work. This in turn has the advantage that the Noise damping not limited to a predetermined small angle of radiation, but the noise reduction actually in a relatively large one spatial Circumferential angle. The measure is relatively simple, because you do not have any additional elements, such as speakers or similar, needed. This extra Elements are not only expensive. They also increase the effort in the Assembly and can in certain circumstances be prone to failure. With the method according to the invention are only minor interference in the electrical energy supply necessary. This is usually unproblematic in today's compressors, because most compressors anyway from a converter or inverter are driven.

Man benötigt also keine mechanischen Mittel, die der Geräuschdämpfung dienen.you needed so no mechanical means that serve the noise attenuation.

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.Preferably operating the motor at a fundamental frequency and modulating that Compensation signal to the fundamental frequency. The fundamental frequency an engine is of the order of magnitude from 10 to 100 Hz. It does not have to based on a pure AC supply, but can quite include a rotating field drive. The sounds usually have one much higher frequency, For example, in the range of 500 to 1500 Hz. It is therefore without further possible, the higher-frequency ones noise components by a compensation signal having a corresponding frequency to eliminate when the compensation signal on the current waveform or the voltage curve is modulated.

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.in this connection is preferred that one the fundamental frequency in dependence changed by external conditions. The external conditions can for example, an elevated cooling demand or the change the environmental conditions. The change of the fundamental frequency takes place independently from the sounds, the noises but they are also changing Basic frequencies reliable 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 höherfrequente 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.preferably, one filters out of the noise signal the fundamental frequency out and subject the remaining signal a phase shift. This can be easiest to explain using a reciprocating compressor. in the noise is always a component that has the fundamental frequency. This fundamental frequency corresponds to the piston movement. This noise component are higher frequency Shares superimposed, which should be eliminated. This can be done simply by that he filters out the low-frequency part, for example by a high-pass filter, and the rest Signal components undergoes a phase shift. The phase shift should eventually lead to a phase reversal. An exact phase reversal but is not essential.

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 that preferred that one the phase shift in dependence from a distance between the engine and a sensor, the noise signal determined. It can be run-time effects between the sensor and take into account the motor or the compressor. The phase shift So it can be a bit 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.preferably, one steers with the help of the compensation signal a direct current intermediate circuit an inverter. In other words, you access the supply of the inverter of the inverter and changes the DC link voltage so that the Motor supplied with already pre-modulated voltage becomes. This is a relatively easy way to use the compensation signal to integrate into the power supply of the engine.

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 that one generates a ripple of the current in the DC link, which is in antiphase to the noise signal. As stated above, the opposite phase does not necessarily have to be exactly 180 °, taking into account the different distances between the motor or the compressor and the noise sensor. A ripple, which is in the intermediate circuit current in antiphase to the noise, will have a corresponding effect on the engine, ie with such a ripple, it is possible in a relatively simple manner to produce a corresponding ripple in the motor flow. This ripple causes small but audible vibrations in the stator lamination. These audible vibrations are directly proportional to the motor frequency and the superimposed generated electronic noise is in antiphase to the original noise, which can thus be substantially erased. The result is a reduced noise level. With other wor micro vibrations in the stator plate are used to extinguish acoustic noises.

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 läßt 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.alternative or additionally this can be done with the help of the compensation signal drive signals change an inverter circuit. For example, can you sooner or later open the switches of the inverter or longer open or closed to let. This can be done adjust a behavior of the rotor, which leads to vibrations, if necessary also to smaller torsional vibrations. If these vibrations are set correctly, then delete the noise generated thereby the original existing noises that may well 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 (Puls-Breiten-Modulation), 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.Preferably operates the inverter circuit pulse width modulated and selects the switching frequency at least by a factor of 5 greater than the highest to be damped Frequency in the noise signal. For example, consider a pulse width modulation frequency of 5 kHz before and a resulting noise signal in which the largest energy content in the order of magnitude of 1 kHz, then it is possible while the duration of a period of the motor base frequency five corrections to the pulse width modulation to make, i. five times a delay or an acceleration of a PWM pulse (pulse width modulation), starts or to make stops. The higher the pulse width modulation frequency is the more frequent Naturally the impact possibilities and times. Usually can Pulse Width Modulations certainly made with a frequency of 10 kHz become.

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.preferably, elevated the switching frequency, if required by the noise signal. It can For example, situations occur where you are using the normal switching frequency only insufficient damping the sounds because the correction is "too inaccurate". In this case you can go through an increase the switching frequency in the pulse width modulation an improved damping to reach.

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, accelerates and brakes the engine during one revolution. One can so that the Rotational speed of the motor when averaged over one revolution, on a desired Value remains, so the desired Speed corresponds. So you can follow the speed of the engine as before to the needs of the Customize the loader of the positive displacement machine, for example the refrigerant compressor, fed becomes. This can be the unit of engine and compressor under operate optimally in terms of energy. Nevertheless, noises can be suppressed. The operation of the engine is in general not affected. With In other words, the user will not experience any performance changes.

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 großes 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.preferably, reinforced one the compensation signal with a self-adapting gain. The Compensation signal must at processing at least once. This reinforcement is insofar something critical, as a too small compensation signal is not enough to reduce the noise in the desired Measure too achieve while too big Compensation signal in turn would generate unwanted noise again. These Problem is defused, if you have the reinforcement self-adapting, i. the gain adapts itself during operation to the Conditions such that the desired Noise attenuation 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.preferably, one enlarges one a gain factor for the Compensation signal incremental, as long as the noise signal weakens. For example, the amplitude of the compensation signal in predetermined time intervals by one step, e.g. 1 V, increased. If this results in a reduction of the noise, the compensation signal becomes reinforced again around this stage. This is continued until no improvement is made. This has the advantage that the System does not need to be calibrated. The system oscillates itself one for its optimal sound-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.alternative or additionally this can be done to set the gain a resonance. Such a resonance, for example, by means of pulsating electrical energy to the compressor or its drive motor to is fed be stimulated. For example, one generates a high pulse and a low pulse that have the frequency or the frequencies you want to pair with. From the reaction one can then look for the right amplification factor shut down. Usually is the amplitude during a pulse width modulation of the switch of the inverter kept constant. However, if you consider the amplitude of a pulse increases or decreases compared to the previous impulse, creates a Type pulsation of the supplied Energy. You can change the resonance frequency depending on the modulation by to modulate 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 stores negative feedback to amplify the compensation signal, which are based on operating points in the positive displacement machine and / or the motor. Certain operating data and conditions are known for the positive displacement motor / motor combination. For these operating conditions, for example, in the factory or in the plant in which the compressor should be operated to make measurements of related values of current, voltage or electrical power and noise. In these measurements, for example, the motor frequency may be a parameter. The measurements and their results are stored in a memory. When the engine reaches such an operating point, one can resort to 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. The user adjusts, for example, with the help of a Potentiometers the compensation signal until it meets its needs corresponds, so he sounds sufficiently muted Has. This is especially cheap in cases, where the compressor operates at a fixed frequency.

Die Aufgabe wird bei einer Verdrängermaschine der eingangs genannten Art auch dadurch gelöst, daß die Ansteuerschaltung eine Filtereinrichtung, die mit dem Ausgang des Geräuschsensors verbunden ist, einen der Filtereinrichtung nachgeschalteten Verstärker und eine dem Verstärker nachgeschaltete Phasenverschiebungseinrichtung aufweist, die mit einer elektrischen Leistungsversorgungseinrichtung für den Motor verbunden ist und das Ausgangssignal der Phasenverschiebungseinrichtung dem Betriebsstrom und/oder der Betriebsspannung des Motors als Kompensationssignal für das Geräusch überlagert.The Task becomes with a positive displacement machine of the type mentioned also solved in that the drive circuit a Filter device connected to the output of the noise sensor, one of the filter device downstream amplifier and one to the amplifier Having downstream phase shifter having with an electric power supply device for the motor is connected and the output signal of the phase shifter the operating current and / or the operating voltage of the motor as a compensation signal for the Noise superimposed.

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 let yourself in this way a sound production directly in the engine or in the parts connected to the engine are, reach. These noises, the artificial ones, so to speak be generated overlay then the sounds, which you dampen would like to. Namely, the phase shifter is provided to provide a corresponding one To cause phase shift in the signal from the noise sensor. These Phase shift makes the compensation in phase opposition to the noise, so that yourself the compensation and the noise cancel each other out. As mentioned above, in phase opposition, this does not mean exactly a phase shift around 180 °. This allows you to run-time effects between the noise generation and the sound sensor capture 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.preferably, the power supply device has a DC intermediate circuit and the phase shifter is a switching input a DC switch connected in the DC link. The DC switch can certainly be designed as a semiconductor switch be. If you repeatedly open the DC switch and closes then you can create a ripple in the DC link, which leads to a corresponding ripple in the motor current. A Such ripple then manifests itself in vibrations of the laminated stator core. These vibrations turn generate compensation noises, the one to be damped Noise superimposed become.

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.alternative or additionally the power supply device may be an inverter arrangement having multiple controlled inverter switches and the Phase shifting device is connected to the control inputs of Inverter switch connected. The inverter switches are referred to here as such, because they are arranged in the inverter are. Also by a corresponding control of the inverter switch let yourself a modulation signal to that used to drive the motor streams and modulate voltages, so that with the help of the motor vibrations be generated, which 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.in this connection it is preferred that the Phase shifting device in a microcontroller or a digital signal processor is formed. This has advantages because then you realize the phase shifter by a program control can. The phase shift can then be easily adapt to different circumstances. In particular Such an embodiment of advantage, if you have a self-adapting reinforcement would like 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 will be described below with reference to preferred embodiments described in more detail in connection with the drawing. Herein show:

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

2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Funktionsprinzips, 2 a schematic representation for explaining the principle of operation,

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 only schematically illustrated 3 is arranged by a motor 4 is driven. The Ver poet 3 Sucks refrigerant through an intake manifold 5 and gives the refrigerant via a likewise only schematically illustrated dispensing nozzle 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.At the engine 4 it is, for example, a three-phase brushless DC motor or a permanent magnet synchronous motor, which is controlled by a control circuit in an electronics housing 7 is housed. The control circuit has a plurality of electronic boards 8th on, partly on the capsule 2 , partly on a cover 9 are arranged, which the electronics housing 7 closes. At 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 over an implementation shown only schematically 11 with the engine 4 connected. By performing 11 are not shown in detail cable out.

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 ist. 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 in electronics housing 7 combined electrical and electronic components form an electronic control system 14 ( 2 ), via electrical lines 13 with the engine 4 connected is. The control electronics 14 can also be a microcontroller or a digital signal processor 15 contain. Both contain memory and computational resources needed to perform the present method. However, such components are already present in already existing refrigerant compressors, so that one can also rely on existing components for carrying 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 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 Now the principle that is used for the present method emerges. At or near the compressor 3 or at the engine 4 or on the capsule 2 be noises through the microphone 12 or another sound detector detected. The microphone 12 converts the noise into an electrical noise signal, the control electronics 14 is supplied.

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° sein. 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 waveform or the voltage curve, via the line 13 the engine 4 is supplied. This modulated signal, which is referred to below as the compensation signal, is essentially in phase opposition to the noise signal, ie it is phase-shifted by approximately 180 ° relative 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 another sound 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 with a fundamental frequency, which is among other things decisive for its speed. This fundamental frequency is usually in the range of 10 to 100 Hz. The frequencies that a person finds disturbing are usually much higher. They are in the range of 500 Hz to 1000 Hz. These noises are caused, for example, by the opening and closing of valves in the compressor 3 generated. So you can easily the compensation signal, which contains virtually 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 Grundfrequenz 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 range around 1 kHz and this fact makes the range around 1 kHz particularly interesting. Due to the relatively high frequency of the noise signal, therefore, the compensation signal can be fed back without affecting the fundamental frequency of the motor. In addition, 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 not changed. The engine will therefore work on the whole with the fundamental frequency and the compressor 3 driving accordingly, with one revolution of the rotor of the motor 4 quite possibly changes can occur. For example, one can decelerate or accelerate the rotor to generate 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 consists essentially 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 it can be seen 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. Gleiche Teile wie in den 1 und 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The 3 and 4 Now show two ways how to make a corresponding coupling of the compensation signal in the power supply of the engine 4 can reach. 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, ge More precisely, a low-pass filter whose frequency 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 reciprocating compressor, which has no noise feedback. 5a shows a sound signal as a function of the piston stroke. Along the vertical axis the noise is displayed in the unit Volt. In principle, it could also have been dB. The horizontal axis shows the piston movement, here as time. But you could have also applied the way. A frequency Yb, that of the fundamental frequency of the motor 4 is superimposed with a series of spikes YN due to the components of the above equation. At time 0.002, the piston has reached its top dead center. But before that there are a number of acoustic noise peaks. The basic idea of the present method consists in "purifying" the sound signal X composed of the components Yb and YN without influencing the fundamental frequency Yb, namely by superimposing a compensation signal, that is 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 die 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 with the help of the low-pass filter 16 which in principle will 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. Thus, the noise signal YN whose amplitude is larger than that of Yb can be extracted. The resulting noise signal is phase shifted and then forms the compensation signal. The compensation signal is used to modulate the motor 4 used energy supplied. The energy may be modulated to the motor voltage or 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 °. There is still an additional phase shift to consider, 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 Geräusche zu kompensieren. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine analoge Schaltungsanordnung, die die Geräuschdämpfung vornimmt.The modulation can be analog or digital. An analog modulation gives the possibility to compensate almost all noises. 3 shows an embodiment of an analog circuit that makes the noise attenuation.

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 beschrieben.The signal from the microphone 12 happens 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 there is a signal that represents the noise N. The signal N is directly an amplifier 18 supplied, whose gain is variable. A simple method of determining the gain 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 will also be an A / D converter 19 supplied to the output of the differential amplifier 17 scans. The sampling takes place with a frequency which is at least twice greater than the largest frequency in the noise signal. It is important that the sampling be done at the right times. With a sufficiently high sampling frequency, one obtains a representative average of the amplitude of the noise over time. The digital noise signal is now a microcontroller 20 supplied, the gain k of the amplifier 18 certainly. The output signal X · N 'of the differential amplifier preamplified by a factor x 17 will be in the amplifier 18 amplified and then a phase shifter 21 supplied, which is the output signal of the amplifier 18 basically inverted. The output signal of the phase shifting device 21 controls a DC switch 22 For example, a transistor switch in the minus line of a DC link 23 is arranged. Of course, the switch 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 stream.

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 here makes a variable resistor, and this change of resistance generates a ripple in the motor current, which is in antiphase with the noise N. The ripple of the motor current causes small audible vibrations in the stator lamination. These audible vibrations are directly proportional to Motorfre frequency. The superimposed generated electronic noise is in antiphase to the original noise N, which is substantially erased. The result is a reduced noise level. In other words, micro vibrations in the stator plate are used to extinguish acoustic noises. 5b shows the noise signal YN 'after a negative feedback with a signal that after with 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 motor controllers, a power factor corrector is incorporated between the rectifier and the inverter. Such a PFC is usually built as a boost converter (boost converter) and includes in a known manner an electronic switch between the intermediate circuit plus and the Zwi circle of minuses. Also, this switch can be used to generate a ripple in the DC link current or in the motor current, thereby achieving a noise reduction.

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 shown analog circuit has the advantage that a very extensive noise attenuation can be achieved. However, it has the disadvantage that the switch 22 generates a relatively large loss. This loss can also be achieved by optimally controlling the inverter 24 do not compensate.

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 Therefore, it is proposed to cause the noise attenuation that the compensation to the switches of the inverter 24 is modulated. The individual inverter switches 27 therefore have control inputs 26 on top of that with a digital signal processor 25 are connected. The digital signal processor 25 stands with the analog / digital converter 19 in conjunction, the, as well as in the embodiment 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 , He only gets an additional task, namely, in addition to the usual commutation signal and the PWM signal (pulse width modulation), to generate a compensation signal in antiphase to the noise signal YN. The corresponding compensation is provided by the digital signal processor 25 by delaying or accelerating the timing of a PWM circuit, thereby affecting the duty cycle and / or the frequency of the motor supply. This produces a small ripple in the motor current, which in turn, as described above, causes a minimization of the 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 imagine a PWM frequency of 10 kHz and a result resulting noise signal a greatest energy content around 1 kHz, then it becomes possible be while the duration of a period of the motor base frequency ten corrections in the pulse width modulation to make, i. ten times a delay or an acceleration a PWM pulse, start or stop to effect.

Um zusätzliche Korrekturmöglichkeiten zu bekommen, kann es notwendig sein, die PWM-Schaltfrequenz kurzzeitig zu erhöhen.Around additional correction options It may be necessary to temporarily change the PWM switching frequency 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, which with the digital circuit after 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, gemittelt 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 above cases, it is important to ensure that the energy content of the PWM pulses sent to the motor corresponds to the desired moment. The rotational speed of the motor 4 , averaged over a revolution, so should correspond to the desired speed. This ensures that noises are suppressed without the operation of the engine is adversely affected. In other words, the user will not experience performance changes.

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 k of the amplifier 21 adjust, it makes sense to make a self-adjusting adjustment. This becomes in the circuit arrangement 3 through the microcontroller 20 made and according to the embodiment 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.you can use a search algorithm that causes the amplitude the compensation signal after a certain time by one stage, e.g. 1 V, increased becomes. If this results in a reduction of the noise, the compensation signal becomes further enlarged by one level and so on, until no improvement occurs. This has the advantage that this System does not need to be calibrated. The system oscillates itself one for 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 in the motor current can be a resonance also by creating one electrical energy that is supplied to the compressor, pulsates. Also This can cause a resonance. For example, you create a strong pulse and a weak pulse representing the frequency or the frequencies you want to pair. From the Reaction leaves then find out where the optimum is to be found.

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.When Another alternative can be empirically determined negative feedback Save, which are based on operating points of the compressor. You can, for example already during production or before commissioning of the compressor Measurements of related Values of current, voltage or electrical power and the Make noises. In these measurements, for example, the motor frequency can be a parameter be. The measurements or condensed values thereof, for example certain related ones Values, can in stored in 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 that a Be user himself adjusts the compensation signal, for example, by causing a change from the outside via a potentiometer or other adjustment. The user can then adjust the compensation signal so that the resulting noise is acceptable for him. This is particularly beneficial in cases where the compressor operates 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, but you can also the compressor with speeds or working frequencies that change. The change of Speed is then based on external parameters, for example the refrigeration requirement or the room temperature. Even with a changed frequency or speed the compressor can be then the described algorithm for noise minimization problem-free 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.shown the invention was based on a refrigerant compressor. she is but also for example in pumps applicable because the noise of a Pump a higher one Frequency have as 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 damping method with one constructive change the engine is also possible. The engine may for example be designed so that it has a larger speaker effect has as a standard engine. A larger speaker effect, for example be achieved by some of the Stator laminations have a different mass or size or made of another metal. But the sheets have to still be sized so that the operation of the engine is not affected.

Claims

Method for operating a positive displacement machine, in particular a refrigerant compressor, having an electric motor for its drive, the operating current and voltage is supplied with a predetermined time profile, wherein a noise signal from the noise of the positive displacement machine determined and using the noise signal vorgenommer a noise compensation of the displacement machine , characterized in that a compensation signal is generated with a predetermined phase position relative to the noise signal and the operating current and / or the operating voltage of the motor is superimposed and thus the noise compensation takes place near the place of origin of the noise.

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

Method according to claim 2, characterized in that that he the fundamental frequency in dependence from external conditions changed.

Method according to claim 2 or 3, characterized that he from the noise signal the Fundamental frequency filters out and the remaining signal of a phase shift subjects.

Method according to claim 4, characterized in that that he the phase shift in dependence from the distance between the engine and a sensor, which determines the noise signal.

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

Method according to Claim 6, characterized that he generates a ripple of the current in the DC link, which in anti-phase to the noise signal is.

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

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

Method according to claim 9, characterized in that that he increases the switching frequency, when the noise signal this requires.

Method according to one of claims 8 to 10, characterized that he the engine during one turn speeds and brakes.

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

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

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

Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that the amplification kung of the compensation signal stores negative feedback, which are based on operating points of the positive displacement machine and / or the motor.

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

Displacement machine, in particular refrigerant compressor, with an electric motor, which is connected to a drive circuit, and a noise sensor of the displacement machine receiving the sound sensor which is connected to the output side with the drive circuit and is used for noise compensation of the displacement machine, characterized in that the drive circuit ( 14 ) a filter device ( 16 ) connected to the output of the noise sensor ( 12 ), an amplifier downstream of the filter device ( 17 . 18 ) and a downstream of the amplifier phase shifter ( 21 ; 25 ) connected to an electrical power supply device ( 24 ) for the engine ( 4 ) and the output signal of the phase-shifting device is the operating current and / or the operating voltage of the motor ( 4 ) is superimposed as a compensation signal for the noise.

Machine according to claim 17, characterized in that the power supply device ( 24 ) a DC link ( 23 ) and the phase shifting 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 a plurality of controlled inverter switches ( 27 ) and the phase shifting 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.