JP3177448B2 - Drive unit for linear compressor - Google Patents

Drive unit for linear compressor

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JP3177448B2
JP3177448B2 JP17949396A JP17949396A JP3177448B2 JP 3177448 B2 JP3177448 B2 JP 3177448B2 JP 17949396 A JP17949396 A JP 17949396A JP 17949396 A JP17949396 A JP 17949396A JP 3177448 B2 JP3177448 B2 JP 3177448B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はリニアコンプレッ
サの駆動装置に関し、特に、リニアモータによってシリ
ンダ内でピストンを往復運動させ圧縮ガスを生成するリ
ニアコンプレッサの駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving device for a linear compressor, and more particularly to a driving device for a linear compressor in which a piston is reciprocated in a cylinder by a linear motor to generate compressed gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、冷蔵庫のような冷却装置におい
冷媒ガスを圧縮する機構としてリニアコンプレッサ
の開発が進められている。このリニアコンプレッサで
は、リニアモータと共振用機械バネによってピストンが
駆動されガス圧縮が行なわれる。
2. Description of the Related Art In recent years, a linear compressor has been developed as a mechanism for compressing a refrigerant gas in a cooling device such as a refrigerator. In this linear compressor, gas compression is performed by driving a piston by a linear motor and a mechanical spring for resonance.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このようなリニアコン
プレッサでは、ガスの吸込・圧縮・吐出に伴う非線形な
力(ガスバネ力)が圧縮室内で発生し、かつその非線形
な力は起動時などにおける負荷変動によって変動する。
In such a linear compressor, a non-linear force (gas spring force) associated with the suction, compression and discharge of gas is generated in the compression chamber, and the non-linear force is a load at the time of starting or the like. It fluctuates due to fluctuations.

【0004】しかし、従来のリニアコンプレッサでは、
リニアモータの推力を制御する手段が何ら設けられてお
らず、負荷変動があっても一定の電力をリニアモータに
供給していたので、入力エネルギに対する出力エネルギ
の比率(以下、効率という)が低かった。また、高効率
化のため、リニアモータのコイルに印加する電圧を負荷
変動に応じて制御する方法も研究されているが満足でき
るものではない。
However, in a conventional linear compressor,
There is no means for controlling the thrust of the linear motor, and a constant power is supplied to the linear motor even when there is a load change. Therefore, the ratio of output energy to input energy (hereinafter referred to as efficiency) is low. Was. Further, a method of controlling a voltage applied to a coil of a linear motor in accordance with a load change has been studied for higher efficiency, but is not satisfactory.

【0005】それゆえに、この発明の主たる目的は、高
い効率が得られるリニアコンプレッサの駆動装置を提供
することである。
[0005] Therefore, a main object of the present invention is to provide a drive device for a linear compressor which can obtain high efficiency.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
リニアモータによってシリンダ内でピストンを往復運動
させ圧縮ガスを生成するリニアコンプレッサの駆動装置
であって、電源、位置指令手段、位置検出手段、速度指
令手段、速度検出手段、電流指令手段、電流検出手段、
電流制御手段、位相差検出手段、ピーク値差検出手段、
周波数調整手段、およびゲイン調整手段を備える。電源
は、リニアモータを駆動させるために設けられ、その出
力電流は制御可能になっている。位置指令手段は、正弦
関数に従ってピストンのシリンダ内における位置を指令
する。位置検出手段は、ピストンのシリンダ内における
位置を検出する。速度指令手段は、位置指令手段によっ
て指令された位置と位置検出手段によって検出された位
置との差に第1のゲイン定数を乗算してピストンの速度
の指令値を演算し、その演算値に基づいてピストンの速
度を指令する。速度検出手段は、ピストンの速度を検出
する。電流指令手段は、速度指令手段によって指令され
た速度と速度検出手段によって検出された速度との差に
第2のゲイン定数を乗算して電源の出力電流の指令値を
演算し、その演算値に基づいて電源の出力電流を指令す
る。電流検出手段は、電源の出力電流を検出する。電流
制御手段は、電流検出手段によって検出された電流が電
流指令手段によって指令された電流に一致するように電
源の出力電流を制御する。位相差検出手段は、速度検出
手段によって検出されたピストンの速度と電流指令手段
によって指令された電源の出力電流との位相差を検出す
る。ピーク値差検出手段は、位置指令手段によって指令
されたピストンのシリンダ内における位置のピーク値と
位置検出手段によって検出された位置のピーク値との差
を検出する。周波数調整手段は、位相差検出手段によっ
て検出された位相差がなくなるように位置指令手段で用
いられる正弦関数の周波数を調整する。ゲイン調整手段
は、ピーク値差検出手段によって検出されたピーク値差
がなくなるように、速度指令手段で用いられる第1のゲ
イン定数と電流指令手段で用いられる第2のゲイン定数
のうちの少なくとも一方を調整する。
The invention according to claim 1 is
A drive device for a linear compressor that generates a compressed gas by reciprocating a piston in a cylinder by a linear motor, comprising a power supply, a position command unit, a position detection unit, a speed command unit, a speed detection unit, a current command unit, and a current detection unit. ,
Current control means, phase difference detection means, peak value difference detection means,
The apparatus includes frequency adjusting means and gain adjusting means. The power supply is provided for driving the linear motor, and its output current is controllable. The position command means commands the position of the piston in the cylinder according to a sine function. The position detecting means detects a position of the piston in the cylinder. The speed command means calculates a command value of the piston speed by multiplying a difference between the position commanded by the position command means and the position detected by the position detection means by a first gain constant, and calculates a command value of the piston speed based on the calculated value. Command piston speed. The speed detecting means detects the speed of the piston. The current command means multiplies the difference between the speed commanded by the speed command means and the speed detected by the speed detection means by a second gain constant to calculate a command value of the output current of the power supply. The output current of the power supply is instructed based on this. The current detecting means detects an output current of the power supply. The current control means controls the output current of the power supply so that the current detected by the current detection means matches the current commanded by the current command means. The phase difference detection means detects a phase difference between the speed of the piston detected by the speed detection means and the output current of the power supply commanded by the current command means. The peak value difference detection means detects a difference between the peak value of the position of the piston in the cylinder instructed by the position command means and the peak value of the position detected by the position detection means. The frequency adjusting means adjusts the frequency of the sine function used by the position command means so that the phase difference detected by the phase difference detecting means disappears. The gain adjusting means includes at least one of a first gain constant used by the speed command means and a second gain constant used by the current command means so that the peak value difference detected by the peak value difference detecting means disappears. To adjust.

【0007】請求項2に係る発明では、請求項1に係る
発明の位相差検出手段は、速度検出手段によって検出さ
れたピストンの速度のゼロクロス点と電流指令手段によ
って指令された電源の出力電流のゼロクロス点とを検出
し、その検出結果に基づいて位相差を検出する。
According to a second aspect of the present invention, the phase difference detecting means according to the first aspect of the present invention includes a zero-cross point of the piston speed detected by the speed detecting means and an output current of the power supply commanded by the current commanding means. A zero-cross point is detected, and a phase difference is detected based on the detection result.

【0008】請求項3に係る発明では、請求項1に係る
発明の位相差検出手段は、速度検出手段によって検出さ
れたピストンの速度のピーク点と電流指令手段によって
指令された電源の出力電流のピーク点とを検出し、その
検出結果に基づいて位相差を検出する。
According to a third aspect of the present invention, the phase difference detecting means according to the first aspect of the present invention comprises a peak point of the piston speed detected by the speed detecting means and the output current of the power supply commanded by the current commanding means. A peak point is detected, and a phase difference is detected based on the detection result.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[実施の形態1]図1は、この発明の実施の形態1によ
るリニアコンプレッサ1の駆動装置2の構成を示すブロ
ック図である。
[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a driving device 2 of a linear compressor 1 according to a first embodiment of the present invention.

【0010】図1において、この駆動装置2は、電源
3、電流センサ4、位置センサ5および制御装置6を含
む。電源3は、リニアコンプレッサ1のリニアモータに
駆動電流Iを供給する。電流センサ4は、電源3の出力
電流の現在値Inowを検出する。位置センサ5は、リ
ニアコンプレッサ1のピストンの位置現在値Pnowを
直接または間接的に検出する。制御装置6は、電流セン
サ4で検出された電流現在値Inowと位置センサ5で
検出された位置現在値Pnowとに基づいて電源3に制
御信号φcを出力し、電源3の出力電流Iを制御する。
In FIG. 1, the driving device 2 includes a power supply 3, a current sensor 4, a position sensor 5, and a control device 6. The power supply 3 supplies a drive current I to the linear motor of the linear compressor 1. The current sensor 4 detects a current value Inow of the output current of the power supply 3. The position sensor 5 directly or indirectly detects the current position value Pnow of the piston of the linear compressor 1. The control device 6 outputs a control signal φc to the power supply 3 based on the current current value Inow detected by the current sensor 4 and the current position value Pnow detected by the position sensor 5, and controls the output current I of the power supply 3. I do.

【0011】図2は、リニアコンプレッサ1の構成を示
す断面図である。図2において、このリニアコンプレッ
サ1は、円筒状のケーシング10の上端部および下端部
にそれぞれ設けられた2つのシリンダ11a,11b
と、シリンダ11a,11b内にそれぞれ嵌装された2
つのピストン12a,12bと、それぞれピストン12
a,12bのヘッドに面して形成された2つの圧縮室1
3a,13bと、それぞれ圧縮室13a,13b内のガ
ス圧に応じて開閉する2組の吸込バルブ14a,14b
および吐出バルブ15a,15bとを備える。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the linear compressor 1. 2, the linear compressor 1 includes two cylinders 11a and 11b provided at an upper end and a lower end of a cylindrical casing 10, respectively.
And 2 fitted in the cylinders 11a and 11b, respectively.
Pistons 12a and 12b,
a, two compression chambers 1 formed facing the heads 12b
3a, 13b and two sets of suction valves 14a, 14b that open and close according to the gas pressure in the compression chambers 13a, 13b, respectively.
And discharge valves 15a and 15b.

【0012】2つのピストン12a,12bはそれぞれ
1本のシャフト16の一方端部および他方端部に設けら
れている。シャフト16は、2組のリニアボールベアリ
ング17a,17bおよびコイルバネ18a,18bに
よって、ケーシング10およびシリンダ11a,11b
内を往復動自在に支持されている。ピストン12a,1
2bのヘッドの裏側とシリンダ11a,11bによって
形成される空間には、不可逆性圧縮を防止するためのガ
スリーク孔19a,19bが設けられている。
The two pistons 12a and 12b are provided at one end and the other end of one shaft 16, respectively. The shaft 16 is made up of the casing 10 and the cylinders 11a, 11b by two sets of linear ball bearings 17a, 17b and coil springs 18a, 18b.
It is supported so that it can reciprocate inside. Pistons 12a, 1
Gas leak holes 19a and 19b for preventing irreversible compression are provided in the space formed by the back side of the head 2b and the cylinders 11a and 11b.

【0013】また、リニアコンプレッサ1は、シャフト
16およびピストン12a,12bを往復動させるため
のリニアモータ20を備える。リニアモータ20は、制
御性の高いボイスコイルモータであって、ヨーク部10
aおよび永久磁石21を含む固定部と、コイル23およ
び円筒状の支持部材24を含む可動部とを備える。ヨー
ク部10aは、ケーシング10の一部を構成している。
永久磁石21は、ヨーク部10aの内周壁に設けられ
る。支持部材24の一方端部は永久磁石21とシリンダ
11bの外周壁の間に往復動自在に挿入され、その他方
端部はシャフト16の中央部に固定される。コイル23
は、支持部材の一方端部において永久磁石21に対向し
て設けられる。電源3とコイル24は、コイルバネ状の
電線25を介して接続される。
The linear compressor 1 includes a linear motor 20 for reciprocating the shaft 16 and the pistons 12a and 12b. The linear motor 20 is a voice coil motor with high controllability,
a and a movable part including a coil 23 and a cylindrical support member 24. The yoke part 10a forms a part of the casing 10.
The permanent magnet 21 is provided on the inner peripheral wall of the yoke part 10a. One end of the support member 24 is reciprocally inserted between the permanent magnet 21 and the outer peripheral wall of the cylinder 11b, and the other end is fixed to the center of the shaft 16. Coil 23
Is provided to face the permanent magnet 21 at one end of the support member. The power supply 3 and the coil 24 are connected via a coil spring-shaped electric wire 25.

【0014】このリニアコンプレッサ1は、ピストン1
2a,12b、シャフト16、コイル23および支持部
材24の重量、圧縮室13a,13b内のガスのバネ定
数、コイルバネ18a,18bのバネ定数などから定ま
る共振周波数を有する。この共振周波数でリニアモータ
20を駆動させることにより、上下2つの圧縮室13
a,13bで圧縮ガスを高効率で生成できる。
The linear compressor 1 has a piston 1
It has a resonance frequency determined by the weights of the shafts 2a and 12b, the shaft 16, the coil 23 and the support member 24, the spring constant of the gas in the compression chambers 13a and 13b, the spring constant of the coil springs 18a and 18b, and the like. By driving the linear motor 20 at this resonance frequency, the upper and lower two compression chambers 13 are driven.
The compressed gas can be generated with high efficiency by a and 13b.

【0015】図3は、図1で示した制御装置6の構成を
示すブロック図である。図3において、この制御装置6
は、P−V変換部30、位置指令部31、3つの減算器
32,34,36、位置制御部33、速度制御部35、
電流制御部37および位相制御部38を含む。P−V変
換部30は、位置センサ5によって検出された位置現在
値Pnowを微分して速度現在値Vnowを求める。位
置指令部31は、数式Pref=A*sinωt(ただ
し、Aは振幅、ωは角周波数である)に従って、位置指
令値Prefを減算器32および位相制御部38に与え
る。減算器32は、位置指令部31から与えられた位置
指令値Prefと位置センサ5によって検出された位置
現在値Pnowとの差Pref−Pnowを演算し、演
算結果Pref−Pnowを位置制御部33に与える。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the control device 6 shown in FIG. In FIG. 3, the control device 6
Are a PV converter 30, a position commander 31, three subtractors 32, 34, 36, a position controller 33, a speed controller 35,
It includes a current controller 37 and a phase controller 38. The PV converter 30 differentiates the current position value Pnow detected by the position sensor 5 to obtain the current speed value Vnow. The position command unit 31 gives the position command value Pref to the subtractor 32 and the phase control unit 38 according to the formula Pref = A * sin ωt (where A is the amplitude and ω is the angular frequency). The subtractor 32 calculates a difference Pref-Pnow between the position command value Pref given from the position command unit 31 and the current position value Pnow detected by the position sensor 5, and outputs the calculation result Pref-Pnow to the position control unit 33. give.

【0016】位置制御部33は、数式Vref=Gv*
(Pref−Pnow)(ただし、Gvは制御ゲインで
ある)に基づいて速度指令値Vrefを演算し、演算結
果Vrefを減算器34に与える。減算器34は、位置
制御部33から与えられた速度指令値VrefとP−V
変換部30で生成された速度現在値Vnowとの差Vr
ef−Vnowを演算し、演算結果Vref−Vnow
を速度制御部35に与える。
The position control unit 33 calculates the equation Vref = Gv *
The speed command value Vref is calculated based on (Pref−Pnow) (where Gv is a control gain), and the calculation result Vref is provided to the subtractor 34. The subtractor 34 calculates the speed command value Vref given by the position control unit 33 and the P-V
Difference Vr from current speed value Vnow generated by converter 30
ef-Vnow is calculated, and the calculation result Vref-Vnow is calculated.
Is given to the speed control unit 35.

【0017】速度制御部35は、数式Iref=Gi*
(Vref−Vnow)(ただし、Giは制御ゲインで
ある)に基づいて電流指令値Irefを演算し、演算結
果Irefを減算器36に与える。減算器36は、速度
制御部35から与えられた電流指令値Irefと電流セ
ンサ4によって検出された電流現在値Inowとの差I
ref−Inowを演算し、演算結果Iref−Ino
wを電流制御部37に与える。
The speed control unit 35 calculates the equation Iref = Gi *
The current command value Iref is calculated based on (Vref−Vnow) (where Gi is a control gain), and the calculation result Iref is provided to the subtractor 36. The subtractor 36 calculates a difference I between the current command value Iref given from the speed control unit 35 and the current current value Inow detected by the current sensor 4.
ref-Inow is calculated, and the calculation result Iref-Ino is calculated.
w is given to the current control unit 37.

【0018】電流制御部37は、減算器36の出力Ir
ef−Inowが0になるように制御信号φcを電源3
に与えて電源3の出力電流Iを制御する。電源3の出力
電流Iの制御は、たとえばPWM方式あるいはPAM方
式で行なわれる。
The current control unit 37 outputs the output Ir of the subtractor 36.
Control signal φc is supplied to power supply 3 so that ef-Inow becomes 0.
To control the output current I of the power supply 3. The control of the output current I of the power supply 3 is performed by, for example, a PWM method or a PAM method.

【0019】位相制御部38は、図4に示すように、ゼ
ロ点検出部41,42、位相差検出部43、周波数制御
部44、ピーク値検出部45,46、減算器47および
ゲイン制御部48を含む。
As shown in FIG. 4, the phase controller 38 includes zero point detectors 41 and 42, a phase difference detector 43, a frequency controller 44, peak value detectors 45 and 46, a subtractor 47, and a gain controller. 48.

【0020】ゼロ点検出部41は、P−V変換部30で
生成された速度現在値Vnowのゼロクロス点を検出す
る。ゼロ点検出部42は、速度制御部35から与えられ
た電流指令値Irefのゼロクロス点を検出する。ゼロ
点検出部41は、たとえば、速度現在値Vnowよりも
十分に小さな周期で速度現在値Vnowをサンプリング
し、前回のサンプリング値と今回のサンプリング値の積
が負の値であり、かつ今回のサンプリング値が正の値で
あることを検出することにより、速度現在値Vnowが
ゼロクロス点を通過したことを検出する。ゼロ点検出部
42も同様である。
The zero point detector 41 detects a zero cross point of the current speed value Vnow generated by the PV converter 30. The zero point detector 42 detects a zero cross point of the current command value Iref given from the speed controller 35. The zero point detection unit 41 samples the current speed value Vnow at a cycle sufficiently smaller than the current speed value Vnow, for example, where the product of the previous sampled value and the current sampled value is a negative value, and By detecting that the value is a positive value, it is detected that the current speed value Vnow has passed the zero cross point. The same applies to the zero point detection unit 42.

【0021】位相差検出部43は、ゼロ点検出部41で
検出された速度現在値Vnowのゼロクロス点とゼロ点
検出部42で検出された電流指令値Irefのゼロクロ
ス点とに基づいて、速度現在値Vnowと電流指令値I
refの位相差を検出する。周波数制御部44は、位相
差検出部43で検出された速度現在値Vnowと電流指
令値Irefの位相差がなくなるように、位置指令部3
1で用いられる数式Pref=A*sinωtの角周波
数ωを調整する。
The phase difference detection unit 43 determines the current speed based on the zero cross point of the current speed value Vnow detected by the zero point detection unit 41 and the zero cross point of the current command value Iref detected by the zero point detection unit 42. Value Vnow and current command value I
The phase difference of ref is detected. The frequency control unit 44 controls the position command unit 3 so that the phase difference between the current speed value Vnow detected by the phase difference detection unit 43 and the current command value Iref is eliminated.
Adjust the angular frequency ω of the formula Pref = A * sin ωt used in (1).

【0022】ピーク値検出部45は、位相差検出部43
で検出された速度現在値Vnowと電流指令値Iref
の位相差と位置指令部31で演算された位置指令値Pr
efとを受け、位相差がゼロのときの位置指令値Pre
fのピーク値を検出する。ピーク値検出部46は、位相
差検出部43で検出された速度現在値Vnowと電流指
令値Irefの位相差と位置センサ5で検出された位置
現在値Pnowとを受け、位相差がゼロのときの位置現
在値Pnowのピーク値を検出する。
The peak value detecting section 45 includes a phase difference detecting section 43.
Current speed value Vnow detected at step S1 and current command value Iref
And the position command value Pr calculated by the position command unit 31
ef and the position command value Pre when the phase difference is zero.
The peak value of f is detected. The peak value detection unit 46 receives the current speed value Vnow detected by the phase difference detection unit 43, the phase difference between the current command value Iref, and the current position value Pnow detected by the position sensor 5, and when the phase difference is zero. The peak value of the current position value Pnow is detected.

【0023】減算器47は、ピーク値検出部45で検出
された位置指令値Prefのピーク値とピーク値検出部
46で検出された位置現在値Pnowのピーク値との差
を演算する。ゲイン制御部48は、減算器47の演算値
がゼロになるように、速度制御部35で用いられる数式
Iref=Gi*(Vref−Vnow)の制御ゲイン
Giを調整する。
The subtracter 47 calculates the difference between the peak value of the position command value Pref detected by the peak value detection unit 45 and the peak value of the current position value Pnow detected by the peak value detection unit 46. The gain control unit 48 adjusts the control gain Gi of the formula Iref = Gi * (Vref-Vnow) used in the speed control unit 35 so that the operation value of the subtractor 47 becomes zero.

【0024】図5は、図3および図4で示した制御装置
6の動作を示すフローチャートである。このフローチャ
ートに従って、図1〜図3で示したリニアコンプレッサ
1およびその駆動装置2の動作について簡単に説明す
る。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the control device 6 shown in FIGS. According to this flowchart, the operation of the linear compressor 1 and the driving device 2 thereof shown in FIGS. 1 to 3 will be briefly described.

【0025】まずステップS1において、位置指令部3
1で位置指令値Prefが生成され、位置制御部33で
速度指令値Vrefが生成され、速度制御部35で電流
指令値Irefが生成される。リニアモータ20のコイ
ル23に電流が供給されると、リニアモータ20の可動
部が往復運動を開始し、これによって圧縮ガスの生成が
開始される。
First, in step S1, the position command unit 3
At 1, the position command value Pref is generated, the position control unit 33 generates the speed command value Vref, and the speed control unit 35 generates the current command value Iref. When a current is supplied to the coil 23 of the linear motor 20, the movable portion of the linear motor 20 starts reciprocating, thereby starting generation of compressed gas.

【0026】ステップS2において、位置センサ5によ
って位置現在値Pnowが検出され、検出された位置現
在値PnowはP−V変換部30、減算器32および位
相制御部38に与えられる。ステップS3において、位
置制御部33によって速度指令値Vref=Gv*(P
ref−Pnow)が演算され、ステップS4におい
て、P−V変換部30によって位置現在値Pnowが速
度現在値Vnowに変換される。速度現在値Vnowは
減算器34および位相制御部38に与えられる。
In step S2, the current position value Pnow is detected by the position sensor 5, and the detected current position value Pnow is supplied to the PV conversion unit 30, the subtractor 32, and the phase control unit 38. In step S3, the velocity command value Vref = Gv * (P
ref-Pnow) is calculated, and in step S4, the PV current value Pnow is converted by the PV conversion unit 30 into the current speed value Vnow. The current speed value Vnow is provided to the subtractor 34 and the phase control unit 38.

【0027】ステップS5において、速度制御部35に
よって電流指令値Iref=Gi*(Vref−Vno
w)が演算され、この演算値Irefは減算器36およ
び位相制御部38に与えられる。電流制御部37は、電
流現在値Inowが電流指令値Irefに一致するよう
に電源3を制御する。
In step S5, the current control value Iref = Gi * (Vref-Vno)
w) is calculated, and the calculated value Iref is provided to the subtractor 36 and the phase control unit 38. The current control unit 37 controls the power supply 3 so that the current current value Inow matches the current command value Iref.

【0028】ステップS6において、ゼロ点検出部4
1,42によって速度現在値Vnowおよび電流指令値
Irefのゼロクロス点が検出され、さらに位相差検出
部43によって速度現在値Vnowと電流指令値Ire
fの位相差が検出される。
In step S6, the zero point detector 4
1, 42, the zero cross point of the current speed value Vnow and the current command value Iref is detected.
The phase difference of f is detected.

【0029】ステップS7において、周波数制御部44
によって速度現在値Vnowと電流指令値Irefの位
相差がゼロになるように、位置指令値Prefの角周波
数ωが制御される。速度現在値Vnowと電流指令値I
refの位相差がゼロになったことに応じて、ピーク値
検出部45,46がそれぞれ位置指令値Prefのピー
ク値(目標値)および位置現在値Pnowのピーク値を
検出する。ゲイン制御部48は、位置現在値Pnow
ピーク値が目標値に等しいか否かをチェックする。
In step S7, the frequency control unit 44
Thus, the angular frequency ω of the position command value Pref is controlled such that the phase difference between the current speed value Vnow and the current command value Iref becomes zero. Current speed value Vnow and current command value I
In response to the phase difference of ref becoming zero, the peak value detectors 45 and 46 detect the peak value (target value) of the position command value Pref and the peak value of the current position value Pnow, respectively. The gain control unit 48 checks whether the peak value of the current position value Pnow is equal to the target value.

【0030】ゲイン制御部48は、ステップS8におい
て位置現在値Pnowのピーク値が目標値よりも小さい
場合は制御ゲインGiを大きくし、ステップS9におい
て位置現在値Pnowのピーク値が目標値よりも大きい
場合は制御ゲインGiを小さくする。
When the peak value of the current position value Pnow is smaller than the target value in step S8, the gain control unit 48 increases the control gain Gi. In step S9, the peak value of the current position value Pnow is larger than the target value. In this case, the control gain Gi is reduced.

【0031】ステップS6〜S9は、位置現在値Pno
wのピーク値が目標値に一致するまで繰返される。ステ
ップS10において、位置現在値Pnowのピーク値が
目標値に一致した場合は再びステップS1に戻る。
Steps S6 to S9 correspond to the current position value Pno.
The process is repeated until the peak value of w matches the target value. If the peak value of the current position value Pnow matches the target value in step S10, the process returns to step S1.

【0032】以後、ステップS1〜S10が繰返され
て、リニアコンプレッサ1の運転状態は急速に安定す
る。また、起動後に負荷変動があった場合でも、それに
合わせてリニアモータ20の推力すなわち駆動電流Iが
直接かつ適切に制御され、高い効率が得られる。
Thereafter, steps S1 to S10 are repeated, and the operating state of the linear compressor 1 is rapidly stabilized. Further, even when there is a load change after the start, the thrust of the linear motor 20, that is, the drive current I is directly and appropriately controlled in accordance with the load change, and high efficiency is obtained.

【0033】なお、この実施の形態では、位置センサ4
によって位置現在値Pnowを検出し、その検出値を微
分して速度現在値Vnowを求めたが、位置センサ4の
代わりに速度センサを設け、その検出値Vnowを積分
して位置現在値Pnowを求めてもよい。また、位置セ
ンサ4および速度センサの両方を設けてもよい。
In this embodiment, the position sensor 4
The current position value Pnow is detected according to the following formula, and the detected value is differentiated to obtain the current speed value Vnow. However, a speed sensor is provided instead of the position sensor 4 and the detected value Vnow is integrated to obtain the current position value Pnow. You may. Further, both the position sensor 4 and the speed sensor may be provided.

【0034】また、この実施の形態では、位相制御部3
8が位置制御部33の制御ゲインGvと速度制御部35
の制御ゲインGiのうちの制御ゲインGiのみを調整し
たが、それらのうちの制御ゲインGvのみを調整しても
よいし、それらの両方を調整してもよい。
In this embodiment, the phase control unit 3
8 is the control gain Gv of the position control unit 33 and the speed control unit 35
Although only the control gain Gi among the control gains Gi is adjusted, only the control gain Gv among them may be adjusted, or both of them may be adjusted.

【0035】[実施の形態2]図6は、この発明の実施
の形態2によるリニアコンプレッサ1の駆動装置の位相
制御部38′の構成を示す図であって、図4と対比され
る図である。
[Second Embodiment] FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a phase control section 38 'of a driving device of a linear compressor 1 according to a second embodiment of the present invention, which is compared with FIG. is there.

【0036】図6を参照して、この位相制御部38′が
図4の位相制御部38と異なる点は、ゼロ点検出部4
1,42がそれぞれピーク点検出部51,52で置換さ
れている点である。
Referring to FIG. 6, this phase control section 38 'is different from phase control section 38 of FIG.
1 and 42 are replaced by peak point detection units 51 and 52, respectively.

【0037】ピーク点検出部51は、P−V変換部30
で生成された速度現在値Vnowのピーク点を検出す
る。ピーク点検出部52は、速度制御部35から与えら
れた電流指令値Irefのピーク点を検出する。ピーク
点検出部51は、たとえば、速度現在値Vnowよりも
十分に小さな周期で速度現在値Vnowをサンプリング
し、前々回のサンプリング値よりも前回のサンプリング
値の方が大きく、かつ前回のサンプリング値よりも今回
のサンプリング値の方が小さいことを検出することによ
り、速度現在値Vnowがピーク点を通過したことを検
出する。ピーク点検出部52も同様である。
The peak point detecting section 51 includes a PV converting section 30.
The peak point of the current speed value Vnow generated in step (1) is detected. The peak point detection section 52 detects a peak point of the current command value Iref given from the speed control section 35. For example, the peak point detection unit 51 samples the current speed value Vnow at a cycle sufficiently smaller than the current speed value Vnow, and the previous sampled value is larger than the sampled value two times before, and is larger than the previous sampled value. By detecting that the current sampling value is smaller, it is detected that the current speed value Vnow has passed the peak point. The same applies to the peak point detection unit 52.

【0038】位相差検出部43は、図7に示すように、
ステップS6において速度現在値Vnowと電流指令値
Irefの位相差を速度現在値Vnowのピーク点と電
流指令値Irefのピーク点に基づいて検出する。他の
構成および動作は実施の形態1と同じであるので説明は
省略される。
The phase difference detector 43, as shown in FIG.
In step S6, the phase difference between the current speed value Vnow and the current command value Iref is detected based on the peak point of the current speed value Vnow and the peak point of the current command value Iref. The other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

【0039】この実施の形態でも、実施の形態1と同じ
効果が得られる。
In this embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のように、請求項1に係る発明で
は、位置制御、速度制御および電流制御よりなる多重制
御構成を採用するとともに、速度現在値と電流指令値の
位相差がなくなるように位置指令値の周波数を調整し、
かつ位置指令値と位置現在値のピーク値差がなくなるよ
うにゲイン定数を調整する。したがって、負荷状況に合
わせてリニアモータの推力を直接かつ適切に制御するこ
とができ、高効率化を図ることができる。
As described above, the first aspect of the present invention employs a multiplex control configuration including position control, speed control, and current control, and eliminates the phase difference between the current speed value and the current command value. Adjust the frequency of the position command value,
The gain constant is adjusted so that the peak value difference between the position command value and the current position value disappears. Therefore, the thrust of the linear motor can be directly and appropriately controlled according to the load condition, and high efficiency can be achieved.

【0041】請求項2に係る発明では、位相差検出手段
は、速度現在値のゼロクロス点と電流指令値のゼロクロ
ス点とを検出し、その検出結果に基づいて位相差を検出
する。したがって、位相差検出手段を容易に構成でき
る。
In the invention according to claim 2, the phase difference detecting means detects the zero cross point of the current speed value and the zero cross point of the current command value, and detects the phase difference based on the detection result. Therefore, the phase difference detecting means can be easily configured.

【0042】請求項3に係る発明では、位相差検出手段
は、速度現在値のピーク点と電流指令値のピーク点とを
検出し、その検出結果に基づいて位相差を検出する。し
たがって、位相差検出手段を容易に構成できる。
In the invention according to claim 3, the phase difference detecting means detects the peak point of the current speed value and the peak point of the current command value, and detects the phase difference based on the detection result. Therefore, the phase difference detecting means can be easily configured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施の形態1によるリニアコンプレ
ッサの駆動装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a linear compressor driving device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したリニアコンプレッサの構成を示す
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of the linear compressor shown in FIG.

【図3】図1に示した制御装置の構成を示すブロック図
である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control device shown in FIG.

【図4】図3に示した位相制御部の構成を示すブロック
図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a phase control unit illustrated in FIG. 3;

【図5】図3に示した制御装置の動作を示すフローチャ
ートである。
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of the control device shown in FIG. 3;

【図6】この発明の実施の形態2によるリニアコンプレ
ッサの駆動装置の位相制御部の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a phase control unit of a linear compressor drive device according to Embodiment 2 of the present invention.

【図7】図6で説明したリニアコンプレッサの駆動装置
の制御装置の動作を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the control device of the linear compressor drive device described in FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 リニアコンプレッサ 2 駆動装置 3 電源 4 電流センサ 5 位置センサ 6 制御装置 11a,11b シリンダ 12a,12b ピストン 20 リニアモータ 30 P−V変換部 31 位置指令部 32,34,36,47 減算器 33 位置制御部 35 速度制御部 37 電流制御部 38,38′位相制御部 41,42 ゼロ点検出部 43 位相差検出部 44 周波数制御部 45,46 ピーク値検出部 48 ゲイン制御部 51,52 ピーク点検出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Linear compressor 2 Drive device 3 Power supply 4 Current sensor 5 Position sensor 6 Control device 11a, 11b Cylinder 12a, 12b Piston 20 Linear motor 30 PV conversion part 31 Position command part 32, 34, 36, 47 Subtractor 33 Position control Unit 35 speed control unit 37 current control unit 38, 38 'phase control unit 41, 42 zero point detection unit 43 phase difference detection unit 44 frequency control unit 45, 46 peak value detection unit 48 gain control unit 51, 52 peak point detection unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04B 49/06 341 F04B 35/04 G05B 13/02 H02P 7/00 101 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F04B 49/06 341 F04B 35/04 G05B 13/02 H02P 7/00 101

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 リニアモータによってシリンダ内でピス
トンを往復運動させ圧縮ガスを生成するリニアコンプレ
ッサの駆動装置であって、 前記リニアモータを駆動させるための出力電流の制御が
可能な電源、 正弦関数に従って前記ピストンの前記シリンダ内におけ
る位置を指令する位置指令手段、 前記ピストンの前記シリンダ内における位置を検出する
ための位置検出手段、 前記位置指令手段によって指令された位置と前記位置検
出手段によって検出された位置との差に第1のゲイン定
数を乗算して前記ピストンの速度の指令値を演算し、そ
の演算値に基づいて前記ピストンの速度を指令する速度
指令手段、 前記ピストンの速度を検出する速度検出手段、 前記速度指令手段によって指令された速度と前記速度検
出手段によって検出された速度との差に第2のゲイン定
数を乗算して前記電源の出力電流の指令値を演算し、そ
の演算値に基づいて前記電源の出力電流を指令する電流
指令手段、 前記電源の出力電流を検出する電流検出手段、 前記電流検出手段によって検出された電流が前記電流指
令手段によって指令された電流に一致するように前記電
源の出力電流を制御する電流制御手段、 前記速度検出手段によって検出された前記ピストンの速
度と前記電流指令手段によって指令された前記電源の出
力電流との位相差を検出する位相差検出手段、 前記位置指令手段によって指令された前記ピストンの前
記シリンダ内における位置のピーク値と前記位置検出手
段によって検出された位置のピーク値との差を検出する
ピーク値差検出手段、 前記位相差検出手段によって検出された位相差がなくな
るように前記位置指令手段で用いられる前記正弦関数の
周波数を調整する周波数調整手段、および前記ピーク値
差検出手段によって検出されたピーク値差がなくなるよ
うに、前記速度指令手段で用いられる第1のゲイン定数
と前記電流指令手段で用いられる第2のゲイン定数のう
ちの少なくとも一方を調整するゲイン調整手段を備え
る、リニアコンプレッサの駆動装置。
1. A driving device for a linear compressor which generates a compressed gas by reciprocating a piston in a cylinder by a linear motor, wherein the power source is capable of controlling an output current for driving the linear motor, according to a sine function. Position instructing means for instructing the position of the piston in the cylinder, position detecting means for detecting the position of the piston in the cylinder, a position instructed by the position instructing means and detected by the position detecting means Speed command means for calculating a command value of the piston speed by multiplying the difference from the position by a first gain constant, and commanding the piston speed based on the calculated value; speed for detecting the piston speed Detecting means, a speed commanded by the speed command means and a speed detected by the speed detecting means; Current command means for calculating a command value of the output current of the power supply by multiplying a difference between the output power and the second gain constant by a second gain constant, and commanding an output current of the power supply based on the calculated value. Current detection means for detecting, current control means for controlling the output current of the power supply so that the current detected by the current detection means matches the current commanded by the current command means, detected by the speed detection means Phase difference detection means for detecting a phase difference between the speed of the piston and the output current of the power supply commanded by the current command means, and a peak value of the position of the piston in the cylinder commanded by the position command means. A peak value difference detecting means for detecting a difference from a peak value of the position detected by the position detecting means, a position detected by the phase difference detecting means. Frequency adjusting means for adjusting the frequency of the sine function used in the position command means so as to eliminate the difference, and used in the speed command means so as to eliminate the peak value difference detected by the peak value difference detecting means. A driving device for a linear compressor, comprising: a gain adjusting means for adjusting at least one of a first gain constant and a second gain constant used in the current command means.
【請求項2】 前記位相差検出手段は、前記速度検出手
段によって検出された前記ピストンの速度のゼロクロス
点と前記電流指令手段によって指令された前記電源の出
力電流のゼロクロス点とを検出し、その検出結果に基づ
いて前記位相差を検出する、請求項1に記載のリニアコ
ンプレッサの駆動装置。
2. The phase difference detecting means detects a zero cross point of the speed of the piston detected by the speed detecting means and a zero cross point of an output current of the power supply commanded by the current command means. The driving device for a linear compressor according to claim 1, wherein the phase difference is detected based on a detection result.
【請求項3】 前記位相差検出手段は、前記速度検出手
段によって検出された前記ピストンの速度のピーク点と
前記電流指令手段によって指令された前記電源の出力電
流のピーク点とを検出し、その検出結果に基づいて前記
位相差を検出する、請求項1に記載のリニアコンプレッ
サの駆動装置。
3. The phase difference detecting means detects a peak point of the speed of the piston detected by the speed detecting means and a peak point of an output current of the power supply commanded by the current commanding means. The driving device for a linear compressor according to claim 1, wherein the phase difference is detected based on a detection result.
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