專利名稱：直線壓縮機的驅(qū)動控制裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直線壓縮機，更具體地說，涉及一種直線壓縮機的驅(qū)動控制裝置及其方法，它能夠根據(jù)負載狀態(tài)可變地控制行程。
背景技術(shù)：
通常，壓縮機用于提高制冷劑蒸汽的壓力以便容易地冷凝從蒸發(fā)器中蒸發(fā)的制冷劑蒸汽。通過壓縮機的運行，制冷劑重復(fù)冷凝和蒸發(fā)過程并且在制冷設(shè)備中循環(huán)，從而將熱量從冷的部分傳遞到暖的部分。
在現(xiàn)在使用的幾種類型壓縮機中，往復(fù)式壓縮機被最廣泛地使用。往復(fù)式壓縮機通過在氣缸中來回移動的活塞壓縮蒸汽從而提高壓力。由于往復(fù)式壓縮機的壓縮比能夠通過改變施加在往復(fù)式壓縮機上的行程電壓改變，所以往復(fù)式壓縮機能夠用于控制可變的制冷能力。
但是，由于往復(fù)式壓縮機通過將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動來壓縮蒸汽，所以用于將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的諸如螺桿、鏈條、齒輪系統(tǒng)、齒輪皮帶等的機械轉(zhuǎn)換設(shè)備是絕對必要的。據(jù)此，能量轉(zhuǎn)換損失是大的并且設(shè)備的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。因此，最近利用電機本身具有直線運動的直線方法使用直線壓縮機。
由于電機本身直接產(chǎn)生直線驅(qū)動力，因此直線壓縮機不需要機械轉(zhuǎn)換裝置。在直線壓縮機中，由于不存在能產(chǎn)生摩擦和腐蝕的連接部分，因此簡化結(jié)構(gòu)，減小了能量轉(zhuǎn)換損失，并且極大地減小噪音。同樣，如果將直線壓縮機應(yīng)用到電冰箱或者空調(diào)設(shè)備時，通過改變施加到直線壓縮機的行程電壓能夠改變直線壓縮機的壓縮比，所以直線壓縮機能夠用于控制可變制冷能力。
圖1是示出根據(jù)普通的直線壓縮機的驅(qū)動控制裝置結(jié)構(gòu)的框圖。
如圖所示，直線壓縮機的驅(qū)動控制裝置包括直線壓縮機3，用于通過行程電壓使活塞往復(fù)運動從而改變行程(在活塞的上死點和下死點之間的距離)來控制制冷能力；電流檢測單元4，用于檢測通過改變行程而施加到直線壓縮機3的電流；電壓檢測單元5，用于檢測通過改變行程而在直線壓縮機3上產(chǎn)生的電壓；微型計算機6，用于通過利用從電流檢測單元4和電壓檢測單元5中檢測的電流和電壓計算行程，將計算的行程與用戶的輸入行程命令值比較，并且輸出開關(guān)控制信號；以及電路單元1，用于通過輸出的開關(guān)控制信號由三端雙向可控硅開關(guān)2開關(guān)交流電并且向直線壓縮機3施加行程電壓。
下面將解釋傳統(tǒng)的直線壓縮機的控制操作。
首先，電路單元1通過用戶設(shè)定的行程命令值輸出行程電壓，并且活塞通過行程電壓往復(fù)運動。因此，改變行程并且從而控制直線壓縮機3的制冷能力。即，通過氣缸內(nèi)活塞的往復(fù)運動改變行程，以及在氣缸內(nèi)的冷卻氣體通過排出閥排出到冷凝器中，控制直線壓縮機3的制冷能力。
當(dāng)通過行程電壓改變行程時，電流檢測單元4和電壓檢測單元5檢測到在直線壓縮機3上產(chǎn)生的電壓和電流，并且微型計算機6通過使用檢測的電壓和電流計算行程。
據(jù)此，當(dāng)計算的行程小于行程命令值時，微型計算機6輸出開關(guān)控制信號，該信號延長三端雙向可控硅開關(guān)的接通時間從而增加施加到直線壓縮機3上的行程電壓。同樣，當(dāng)計算的行程大于行程命令值時，微型計算機6輸出開關(guān)控制信號，該信號縮短三端雙向可控硅開關(guān)的接通時間從而減小施加到直線壓縮機3上的行程電壓。
圖2A是在根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的直線壓縮機的驅(qū)動控制方法中在負載較小的情況下輸入電壓和輸入電流的波形，以及圖2B是在根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的直線壓縮機的驅(qū)動控制方法中在負載較大的情況下輸入電壓和輸入電流的波形。
如在圖2A和2B中所示，在傳統(tǒng)的行程控制方法中，根據(jù)施加到直線壓縮機的負載(例如，電冰箱的外部空氣溫度或者冷凝器的溫度)射角(firing angle)(每個交流電周期的電流流動時間)是不變的，所以根據(jù)電冰箱的負載變大或變小改變在氣缸內(nèi)的活塞和上極限點或者使氣缸體積最小化的位置。
例如，當(dāng)小于外圍溫度30℃的負載較小的時候(或者中間溫度狀態(tài)的負載)，幾乎不會發(fā)生活塞位置改變的現(xiàn)象。但是，當(dāng)大于外圍溫度40℃的負載較大的時候(或者高溫狀態(tài)的負載)，通過不變的射角(或相同的輸入狀態(tài))控制行程。因此，在吸入過程中活塞的移動距離比在壓縮過程中相當(dāng)大地增加從而產(chǎn)生活塞被往后推動的現(xiàn)象，從而使活塞產(chǎn)生磨損和碰撞。
據(jù)此，在傳統(tǒng)的直線壓縮機中，產(chǎn)生制冷能力不足或者效率降低的現(xiàn)象從而降低可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種直線壓縮機的驅(qū)動控制裝置及其方法，所述裝置能夠防止能量消耗減少以及制冷能力不足的現(xiàn)象，并且通過根據(jù)負載狀態(tài)在壓縮過程和吸入過程時可變地控制行程，能夠在壓縮機驅(qū)動時提高可靠性。
為了實現(xiàn)上述目的，提供一種直線壓縮機的驅(qū)動控制裝置，其包括電路單元，用于通過活塞運動改變行程而驅(qū)動直線電動機；電壓/電流檢測單元，用于檢測在電路單元上產(chǎn)生的電壓和電流；相位差檢測單元，用于接收來自電壓/電流檢測單元的電壓和電流，因此檢測相應(yīng)時間點的電壓/電流相位差；以及行程控制單元，用于接收來自相位差檢測單元的相位差，并且基于輸入的相位差通過在壓縮過程和吸入過程分別施加不同的射角，而將行程電壓施加到電路單元。
為了實現(xiàn)這些目的，也提供了一種直線壓縮機的驅(qū)動控制方法，該方法根據(jù)負載狀態(tài)在壓縮過程和吸入過程時分別施加射角。


圖1是示出根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的直線壓縮機的驅(qū)動控制裝置結(jié)構(gòu)的框圖；圖2A是在根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的直線壓縮機的驅(qū)動控制方法中，在負載較小的情況下輸入電壓和輸入電流的波形；圖2B是在根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的直線壓縮機的驅(qū)動控制方法中，在負載較大的情況下輸入電壓和輸入電流的波形；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的直線壓縮機的驅(qū)動控制裝置結(jié)構(gòu)的框圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的直線壓縮機的驅(qū)動控制方法的流程圖；圖5是示出在可變?nèi)萘靠刂茣r，用于吸入過程和壓縮過程的電壓和電流的波形；以及圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明的全行程控制和可變?nèi)萘靠刂茣r的行程的示例視圖。
具體實施例方式
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的直線壓縮機的驅(qū)動控制裝置結(jié)構(gòu)的框圖。
如在圖3中所示，根據(jù)本發(fā)明的直線壓縮機的驅(qū)動控制裝置包括電路單元20，用于通過活塞運動改變行程而驅(qū)動直線電動機；電壓/電流檢測單元21，用于檢測在電路單元20上產(chǎn)生的電壓和電流；相位差檢測單元22，用于接收來自電壓/電流檢測單元21的電壓和電流，因此檢測相應(yīng)時間點的電壓/電流相位差；以及行程控制單元23，用于接收來自相位差檢測單元22的相位差，并且通過基于輸入的相位差分別在壓縮過程時和吸入過程時施加不同的射角而將行程電壓施加到電路單元。
行程控制單元23包括微型計算機24，用于比較從相位差檢測單元22檢測的電壓/電路相位差與標準負載時的電壓/電流相位差，從而在壓縮過程和吸入過程時候分別施加不同的射角，因此根據(jù)行程電壓輸出開關(guān)控制信號；以及內(nèi)存25，用于預(yù)先存儲相應(yīng)于電壓/電流相位差的行程電壓值。
同樣，電路單元20接收來自微型計算機的開關(guān)控制信號并且開關(guān)到三端雙向可控硅開關(guān)(未示出)的交流電，從而驅(qū)動直線壓縮機。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的直線壓縮機的驅(qū)動控制方法的流程圖。
參考圖4，在下面解釋直線壓縮機的驅(qū)動控制裝置的運行。
首先，當(dāng)通過行程電壓改變行程時，電壓/電流檢測單元21檢測在直線壓縮機上產(chǎn)生的電壓和電流，因此將檢測的電壓和電流施加到相位差檢測單元22(S10)。因此，相位差檢測單元22接收由電壓/電流檢測單元21所檢測的電壓和電流，從而檢測相應(yīng)時間點的電壓/電流相位差(S20)。
然后，行程控制單元23接收來自相位差檢測單元22的當(dāng)前負載狀態(tài)的電壓/電流相位差，并且將它與在標準負載時的電壓/電流相位差進行比較(S30)。據(jù)此，在當(dāng)前負載狀態(tài)的電壓/電流相位差大于標準負載時的電壓/電流相位差時，通過用于改變行程的可變?nèi)萘靠刂品椒刂菩谐?S40)。同樣，在當(dāng)前負載狀態(tài)的電壓/電流相位差小于標準負載時的電壓/電流相位差時，通過減小行程來控制直線壓縮機(S50)。
下面參考圖5和6解釋在可變?nèi)萘靠刂茣r的行程控制方法。
圖5是示出在可變?nèi)萘靠刂茣r用于吸入過程和壓縮過程的電壓和電流的波形，以及圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明的全行程控制和可變?nèi)萘靠刂茣r的行程的示例視圖。
首先，在壓縮過程時使用主彈簧和制冷劑氣彈簧，而在吸入過程時使用主彈簧。在這時，如果用戶設(shè)定壓縮機的行程命令值，則行程值必須被保持不變而不管負載的大小，以便有效地驅(qū)動壓縮機。但是，當(dāng)在驅(qū)動壓縮機時負載太大或太小時，由于負載的變化使行程控制的可靠性降低。即，當(dāng)活塞被推進或碰撞時壓縮機可能震動。
為了克服這個問題，本發(fā)明的行程控制單元通過控制行程上升或者下降(即，可變?nèi)萘靠刂?而將制冷能力控制在預(yù)定范圍內(nèi)，該范圍為活塞運行循環(huán)中的行程最大效率。
即，如在圖5中所示，基于電流的最大值和相位差變化確定吸入過程或者壓縮過程。作為確定的結(jié)果，在壓縮過程時，射角減小以便減小行程，并且在吸入過程時，保持射角以便保持具有在活塞的上死點和下死點之間的最大距離的全行程。
同樣，如在圖6中所示，在壓縮過程時，行程控制單元向電路單元施加用于增加行程的行程電壓，從而防止活塞被向后推動，并且在吸入過程時，行程控制單元向電路單元施加用于通過具有在活塞的上死點和下死點之間的最大距離的全行程進行控制的行程電壓，從而提高壓縮機的效率。
如前所述，在本發(fā)明中，在壓縮過程和吸入過程時分別施加不同的射角。據(jù)此，通過相應(yīng)的行程電壓可以移動在氣缸內(nèi)的活塞，從而改變行程，從而控制制冷能力。即，為了根據(jù)負載狀態(tài)在直線壓縮機的壓縮過程和吸入過程時不同地控制行程，電流相位被不對稱地控制，從而在吸入過程時防止活塞被向后推動。
在本發(fā)明中，在壓縮過程和吸入過程時候分別施加不同的射角。據(jù)此，通過相應(yīng)的行程電壓移動在氣缸內(nèi)的活塞，從而改變行程，從而控制制冷能力。因此，能夠防止能量消耗減小并且制冷能力不足現(xiàn)象并且提高可靠性。
在不偏離本發(fā)明的精神或范圍，在本發(fā)明中能夠制造多種修改和變型，對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員是明顯的。因此，本發(fā)明包括所有在后附權(quán)利要求和它們等同物范圍內(nèi)提供的修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種直線壓縮機的驅(qū)動控制方法，其中根據(jù)負載狀態(tài)在壓縮過程和吸入過程時分別施加射角。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中基于電流的最大值和相位角變化確定壓縮過程和吸入過程。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中在高溫負載情況下，在壓縮過程時改變行程，并且在吸入過程時進行全行程控制，所述全行程控制具有在活塞的上死點和下死點之間的最大距離。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在高溫負載情況下，在壓縮過程時減小射角從而增加行程。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括下面步驟檢測線性壓縮機的負載；判定所述負載是否大于標準負載；當(dāng)所述負載大于標準負載時進行可變?nèi)萘靠刂埔愿淖冃谐?；以及?dāng)所述負載小于標準負載時進行全行程控制，所述全行程控制具有在活塞的上死點和下死點之間的最大距離。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中基于電流的最大值和相位角變化確定吸入過程和壓縮過程，并且在控制可變?nèi)萘康牟襟E中在壓縮過程時減小射角從而增加行程。
7.一種直線壓縮機的驅(qū)動控制方法，包括下面步驟檢測在直線壓縮機上產(chǎn)生的電壓和電流；接收檢測的電壓和電流，因此檢測相應(yīng)時間點的電壓/電流相位差將當(dāng)前負載狀態(tài)的電壓/電流相位差與標準負載狀態(tài)的電壓/電流相位差相比較；以及在當(dāng)前負載狀態(tài)的電壓/電流相位差大于標準負載狀態(tài)的電壓/電流相位差時，通過用于改變行程的可變?nèi)萘靠刂菩谐蹋⑶以诋?dāng)前負載狀態(tài)的電壓/電流相位差小于標準負載狀態(tài)的電壓/電流相位差時，減小行程。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中通過可變?nèi)萘靠刂菩谐痰牟襟E包括下面步驟通過檢測電流的最大值和相位差變化確定壓縮過程或吸入過程；以及作為判斷的結(jié)果，在壓縮過程時減小射角從而增加行程，并且在吸入過程時保持射角，從而保持全行程，所述全行程具有在活塞的上死點和下死點之間的最大距離。
9.一種直線壓縮機的驅(qū)動控制裝置，包括電路單元，用于通過活塞運動改變行程而驅(qū)動直線電動機；電壓/電流檢測單元，用于檢測在電路單元上產(chǎn)生的電壓和電流；相位差檢測單元，用于接收來自電壓/電流檢測單元的電壓和電流，因此檢測相應(yīng)時間點的電壓/電流相位差；以及行程控制單元，用于接收來自相位差檢測單元的相位差，并且基于輸入的相位差通過在壓縮過程時和吸入過程時分別施加不同的射角，而將行程電壓施加到電路單元。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中在壓縮過程時，行程控制單元向電路單元施加用于增加行程的行程電壓，并且在吸入過程時，行程控制單元向電路單元施加用于通過全行程進行控制的行程電壓，所述全行程具有在活塞的上死點和下死點之間的最大距離。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中行程控制單元包括微型計算機，用于比較從相位差檢測單元檢測的電壓/電路相位差與標準負載時的電壓/電流相位差，從而在壓縮過程和吸入過程時候分別施加不同的射角，并且因此根據(jù)行程電壓輸出開關(guān)控制信號；以及內(nèi)存，用于預(yù)先存儲相應(yīng)于電壓/電流相位差的行程電壓值。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中在當(dāng)前負載狀態(tài)的電壓/電流相位差大于標準負載時的電壓/電流相位差時，行程控制單元通過用于改變行程的可變?nèi)萘靠刂菩谐蹋⑶以诋?dāng)前負載狀態(tài)的電壓/電流相位差小于標準負載時的電壓/電流相位差時，行程控制單元減小行程。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中電路單元將開關(guān)到三端雙向可控硅開關(guān)的交流電，從而驅(qū)動直線壓縮機。
全文摘要
公開的是一種直線壓縮機的驅(qū)動控制裝置及其方法，其中在壓縮過程和吸入過程時可變地控制行程從而防止消耗功率減小和制冷能力不足現(xiàn)象并且提高可靠性(v.u)。直線壓縮機的驅(qū)動控制方法，其中根據(jù)負載狀態(tài)在壓縮過程和吸入過程時分別施加射角。驅(qū)動控制裝置包括電路單元(20)，用于通過活塞運動改變行程而驅(qū)動直線電動機；電壓/電流檢測單元(21)，用于檢測在電路單元(20)上產(chǎn)生的電壓和電流；相位差檢測單元(22)，用于接收來自電壓/電流檢測單元(21)的電壓和電流并且因此檢測相應(yīng)時間點的電壓/電流相位差；以及行程控制單元(23)，用于接收來自相位差檢測單元(22)的相位差并且基于輸入的相位差通過在壓縮過程和吸入過程分別施加不同的射角將行程電壓施加到電路單元。
文檔編號F04B49/06GK1878958SQ200380110677
公開日2006年12月13日 申請日期2003年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月11日
發(fā)明者裴圭鐘, 申東熙 申請人:Lg 電子株式會社