專利名稱：用于控制直線壓縮機操作的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種壓縮機，特別是涉及一種用于控制直線壓縮機操作的裝置和方法，其通過利用在壓縮機中產(chǎn)生的電流和電壓能夠以最佳效率運行壓縮機。
背景技術：
通常，由于直線壓縮機(linear compressor)不包括將轉動轉變?yōu)橹本€運動的曲軸，直線壓縮機比通常的壓縮機具有較少的阻力損耗，因此，直線壓縮機在壓縮效率方面優(yōu)于通常的壓縮機壓縮機。
當將直線壓縮機用于冷凍機或空調機時，通過改變施加到直線壓縮機上的電壓以改變直線壓縮機的壓縮比來控制冷凍機或空調機的制冷量。參照附圖1介紹上述直線壓縮機。
附圖1是表示用于控制直線壓縮機的裝置的結構的方塊示意圖。
如附圖1中所示，用于控制直線壓縮機操作的裝置包括直線壓縮機13，用于通過將按照沖程基準值輸入的電壓提供到內部電動機以改變內部沖程(未示出)并通過上下移動內部活塞調節(jié)制冷量；電壓檢測單元14，用于檢測直線壓縮機13中按照內部沖程變化產(chǎn)生的電壓；電流檢測單元12，用于檢測直線壓縮機13中按照內部沖程變化產(chǎn)生的電流；微計算機15，用于通過利用由電壓檢測單元14檢測的電壓和由電流檢測單元12檢測的電流計算沖程，將所計算的沖程與沖程基準值比較并按照比較結果輸出開關控制信號；電源單元11，用于通過利用一內部三端雙向可控硅開關Trl按照從微計算機15輸出的開關控制信號，以斷續(xù)方式向直線壓縮機輸送交流電從而將沖程電壓(stroke voltage)提供到直線壓縮機13。下文將詳細介紹用于控制直線壓縮機13的裝置的操作。
首先，直線壓縮機13通過將按照由用戶設置的沖程基準值輸入的電壓提供到電動機以改變沖程，并通過按照該沖程上下移動活塞來調節(jié)制冷量。這里，沖程是指直線壓縮機13中的作往復運動的活塞移動的距離。
電源單元11中的三端雙向可控硅開關Trl按照從微計算機15輸出的開關控制信號具有較長的導通周期，并在三端雙向可控硅開關Trl的導通周期內向直線壓縮機31輸送交流電，因此操作直線壓縮機13。這里，電壓檢測單元14和電流檢測單元12分別檢測在直線壓縮機13中產(chǎn)生的電壓和電流并分別輸出到微計算機15。
微計算機15通過利用由電壓檢測單元14檢測的電壓和由電流檢測單元12檢測的電流計算沖程，將所計算的沖程與沖程基準值比較并按照比較結果輸出開關控制信號。更詳細地說，當所計算的沖程小于沖程基準值時，微計算機15向電源單元11輸出用于延長三端雙向可控硅開關Trl導通周期的開關控制信號，以便增加向直線壓縮機13提供的沖程電壓。
相反，當所計算的沖程大于沖程基準值時，微計算機15向電源單元11輸出用于縮短三端雙向可控硅開關Trl導通周期的開關控制信號，以便降低向直線壓縮機13提供的沖程電壓。
然而，在現(xiàn)有技術的直線壓縮機中，由于通過將所計算的沖程與沖程基準值比較并按照比較結果向電源單元11輸出開關控制信號，就不可能精確地控制直線壓縮機的操作。更詳細地說，由于按照現(xiàn)有技術的往復式壓縮機在機械運動方面具有嚴重的非線性，就不可能利用未考慮非線性的方法精密地控制直線壓縮機。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于控制直線壓縮機操作的裝置和方法，其能夠通過根據(jù)在壓縮機中產(chǎn)生的電流和電壓檢測拐點(inflection point)并根據(jù)該拐點產(chǎn)生開關控制信號來精密和精確地控制直線壓縮機。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的用于控制直線壓縮機操作的裝置包括位移(displacement)計算單元，用于通過利用在壓縮機中產(chǎn)生的電流和電壓計算位移；檢測單元，用于根據(jù)具有對應于電流和位移的軌跡的最大電流矢量和最大位移矢量來檢測矢量量值和相位信號；拐點檢測單元，用于根據(jù)該矢量量值和先前檢測的矢量量值檢測矢量量值的拐點及根據(jù)該相位信號和先前檢測的相位信號檢測相位的拐點；以及占空比確定單元，用于通過將該矢量量值的拐點和相位的拐點比較并按照比較結果產(chǎn)生開關控制信號來控制直線壓縮機的操作。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的用于控制直線壓縮機操作的方法包括通過利用在壓縮機中產(chǎn)生的電流和電壓計算位移，根據(jù)具有對應于電流和位移的軌跡的最大電流矢量和最大位移矢量來檢測矢量量值和相位信號，根據(jù)該矢量量值和先前檢測的矢量量值檢測矢量量值的拐點及根據(jù)該相位信號和先前檢測的相位信號檢測相位的拐點，并通過將該矢量量值的拐點和相位的拐點比較并按照比較結果產(chǎn)生開關控制信號，并按照開關控制信號控制直線壓縮機的操作。


附圖1是表示按照現(xiàn)有技術的用于控制直線壓縮機操作的裝置的結構的方塊示意圖。
附圖2是表示按照本發(fā)明的用于控制直線壓縮機的裝置操作的結構的方塊示意圖。
附圖3是表示按照本發(fā)明的用于控制直線壓縮機的裝置操作的操作的流程圖。
附圖4表示在按照本發(fā)明的用于控制直線壓縮機操作的裝置中產(chǎn)生的電流和位移的對應關系。
附圖5表示隨在按照本發(fā)明的用于控制直線壓縮機操作的裝置中產(chǎn)生的開關控制信號占空比的增加的矢量量值信號的變化。
附圖6表示隨在按照本發(fā)明的用于控制直線壓縮機操作的裝置中產(chǎn)生的開關控制信號占空比的增加的相位信號的變化。
具體實施例方式
下面，將參照附圖2到6詳細介紹根據(jù)本發(fā)明的用于控制直線壓縮機13操作的裝置和方法。
附圖2是表示按照本發(fā)明的用于控制直線壓縮機裝置的操作的結構的方塊示意圖。
如附圖2中所示，按照本發(fā)明的用于控制直線壓縮機操作的裝置包括直線壓縮機38，用于通過按照用戶的操作命令操作和上下移動內部活塞(未示出)以調節(jié)制冷量；電壓檢測單元37，用于檢測按照直線壓縮機38的操作在直線壓縮機38中產(chǎn)生的電壓；電流檢測單元22，用于檢測按照直線壓縮機38的操作在直線壓縮機38中產(chǎn)生的電流；位移計算單元36，用于通過利用電壓檢測單元37檢測的電壓和利用電流檢測單元22檢測的電流計算位移；以及微計算機20，用于根據(jù)該位移和電流檢測矢量量值拐點和相位拐點，通過比較檢測的拐點確定占空比并按照確定的占空比輸出開關控制信號。
其中，微計算機20包括最大電流矢量確定單元23，用于通過利用該電流和位移檢測具有一對應于由電流檢測單元22檢測的電流的軌跡的最大電流矢量和在位移計算單元36中計算的位移；最大位移矢量檢測單元35，用于通過利用該電流和位移檢測一具有對應于由電流檢測單元22和位移計算單元36分別檢測和計算的電流和位移的軌跡的最大位移矢量；最大電流矢量量值檢測單元24，用于檢測所檢測的最大電流矢量的量值；最大電流相位檢測單元25，用于檢測所檢測的最大電流矢量的相位；最大位移矢量量值檢測單元33，用于檢測所檢測的最大位移矢量的量值；最大位移矢量相位檢測單元34，用于檢測所檢測的最大位移矢量的相位；矢量量值計算單元26，用于將所檢測的最大電流矢量的量值與所檢測的最大位移矢量的量值比較，和按照比較結果檢測矢量量值；相位計算單元32，用于將所檢測的最大電流矢量的相位與所檢測的最大位移矢量的相位比較，和按照比較結果檢測相位信號；矢量量值拐點檢測單元28，用于將由矢量量值計算單元26所檢測的矢量量值與先前檢測的矢量量值比較，和按照比較結果檢測矢量量值拐點并輸出與所檢測的矢量量值拐點對應的矢量量值拐點檢測信號；相位拐點檢測單元30，用于將由相位計算單元32所檢測的相位與先前檢測的相位信號比較，和按照比較結果檢測相位拐點并輸出與相位拐點對應的相位拐點檢測信號；占空比確定單元29，用于通過輸入矢量量值拐點檢測信號和相位拐點檢測信號并將它們比較確定占空比以及輸出對應于所確定的占空比的開關控制信號；電源單元21，用于通過按照開關控制信號控制三端雙向可控硅開關的操作來操作直線壓縮機。其中，分別將先前檢測的矢量量值與先前檢測的相位信號存儲在第一存儲單元27和第二存儲單元31。
下面，將參照附圖3詳細介紹根據(jù)本發(fā)明的用于控制直線壓縮機操作的裝置的操作。
附圖3是表示按照本發(fā)明的用于控制直線壓縮機操作的裝置的操作的流程圖。
首先，直線壓縮機38通過按照用戶的操作/停止命令改變直線壓縮機38的沖程和按照該沖程上下移動活塞來調節(jié)制冷量。其中，沖程是指直線壓縮機38中的作往復運動的活塞移動的距離。更詳細地說，電源單元21通過按照從占空比確定單元29輸出的開關控制信號改變三端雙向可控硅開關Trl的導通周期來操作直線壓縮機38。
電壓檢測單元37檢測在直線壓縮機38中產(chǎn)生的電壓并將其輸出到位移計算單元36。其中，電流檢測單元22檢測在直線壓縮機38中產(chǎn)生的電流并將其輸出到位移計算單元36。
位移計算單元36通過利用由電壓檢測單元37檢測的電壓和由電流檢測單元22檢測的電流計算位移，并將計算的位移輸出到最大位移矢量檢測單元35，如在步驟S301所示。其中該位移是指沖程值。
最大電流矢量檢測單元23檢測具有對應于由電流檢測單元22檢測的電流和在位移計算單元36中計算的位移的軌跡的最大電流矢量并將其輸出到最大電流矢量量值檢測單元24，如在步驟S302所示。
最大位移矢量檢測單元35檢測具有對應于由電流檢測單元22檢測的電流和在位移計算單元36中計算的位移的軌跡的最大位移矢量并將其輸出到最大位移矢量量值檢測單元33，如在步驟S302所示。
最大電流矢量量值檢測單元24檢測從最大電流矢量確定單元23輸出的最大電流矢量量值并將其輸出到矢量量值計算單元26，如在步驟S303所示。其中最大電流矢量相位檢測單元25檢測由最大電流矢量檢測單元23檢測的最大電流矢量的相位并將其輸出到相位計算單元32。
最大位移矢量量值檢測單元33檢測從最大位移矢量檢測單元35輸出的最大位移矢量量值并將其輸出到矢量量值計算單元26。其中，最大位移矢量相位檢測單元34由最大位移矢量檢測單元35檢測的最大位移矢量的相位，并將其輸出到相位計算單元32。
相位計算單元32通過將由最大電流矢量相位檢測單元25檢測的最大電流矢量的相位除以由最大位移矢量相位檢測單元34檢測的最大位移矢量的相位來檢測相位信號，并將所檢測的相位信號輸出到相位拐點檢測單元30。
相位拐點檢測單元30通過將由相位計算單元32檢測的相位信號與在第二存儲單元31中存儲的先前檢測的相位信號比較來檢測相位拐點，并向占空比確定單元29輸出對應于該檢測的拐點的相位拐點。
同時，矢量量值計算單元26計算由最大電流矢量量值檢測單元24檢測的最大電流矢量的量值和由最大位移矢量量值檢測單元33檢測的最大位移矢量的量值之間的差，根據(jù)該差檢測矢量量值并將其輸出到矢量量值拐點檢測單元28。
矢量量值拐點檢測單元28通過將在矢量量值計算單元26中所計算的矢量量值與在第一存儲單元27中存儲的先前檢測的矢量量值比較來檢測矢量量值拐點，并將一對應于檢測的拐點的矢量量值拐點檢測信號輸出到占空比確定單元29。
占空比確定單元29判斷是否輸入從矢量量值拐點檢測單元28輸出的矢量量值拐點檢測信號和從相位拐點檢測單元30輸出的相位拐點信號，如在步驟S305所示。更詳細地說，占空比確定單元29根據(jù)由矢量量值拐點檢測單元28檢測的矢量量值拐點和由相位拐點檢測單元30檢測的相位拐點確定占空比，產(chǎn)生與確定的占空比對應的開關控制信號并將其輸出到電源單元21，如在步驟S306所示。
電源單元21通過按照由占空比確定單元29輸出的開關控制信號控制三端雙向可控硅開關Trl的導通/關斷周期來控制直線壓縮機38的操作，如在步驟S307所示。
附圖4表示在按照本發(fā)明的用于控制直線壓縮機揮作的裝置中產(chǎn)生電流和位移的對應關系。更詳細地說，其表示具有對應于由電流檢測單元22檢測的電流和由位移計算單元36計算的位移的軌跡的最大電流矢量和最大位移矢量。
附圖5表示隨在按照本發(fā)明的用于控制直線壓縮機揮作的裝置中產(chǎn)生的開關控制信號的占空比的增加的矢量量值信號變化。更詳細地說，按本發(fā)明的測試結果，矢量量值拐點產(chǎn)生的區(qū)域是當直線壓縮機31的活塞的TDC(上死點(top dead center))是“0”時的點。
附圖6表示隨在按照本發(fā)明的用于控制直線壓縮機揮作的裝置中產(chǎn)生的開關控制信號的占空比的增加的相位信號變化。更詳細地說，按本發(fā)明的測試結果，相位拐點產(chǎn)生的區(qū)域是當直線壓縮機31的活塞的TDC(上死點)是“0”時的點。
因此，在本發(fā)明中，通過利用在直線壓縮機31中產(chǎn)生的電流和位移計算當TDC是“0”時的矢量量值拐點和相位拐點，根據(jù)這些拐點確定占空比并利用按照確定的占空比的開關控制信號控制三端雙向可控硅開關Trl的導通/關斷周期。更詳細地說，在用于控制直線壓縮機的操作的裝置和方法中，能夠按照一種考慮了直線壓縮機在機械運動特性方面具有嚴重的非線性的線性方法，通過控制直線壓縮機31的操作來精密和精確地控制直線壓縮機。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的用于控制直線壓縮機的操作的裝置和方法中，通過利用在直線壓縮機31中產(chǎn)生的電流和位移計算當TDC是“0”時的矢量量值拐點和相位拐點，根據(jù)這些拐點產(chǎn)生開關控制信號并控制直線壓縮機31的操作，從而能夠可以提高直線壓縮機31的運行效率。
權利要求
1.一種用于控制直線壓縮機操作的裝置，包括位移計算單元，用于通過利用在壓縮機中產(chǎn)生的電流和電壓計算位移；檢測單元，用于根據(jù)具有對應于電流和位移的軌跡的最大電流矢量和最大位移矢量來檢測矢量量值和相位信號；拐點檢測單元，用于根據(jù)該矢量量值和先前檢測的矢量量值檢測矢量量值的拐點及根據(jù)該相位信號和先前檢測的相位信號檢測相位的拐點；以及占空比確定單元，用于通過將該矢量量值的拐點和相位的拐點比較并按照比較結果產(chǎn)生開關控制信號來控制直線壓縮機的操作。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中按照開關控制信號操作壓縮機。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，還包括電源單元，用于通過按照開關控制信號控制三端雙向可控硅開關Trl的導通/關斷操作來操作該壓縮機。
4.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中該電源單元通過按照開關控制信號控制三端雙向可控硅開關的導通/關斷周期來提供沖程電壓。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中的壓縮機是直線壓縮機。
6.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中通過計算最大電流矢量和最大位移矢量之間的差來檢測矢量量值。
7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中按照根據(jù)矢量量值拐點和相位拐點確定的占空比產(chǎn)生開關控制信號。
8.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中第一拐點和第二拐點是一其中TDC(上死點)是“0”的點。
9.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中該檢測單元通過將最大電流矢量除以最大位移矢量來檢測相位信號。
10.一種用于控制直線壓縮機操作的方法包括通過利用在壓縮機中產(chǎn)生的電流和電壓計算位移；根據(jù)具有對應于電流和位移的軌跡的最大電流矢量和最大位移矢量來檢測矢量量值和相位信號；通過將該矢量量值和先前檢測的矢量量值比較檢測矢量量值的拐點，及通過將該相位信號和先前檢測的相位信號比較檢測相位的拐點；以及通過將該矢量量值的拐點和相位的拐點比較并按照比較結果產(chǎn)生開關控制信號來按照開關控制信號控制直線壓縮機的操作。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中的壓縮機是直線壓縮機。
12.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中通過計算最大電流矢量和最大位移矢量之間的差來檢測矢量量值。
13.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中按照根據(jù)矢量量值拐點和相位拐點確定的占空比產(chǎn)生開關控制信號。
14.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中矢量量值拐點和相位拐點位于其中TDC(上死點)是“0”的一點。
15.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中通過將最大電流矢量除以最大位移矢量來檢測相位信號。
16.一種用于控制直線壓縮機操作的裝置包括位移計算單元，用于通過利用在壓縮機中產(chǎn)生的電流和電壓計算位移；最大電流矢量檢測單元，用于檢測具有一對應于該電流和位移的軌跡的最大電流矢量；最大位移矢量檢測單元，用于檢測具有一對應于該電流和位移的軌跡的最大位移矢量；矢量量值計算單元，用于通過計算最大電流矢量和最大位移矢量之間的差來計算矢量量值；相位計算單元，用于通過將最大電流矢量除以最大位移矢量來計算相位信號；矢量量值拐點檢測單元，用于通過將矢量量值和先前檢測的矢量量值比較來檢測矢量量值拐點；相位拐點檢測單元，用于通過將相位信號和先前檢測的相位信號比較來檢測相位拐點；占空比確定單元，用于根據(jù)該矢量量值的拐點和相位的拐點輸出開關控制信號；電源單元，按照開關控制信號操作直線壓縮機。
17.根據(jù)權利要求16所述的裝置，其中電源單元通過按照開關控制信號控制三端雙向可控硅開關的導通/關斷周期來操作直線壓縮機。
18.根據(jù)權利要求16所述的裝置，其中按照根據(jù)矢量量值拐點和相位拐點確定的占空比產(chǎn)生開關控制信號。
全文摘要
在一種用于控制直線壓縮機操作的裝置和方法中,通過利用在直線壓縮機中產(chǎn)生的電流矢量和位移矢量,求出當TDC(上死點)是“0”時的每個拐點,根據(jù)拐點確定占空比并按照確定的占空比產(chǎn)生開關控制信號來控制直線壓縮機的操作。
文檔編號F04B49/06GK1356468SQ01130378
公開日2002年7月3日 申請日期2001年11月21日 優(yōu)先權日2000年11月29日
發(fā)明者黃仁永, 樸俊亨, 樸鎮(zhèn)求, 金亮圭, 金世榮 申請人:Lg電子株式會社