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Allgemeiner Stand der Technik
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter und insbesondere
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Betriebs eines
Kolbenverdichters.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Im
Allgemeinen setzt ein Kolbenverdichter keine Kurbelwelle zum Umwandeln
einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung ein, sodass er eine höhere Verdichtungseffizienz
als ein genereller Verdichter aufweist.
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Wenn
der Kolbenverdichter für
eine Kältemaschine
oder eine Klimaanlage in Benutzung ist, kann ein Verdichtungsverhältnis des
Kolbenverdichters durch Variieren einer Hubspannung, die dem Kolbenverdichter
zugeführt
ist, variiert werden, um die Kühlkapazität zu steuern.
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Es
wird nun unter Bezugnahme auf 1 ein herkömmlicher
Kolbenverdichter beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm, die den Bau einer Vorrichtung zum Steuern eines
Betriebs eines Kolbenverdichters gemäß dem Stand der Technik zeigt.
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Wie
in 1 gezeigt, beinhaltet eine herkömmliche
Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs eines Kolbenverdichters:
einen Stromdetektor 4 zum Erkennen eines Stroms, der an
einen Motor (nicht gezeigt) eines Kolbenverdichters angelegt ist;
einen Spannungsdetektor 3 zum Erkennen einer Spannung,
die an den Motor angelegt ist; einen Hubberechner 5 zum
Berechnen eines Hubschätzwerts
des Verdichters auf der Grundlage der erkannten Strom- und Spannungswerte
und eines Parameters des Motors; einen Vergleicher 1 zum
Vergleichen des berechneten Hubschätzwerts und eines voreingestellten
Hubbezugswerts und Ausgeben eines Differenzwerts gemäß dem Vergleichsergebnis;
und eine Hubsteuerung 2 zum Steuern eines Betriebs (Hubs)
des Verdichters 6 durch Variieren einer Spannung, die an den
Motor angelegt ist, gemäß dem Differenzwert.
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Die
Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs des Kolbenverdichters arbeitet
folgendermaßen.
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Zunächst erkennt
der Stromdetektor 4 einen Strom, der an den Motor des Verdichters 6 angelegt ist,
und gibt den erkannten Stromwert an den Hubberechner 5 aus.
Zu diesem Zeitpunkt erkennt der Spannungsdetektor 3 eine
Spannung, die an den Motor angelegt ist, und gibt den erkannten
Spannungswert an den Hubberechner 5 aus.
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Der
Hubberechner 5 berechnet einen Hubschätzwert (X) des Verdichters
durch Einsetzen der erkannten Strom- und Spannungswerte und eines Parameters
des Motors in Gleichung (1) unten und führt den erhaltenen Hubschätzwert (X)
dem Vergleicher 1 zu. X = 1α (VM – Ri – Li)dt (1)wobei ,R' ein Motorwiderstandswert
ist, ,L' ein Motorinduktanzwert
ist, α ein
Motorkonstantenwert ist, VM ein Wert einer
Spannung ist, die an den Motor angelegt ist, ,i' ein Wert eines Stroms ist, der an den
Motor angelegt ist, und i eine
Zeitänderungsrate
des Stroms ist, der an den Motor angelegt ist. D. h., i ist ein differenzierter Wert von ,i' (di/dt).
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Der
Vergleicher 1 vergleicht den Hubschätzwert mit dem Hubbezugswert
und führt
der Hubsteuerung 2 einen Differenzwert gemäß dem Vergleichsergebnis
zu.
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Die
Hubsteuerung 2 steuert den Hub des Verdichters 6 durch
Variieren einer Spannung, die an den Motor des Verdichters 6 angelegt
ist, auf der Grundlage des Differenzwerts. Dies wird unter Bezugnahme
auf 2 beschrieben.
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Zunächst vergleicht
der Vergleicher 1, wenn der Hubberechner 5 dem
Vergleicher 1 den Hubschätzwert zuführt (Schritt S1), den Hubschätzwert mit
dem voreingestellten Hubbezugswert (Schritt S2) und gibt den Differenzwert
gemäß dem Vergleichsergebnis
an die Hubsteuerung 2 aus.
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Wenn
der Hubschätzwert
kleiner als der Hubbezugswert ist, erhöht die Steuerung eine Spannung,
die an den Motor angelegt ist, zum Steuern des Hubs des Verdichters
(Schritt S3). Wenn der Hubschätzwert
jedoch größer als
der Hubbezugswert ist, vermindert die Hubsteuerung 2 die
Spannung, die an den Motor angelegt ist (Schritt S4).
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Daher
wird der Kolbenverdichter bei der/dem vorliegenden Vorrichtung und
Verfahren zum Steuern eines Betriebs des Kolbenverdichters, selbst
wenn eine mechanische Resonanzfrequenz des Verdichters aufgrund
der Änderung
der Spannung, die an den Motor angelegt ist, auf der Grundlage des Hubschätzwerts
und des Hubbezugswerts variiert ist, mit stets derselben Betriebsfrequenz
betrieben, wodurch das Problem verursacht ist, dass sich die Betriebseffizienz
des Kolbenverdichters verschlechtert.
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Ein
Kolbenverdichter gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in der
US-Patentschrift
Nr. 6,644,943 , erteilt am 11. November 2003, offenbart.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Betriebssteuerung eines Verdichters, der
stets mit derselben Betriebsfrequenz und auf der Grundlage des Erkennens
einer gegenelektromotorischen Kraft des Motors arbeitet, ist in
der US-Patentanmeldung US 2004/0066163 A1 offenbart, wobei die gegenelektromotorische
Kraft das Abschalten von Strom, der an den Motor angelegt ist, für einen vorgegebenen
Zeitraum, umfasst, während
eine Spannung, die an den Motor angelegt ist, auf der Grundlage
eines ersten Hubschätzwerts
und eines voreingestellten Hubschätzwerts und des Erkennens einer
Spannung des Motors für
den Stromabschaltungszeitraum variiert wird.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Steuern eines Betriebs eines Kolbenverdichters
bereitzustellen, die imstande sind, die Betriebseffizienz eines
Verdichters zu steigern, selbst wenn eine Belastung des Verdichters
geändert
ist.
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Zur
Erzielung dieser und anderer Vorteile und gemäß dem Zweck der vorliegenden
Erfindung, wie hierin ausgeführt
und ausführlich
beschrieben, ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs eines Verdichters
bereitgestellt, beinhaltend: einen Gegen-EMK-Berechner zum Berechnen
einer gegenelektromotorischen Kraft eines Verdichters auf der Grundlage
eines Werts eines Stroms, der an einen Motor des Verdichters angelegt
ist, und eines Werts einer Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt
ist; eine Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit zum Erkennen
einer mechanischen Resonanzfrequenz des Verdichters auf der Grundlage
des Gegen-EMK-Werts und des Stromwerts und Bestimmen der erkannten
mechanischen Resonanzfrequenz als Betriebsfrequenzbezugswert; und
eine Steuerung zum Variieren einer Betriebsfrequenz des Verdichters
gemäß dem bestimmten
Betriebsfrequenzbezugswert.
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Zum
Lösen der
obigen Aufgabe ist außerdem
eine Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs eines Verdichters bereitgestellt,
beinhaltend: einen Stromdetektor zum Erkennen eines Stroms, der
an einen Motor eines Verdichters angelegt ist; einen Spannungsdetektor
zum Erkennen einer Spannung, die an den Motor angelegt ist; einen
Hubberechner zum Berechnen eines Hubschätzwerts auf der Grundlage der
erkannten Strom- und Spannungswerte und eines Parameters des Motors;
einen Gegen-EMK-Berechner
zum Berechnen einer gegenelektromotorischen Kraft auf der Grundlage
des Spannungswerts des Spannungsdetektors und des Stromwerts des
Stromdetektors; eine Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit
zum Erkennen einer mechanischen Resonanzfrequenz des Verdichters auf
der Grundlage des erhaltenen Gegen-EMK-Werts und des erkannten Stromwerts
und Bestimmen der erkannten mechanischen Resonanzfrequenz als Betriebsfrequenzbezugswert;
einen Vergleicher zum Vergleichen des vom Hubberechner ausgegebenen
Hubschätzwerts
mit einem Hubbezugswert und Ausgeben eines Differenzwerts gemäß dem Vergleichsergebnis;
und eine Steuerung zum Steuern eines Betriebs des Verdichters durch
Variieren einer Betriebsfrequenz gemäß dem bestimmten Betriebsfrequenzbezugswert
und Variieren der Spannung, die an den Motor des Verdichters angelegt
ist, gemäß dem von
dem Vergleicher ausgegebenen Differenzwert.
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Zum
Lösen der
obigen Aufgabe ist außerdem
ein Verfahren zum Steuern eines Betriebs des Verdichters bereitgestellt,
beinhaltend: Berechnen einer gegenelektromotorischen Kraft eines
Motors auf der Grundlage eines Werts eines Stroms, der an den Motor
eines Verdichters angelegt ist, und eines Werts einer Spannung,
die an den Motor des Verdichters angelegt ist; Erkennen einer mechanischen
Resonanzfrequenz des Verdichters auf der Grundlage des Gegen-EMK-Werts
und des Werts des Stroms; Bestimmen der mechanischen Resonanzfrequenz
als Betriebsfrequenzbezugswert des Verdichters; und Variieren einer
Betriebsfrequenz des Verdichters gemäß dem bestimmten Betriebsfrequenzbezugswert.
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Die
oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und
Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten
Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den
beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher hervor.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die enthalten sind, um ein weiteres Verstehen der Erfindung
bereitzustellen, und die in der Beschreibung enthalten sind und
ein Bestandteil von ihr bilden, zeigen Ausführungsformen der Erfindung
und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundsätze der
Erfindung zu erklären.
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Es
zeigen in den Zeichnungen:
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1 ein
Blockdiagramm, das den Bau einer Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs
eines Kolbenverdichters gemäß dem Stand
der Technik zeigt;
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2 ein
Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern des Betriebs des Kolbenverdichters
gemäß dem Stand
der Technik;
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3 ein
Blockdiagramm, das den Bau einer Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs
eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4A bis 4C Schaubilder
einer Phase eines Stroms, der an einen Motor des Verdichters angelegt
ist, und eine Geschwindigkeit des Motors; und
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5 ein
Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern des Betriebs des Kolbenverdichters
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
wird nun eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Betriebs
eines Verdichters, die imstande sind, die Betriebseffizienz eines
Verdichters zu steigern, selbst wenn eine Belastung des Verdichters
geändert
ist, durch Erkennen einer mechanischen Resonanzfrequenz des Verdichters
auf der Grundlage eines Gegen-EMK-Werts und eines Stromwerts des
Verdichters und Variieren einer Betriebsfrequenz des Verdichters
gemäß der mechanischen
Resonanzfrequenz gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 3 bis 5 beschrieben.
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3 ist
ein Blockdiagramm, das den Bau einer Vorrichtung zum Steuern eines
Betriebs eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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Wie
in 3 gezeigt, beinhaltet die Vorrichtung zum Steuern
eines Betriebs eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung:
einen Stromdetektor 40 zum Erkennen eines Stroms, der an
einen Motor (nicht gezeigt) eines Verdichters 60 angelegt
ist; einen Spannungsdetektor 30 zum Erkennen einer Spannung,
die an den Motor des Verdichters angelegt ist; einen Hubberechner 50 zum Berechnen
eines Hubschätzwerts
des Verdichters 60 auf der Grundlage der erkannten Strom-
und Spannungswerte und eines Parameters des Motors; einen Gegen-EMK-Berechner 70 zum
Berechnen einer gegenelektromotorischen Kraft auf der Grundlage
des Spannungswerts des Spannungsdetektors 30 und des Stromwerts
des Stromdetektors 40; eine Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit 80 zum
Erkennen einer mechanischen Resonanzfrequenz des Verdichters 60 auf
der Grundlage des berechneten Gegen-EMK-Werts und des erkannten Stromwerts
und Bestimmen der erkannten mechanischen Resonanzfrequenz als Betriebsfrequenzbezugswert;
einen Vergleicher 10 zum Vergleichen des vom Hubberechner 50 ausgegebenen
Hubschätzwerts
mit einem Hubbezugswert und Ausgeben eines Differenzwerts gemäß dem Vergleichsergebnis;
und eine Steuerung 20 zum Steuern eines Betriebs des Verdichters 60 durch
Variieren einer derzeitigen Betriebsfrequenz gemäß dem bestimmten Betriebsfrequenzbezugswert
und Variieren einer Spannung, die an den Motor des Verdichters 60 angelegt
ist, gemäß dem vom
Vergleicher 10 ausgegebenen Differenzwert.
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Der
Betrieb der Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs des Verdichters
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird beschrieben wie folgt.
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Zunächst erkennt
der Stromdetektor 40 einen Strom, der an den Verdichter 60 angelegt
ist, und gibt den erkannten Stromwert an den Hubberechner 50,
den Gegen-EMK-Berechner 70 und die Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit 80 aus.
Zu diesem Zeitpunkt erkennt der Spannungsdetektor 30 eine
Spannung, die an den Verdichter 60 angelegt ist, und gibt
die erkannte Spannung an den Hubberechner 50 und den Gegen-EMK-Berechner 70 aus.
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Der
Hubberechner 50 berechnet einen Hubschätzwert des Verdichters 60 auf
der Grundlage des Stromwerts, der von dem Stromdetektor 10 ausgegeben
ist, des Spannungswerts, der von dem Spannungsdetektor 20 ausgegeben
ist, und des voreingestellten Parameters des Motors und gibt dann
den berechneten Hubschätzwert
an den Vergleicher 10 aus.
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Der
Vergleicher 10 vergleicht den Hubbezugswert mit dem Hubschätzwert,
der von dem Hubberechner 50 ausgegeben ist, und gibt den
Differenzwert gemäß dem Vergleichsergebnis
an die Steuerung 20 aus.
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Die
Steuerung 20 steuert einen Hub des Verdichters durch Variieren
der Spannung, die an den Verdichter 60 angelegt ist, gemäß dem Differenzwert, der
von dem Vergleicher 10 ausgegeben ist.
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In
der Zwischenzeit berechnet der Gegen-EMK-Berechner 70 eine
gegenelektromotorische Kraft (Gegen-EMK) des Verdichters 60 auf
der Grundlage des Spannungswerts, der vom Spannungsdetektor 30 erkannt
ist, und des Stromwerts, der vom Stromdetektor 40 erkannt
ist. Vorzugsweise wird die gegenelektromotorische Kraft über Gleichung
(2) unten berechnet: Gegen – EMK =
VM – Ri – Ldidt (2)wobei „R" ein Motorwiderstandswert
ist, „L" ein Motorinduktanzwert
ist, VM ein Wert einer Spannung ist, die
an den Motor angelegt ist, und „i" ein Wert eines Stroms ist, der an den
Motor angelegt ist.
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Die
Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit 80 erkennt
eine mechanische Resonanzfrequenz des Verdichters auf der Grundlage
des Gegen-EMK-Werts und bestimmt die erkannte mechanische Resonanzfrequenz
als Betriebsfrequenzbezugswert. Beispielsweise weisen, wenn der
Motor im Resonanzzustand ist, alle die Werte, die durch Multiplizieren
von Gegen-EMK-Werten während
eines Zeitraums und der erkannten Stromwerte erhalten. sind, einen
positiven (+) Wert auf, sodass die Summe der multiplizierten Werte
ein Maximumwert ist. D. h., wenn die Summe von Werten, die durch Multiplizieren
der Gegen-EMK-Werte des Motors und der erkannten Stromwerte der
Maximumwert ist, wird die Betriebsfrequenz äquivalent mit der mechanischen
Resonanzfrequenz.
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Dementsprechend
identifiziert die Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit 80 eine Betriebsfrequenz,
die erkannt ist, wenn die Summe der Werte, die durch Multiplizieren
der Gegen-EMK-Werte
und der erkannten Stromwerte erhalten ist, der Maximalwert ist,
als eine mechanische Resonanzfrequenz und bestimmt die mechanische Resonanzfrequenz
als den Betriebsfrequenzbezugswert. Dabei ist, wenn die Betriebsfrequenz
und die mechanische Resonanzfrequenz identisch sind, die Betriebseffizienz
des Verdichters gesteigert.
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Der
mechanische Resonanzfrequenzwert kann über Gleichung (3) unten erkannt
werden: Σ(Gegen – EMKxi) (3)
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D.
h., die Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit 80 identifiziert
die Betriebsfrequenz, die erhalten ist, wenn ein Wert, der über Gleichung
(3) berechnet ist, das Maximum ist, als die mechanische Resonanzfrequenz
und bestimmt die erkannte mechanische Resonanzfrequenz als den Betriebsfrequenzwert.
Dabei ist Gegen-EMK eine gegenelektromotorische Kraft und „i" ein Wert eines Stroms,
der an den Motor angelegt ist.
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Danach
steuert die Steuerung 20 einen Betrieb des Verdichters 60 durch
Variieren einer derzeitigen Betriebsfrequenz des Verdichters gemäß dem Betriebsfrequenzbezugswert,
der von der Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit 80 ausgegeben
ist. D. h., wenn der Betriebsfrequenzbezugswert größer als
der derzeitige Betriebsfrequenzwert ist, erhöht die Steuerung die derzeitige
Betriebsfrequenz, während
die Steuerung, wenn der Betriebsfrequenzbezugswert kleiner als der
derzeitige Betriebsfrequenzwert ist, die Steuerung die derzeitige Betriebsfrequenz
vermindert.
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4A bis 4C sind
Schaubilder, die eine Phase eines Stroms, der an einen Motor des Verdichters
angelegt ist, und eine Geschwindigkeit des Motors, d. h. Zustände der
mechanischen Resonanzfrequenz und der Betriebsfrequenz zeigen, wenn
die Summe von Werten, die durch Multiplizieren der Geschwindigkeitswerte
und Stromwerte während
eines Zeitraums erhalten ist, das Maximum ist oder nicht.
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Wie
in 4A bis 4C gezeigt,
wurde bei der vorliegenden Erfindung durch Experimentieren aufgedeckt,
dass selbst wenn eine Belastung des Verdichters geändert ist,
wenn die Summe von Werten, die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte und
Werten eines Stroms, der an den Motor angelegt ist, erhalten ist,
ein Maximum ist, eine Resonanzerscheinung auftritt.
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Dabei
ist der Grund, warum die Stromwerte und die Geschwindigkeitswerte
während
eines Zeitraums multipliziert werden, und nicht die Stromwerte und
die Gegen-EMK-Werte während
eines Zeitraums multipliziert werden, dass die gegenelektromotorische
Kraft, die von dem Motor erzeugt ist, im Verhältnis zu der Geschwindigkeit
steht, sodass die Geschwindigkeitsphase und die Stromphase des Motors
in Schaubildern gezeigt sind und die Stromwerte und die Geschwindigkeitswerte
multipliziert werden. Anders gesagt wird im Prinzip, wenn die mechanische
Resonanzfrequenz dieselbe wie die Betriebsfrequenz ist, die Phase
des Stroms und die Phase der Geschwindigkeit dieselbe. Dabei sind,
wenn die Summe der Werte, die durch Multiplizieren der Stromwerte
und der Geschwindigkeitswerte erhalten ist, das Maximum ist, die
Phase des Stroms und die Phase der Geschwindigkeit zueinander gleich.
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4A ist
ein Schaubild, das zeigt, dass eine Phase eines Stroms, der an den
Motor des Verdichters angelegt ist, und eine Phase einer Geschwindigkeit
des Motors gleich sind und eine mechanische Resonanzfrequenz und
eine Betriebsfrequenz gleich sind.
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Wie
in 4A gezeigt, weisen, wenn die Phase des Stroms
und die Phase der Geschwindigkeit gleich sind, Werte, die durch
Multiplizieren der Stromwerte und der Geschwindigkeitswerte während eines
Zeitraums erhalten sind, nur die positiven (+) Werte auf, sodass
die Summe der Werte, die durch Multiplizieren der Stromwerte und
der Geschwindigkeitswerte erhalten ist, das Maximum ist.
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4B ist
ein Schaubild, das zeigt, dass eine Phase des Stroms, der an den
Motor des Verdichters angelegt ist, einer Phase der Geschwindigkeit
des Motors voreilt und eine Betriebsfrequenz größer als eine mechanische Resonanzfrequenz
ist.
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Wie
in 4B gezeigt, weisen, wenn die Phase des Stroms,
der an den Motor des Verdichters angelegt ist, der Phase der Geschwindigkeit
des Motors voreilt, die Werte, die durch Multiplizieren von Stromwerten
und Geschwindigkeitswerten während eines
Zeitraums erhalten sind, negative (–) und positive (+) Werte auf.
Dementsprechend ist die Summe von Werten, die durch Multiplizieren
der Stromwerte und der Geschwindigkeitswerte erhalten ist, in dem Fall,
in dem die Phase des Stroms der Phase der Geschwindigkeit voreilt,
kleiner als die Summe von Werten, die durch Multiplizieren der Stromwerte
und der Geschwindigkeitswerte erhalten ist, in dem Fall, in dem
die Phase des Stroms und die Phase der Geschwindigkeit gleich sind.
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4C ist
ein Schaubild, das zeigt, dass die Phase des Stroms, der an den
Motor des Verdichters angelegt ist, der Phase der Geschwindigkeit
des Motors nacheilt und die Betriebsfrequenz kleiner als die mechanische
Resonanzfrequenz ist.
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Wie
in 4C gezeigt, weisen, wenn die Phase des Stroms
der Phase der Geschwindigkeit des Motors nacheilt, die Werte, die
durch Multiplizieren von Stromwerten und Geschwindigkeitswerten während eines
Zeitraums erhalten sind, einen negativen (–) und positiven (+) Wert auf.
Dementsprechend ist die Summe von Werten, die durch Multiplizieren
der Stromwerte und der Geschwindigkeitswerte erhalten ist, in dem
Fall, in dem die Phase des Stroms der Phase der Geschwindigkeit
nacheilt, kleiner als die Summe von Werten, die durch Multiplizieren
der Stromwerte und der Geschwindigkeitswerte erhalten ist, in dem
Fall, in dem die Phase des Stroms und die Phase der Geschwindigkeit
gleich sind.
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Der
Betrieb der Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit 80 zum
Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte und der Stromwerte während eines
Zeitraums, Addieren der multiplizierten Werte, Erkennen einer Betriebsfrequenz,
wenn die Summe der Maximalwert ist, und Bestimmen des erkannten Betriebsfrequenzwerts
als Betriebsfrequenzbezugswert wird nun unter Bezugnahme auf 5 detailliert beschrieben.
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5 ist
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern des Betriebs des
Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wie
in 5 gezeigt, beinhaltet das Verfahren zum Steuern
eines Betriebs des Verdichters gemäß der vorliegenden Erfindung:
Erkennen eines Werts eines Stroms und eines Werts einer Spannung,
die an den Verdichter 60 angelegt sind; Berechnen einer
gegenelektromotorischen Kraft des Verdichters auf der Grundlage
der Strom- und Spannungswerte; Erkennen einer mechanischen Resonanzfrequenz
des Verdichters auf der Grundlage der Summe von Werten, die durch
Multiplizieren von Gegen-EMK-Werten und Stromwerten während eines Zeitraums
erhalten ist, und Bestimmen der mechanischen Resonanzfrequenz als
Betriebsfrequenzbezugswert; und Variieren einer derzeitigen Betriebsfrequenz
des Verdichters auf der Grundlage des bestimmten Betriebsfrequenzbezugswerts.
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Die
Betriebsfrequenz ist in dem Falle, in dem die Summe von Werten,
die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte und der Stromwerte
während
eines Zeitraums erhalten ist, das Maximum ist, mit der mechanischen
Resonanzfrequenz des Verdichters identisch. Dementsprechend wird,
wenn eine derzeitige Betriebsfrequenz gemäß der Betriebsfrequenz in dem
Falle, in dem die Summe von Werten, die durch Multiplizieren der
Gegen-EMK-Werte
und der Stromwerte während
eines Zeitraums erhalten ist, das Maximum ist, variiert wird, die
variierte Betriebsfrequenz mit der mechanischen Resonanzfrequenz
identisch, und dadurch kann eine Betriebseffizienz des Verdichters
gesteigert sein.
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Zunächst berechnet
die Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit 80 die
Summe von Werten, die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte und
der Stromwerte während
eines Zeitraums erhalten ist (S11) und vergleicht die berechnete
Summe mit der Summe von Werten, die durch Multiplizieren von Gegen-EMK-Werten
und Stromwerten während
eines vorhergehenden Zeitraums erhalten ist (S12).
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Wenn
die Summe der Werte, die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte und der
Stromwerte während
eines Zeitraums erhalten ist, größer als die
Summe der Werte ist, die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte
und der Stromwerte während
eines vorhergehenden Zeitraums erhalten ist, und die derzeitige
Betriebsfrequenz des Verdichters 60 größer als eine vorhergehende
Betriebsfrequenz ist, erhöht
die Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit 80 die
derzeitige Betriebsfrequenz fortlaufend und bestimmt dann eine (mit
der mechanischen Resonanzfrequenz identische) Betriebsfrequenz,
wenn die Summe von Werten, die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte
und der Stromwerte während
eines Zeitraums erhalten ist, das Maximum ist, als Betriebsfrequenzbezugswert
(Schritt S13 und S15).
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Wenn
die Summe der Werte, die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte und der
Stromwerte während
eines Zeitraums erhalten ist, größer als die
Summe der Werte ist, die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte
und der Stromwerte während
eines vorhergehenden Zeitraums erhalten ist, und die derzeitige
Betriebsfrequenz des Verdichters 60 kleiner als eine vorhergehende
Betriebsfrequenz ist, vermindert die Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit 80 die
derzeitige Betriebsfrequenz fortlaufend und bestimmt dann eine Betriebsfrequenz, wenn
die Summe von Werten, die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte
und der Stromwerte während
eines Zeitraums erhalten ist, das Maximum ist, als Betriebsfrequenzbezugswert
(Schritt S13 und Schritt S16).
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Wenn
die Summe der Werte, die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte und der
Stromwerte während
eines Zeitraums erhalten ist, kleiner als die Summe der Werte ist,
die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte und der Stromwerte
während eines
vorhergehenden Zeitraums erhalten ist, und die derzeitige Betriebsfrequenz
des Verdichters 60 kleiner als eine vorhergehende Betriebsfrequenz
ist, erhöht
die Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit 80 die
derzeitige Betriebsfrequenz fortlaufend und bestimmt dann eine Betriebsfrequenz,
wenn die Summe von Werten, die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte
und der Stromwerte während
eines Zeitraums erhalten ist, das Maximum ist, als Betriebsfrequenzbezugswert
(Schritt S14 und S17).
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Wenn
die Summe der Werte, die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte und der
Stromwerte während
eines Zeitraums erhalten ist, kleiner als die Summe der Werte ist,
die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte und der Stromwerte
während
eines vorhergehenden Zeitraums erhalten ist, und die derzeitige
Betriebsfrequenz des Verdichters 60 größer als eine vorhergehende
Betriebsfrequenz ist, vermindert die Betriebsfrequenzbezugswert-Bestimmungseinheit 80 die
derzeitige Betriebsfrequenz fortlaufend und bestimmt dann eine Betriebsfrequenz, wenn
die Summe von Werten, die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte
und der Stromwerte während
eines Zeitraums erhalten ist, das Maximum ist, als Betriebsfrequenzbezugswert
(Schritt S14 und S18).
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Daher
ist die Betriebsfrequenz, wenn die Summe der Werte, die durch Multiplizieren
der Gegen-EMK-Werte und der Stromwerte während eines Zeitraums erhalten
ist, das Maximum ist, mit der mechanischen Resonanzfrequenz des
Verdichters identisch, sodass eine Betriebseffizienz des Verdichters durch
Variieren der derzeitigen Betriebsfrequenz gemäß der Betriebsfrequenz, wenn
die Summe der Werte, die durch Multiplizieren der Gegen-EMK-Werte und der
Stromwerte während
eines Zeitraums erhalten ist, gesteigert sein kann.
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Anders
gesagt wird, während
der Verdichter arbeitet, wann immer eine Belastung des Verdichters variiert
wird, eine mechanische Resonanzfrequenz des Verdichters auf der
Grundlage der Gegen-EMK-Werte und der Stromwerte während eines Zeitraums
erkannt und dann die Betriebsfrequenz des Verdichters gemäß der erkannten
mechanischen Resonanzfrequenz variiert, wodurch die Betriebseffizienz
des Verdichters gesteigert sein kann.
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Wie
insoweit beschrieben, weisen die Vorrichtung und das Verfahren zum
Steuern eines Betriebs eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung die folgenden Vorteile auf.
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D.
h., wann immer eine Belastung des Verdichters variiert wird, wird
eine mechanische Resonanzfrequenz des Verdichters auf der Grundlage
der Gegen-EMK-Werte und der Stromwerte während eines Zeitraums erkannt
und eine Betriebsfrequenz des Verdichters gemäß der erkannten mechanischen Resonanzfrequenz
variiert. Dementsprechend kann die Betriebseffizienz des Verdichters
gesteigert sein, selbst wenn die Belastung des Verdichters variiert wird.
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Da
die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt sein
kann, ohne von ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen, sollte
es sich außerdem
verstehen, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen, wenn nicht anders
angegeben, durch keine der Details der vorausgehenden Beschreibung
begrenzt sind, sondern stattdessen allgemein innerhalb ihres Anwendungsgebiets
wie in den beigefügten
Ansprüchen
definiert aufgefasst werden sollen, und daher sollen alle Änderungen
und Modifikationen innerhalb der Abgrenzungen der Ansprüche durch
die beigefügten
Ansprüche
umfasst sein.