專利名稱:利用模式識別來控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法能夠通過輸入沖程基準(zhǔn)值來操作線性壓縮機(jī)，而且具體地說，涉及一種利用模式識別來控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法能夠通過將電流和位移之間的關(guān)系作為模式進(jìn)行識別來以最佳效率操作線性壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
通常，壓縮機(jī)的作用是對制冷劑蒸汽加壓以助于在蒸發(fā)器中蒸發(fā)的制冷劑蒸汽更容易地冷凝。通過運(yùn)行壓縮機(jī)，制冷劑在制冷設(shè)備中進(jìn)行循環(huán)時，通過重復(fù)冷凝和蒸發(fā)過程將熱從冷的地方傳輸?shù)綗岬牡胤健?br> 最近，各種類型的壓縮機(jī)被采用，而通常使用往復(fù)式壓縮機(jī)。往復(fù)式壓縮機(jī)采用了通過在氣缸內(nèi)上下移動活塞來對蒸汽加壓以提高壓力的方法，尤其是當(dāng)往復(fù)式壓縮機(jī)用于冰箱或空調(diào)時，壓縮比可以通過改變施加于往復(fù)式壓縮機(jī)的沖程電壓而變化，因此這對可變制冷量控制是有利的。
然而，因為往復(fù)式壓縮機(jī)通過將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動來壓縮蒸汽，所以就將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動而言，機(jī)械轉(zhuǎn)換設(shè)備，例如螺桿、鏈條、齒輪系統(tǒng)和定時帶(timing belt)等，是必需的。結(jié)果，因為由轉(zhuǎn)換造成的能量損失大而且設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以近來采用了電機(jī)本身進(jìn)行線性運(yùn)動的線性方法的線性壓縮機(jī)。
線性壓縮機(jī)由于直接通過電機(jī)本身產(chǎn)生線性作用力而不需要機(jī)械轉(zhuǎn)換設(shè)備，具有簡單的結(jié)構(gòu)，減少了由能量轉(zhuǎn)換造成的損失，而且由于不包含引起摩擦和磨損的連接部分從而大大地降低了噪聲。另外，當(dāng)線性壓縮機(jī)用于冰箱或空調(diào)時，壓縮比可以通過改變施加于線性壓縮機(jī)的沖程電壓而變化，因此，這對可變制冷量控制是有利的。
圖1是描述用于控制根據(jù)常規(guī)技術(shù)的線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，用于控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的設(shè)備包括線性壓縮機(jī)3，用于通過沖程電壓利用活塞的往復(fù)運(yùn)動來改變沖程(活塞的上死點(diǎn)(top deadcenter)和下死點(diǎn)(bottom dead center)之間的距離)以調(diào)節(jié)制冷量；電流檢測單元5，用于根據(jù)沖程的變化檢測施加于線性壓縮機(jī)3的電流；電壓檢測單元7，用于根據(jù)沖程的變化檢測在線性壓縮機(jī)3中產(chǎn)生的電壓；微型計算機(jī)9，用于利用從電流檢測單元5和電壓檢測單元7檢測的電流和電壓來計算沖程，并通過將計算的沖程與由用戶輸入的沖程基準(zhǔn)值進(jìn)行比較來輸出開關(guān)控制信號；以及電氣電路單元1，用于根據(jù)輸出的開關(guān)控制信號中斷AC電源并將沖程電壓施加于線性壓縮機(jī)。
以下將對常規(guī)的線性壓縮機(jī)的控制操作進(jìn)行描述。
首先，根據(jù)由用戶設(shè)定的沖程基準(zhǔn)值，電氣電路單元1輸出沖程電壓，活塞根據(jù)沖程電壓進(jìn)行線性運(yùn)動，由此沖程(上死點(diǎn)和下死點(diǎn)之間的距離)發(fā)生改變，因此線性壓縮機(jī)3的制冷量得到控制。
更具體地說，在線性壓縮機(jī)3中，沖程是通過氣缸中活塞的線性運(yùn)動變化的，在氣缸內(nèi)的制冷氣體通過減壓閥傳送到冷凝器，因此制冷量得到了調(diào)節(jié)。
這里，當(dāng)通過沖程值改變沖程時，電流檢測單元5和電壓檢測單元7檢測在線性壓縮機(jī)3中產(chǎn)生的電壓和電流，而且微型計算機(jī)9通過利用檢測的電壓和電流計算沖程。
另外，當(dāng)計算的沖程小于沖程基準(zhǔn)值時，微型計算機(jī)9通過輸出延長三端雙向可控硅開關(guān)元件的導(dǎo)通周期的開關(guān)控制信號來增加施加于線性壓縮機(jī)3的沖程電壓，正如所述，當(dāng)計算的沖程大于沖程基準(zhǔn)值時，微型計算機(jī)9輸出縮短三端雙向可控硅開關(guān)元件的導(dǎo)通周期的開關(guān)控制信號，因此施加于線性壓縮機(jī)3的沖程值減少。
但是，因為常規(guī)的設(shè)備在機(jī)械運(yùn)動特征方面具有嚴(yán)重的非線性，利用線性控制方法而不考慮非線性來進(jìn)行準(zhǔn)確的控制是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于利用模式識別控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備能夠通過在考慮由非線性特征造成的誤差的情況下控制TDC(上死點(diǎn))，并提高線性壓縮機(jī)的運(yùn)行效率。
為了實現(xiàn)上述目的，用于控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的設(shè)備包括電流檢測單元20，用于檢測施加于線性壓縮機(jī)的電流；電壓檢測單元30，用于檢測在線性壓縮機(jī)中產(chǎn)生的電壓；位移計算單元40，用于通過輸入在電流檢測單元中檢測的電流和在電壓檢測單元中檢測的電壓計算位移；模式識別單元50，其輸入有從位移計算單元輸出的位移和從電流檢測單元輸出的電流，并通過利用對應(yīng)于位移和電流的軌跡來檢測模式；沖程控制單元60，其輸入有來自模式識別單元50的模式，并根據(jù)輸入的模式輸出開關(guān)控制信號；以及電氣電路單元10，其輸入有從沖程控制單元60輸出的開關(guān)控制信號，并向線性壓縮機(jī)11輸出確定的電壓。
為了實現(xiàn)上述目的，用于控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的方法包括檢測在線性壓縮機(jī)11運(yùn)行中產(chǎn)生的電流和電壓；通過利用檢測的電流和電壓來計算并輸出位移；通過利用對應(yīng)于計算的位移和檢測的電流的軌跡來檢測模式；將檢測的模式與基準(zhǔn)模式進(jìn)行比較，并當(dāng)它們彼此一致時輸出開關(guān)控制信號；在開關(guān)控制信號輸出步驟中，在比較過程中當(dāng)檢測的模式與基準(zhǔn)模式相互不一致時改變開關(guān)控制信號的占空比；以及根據(jù)開關(guān)控制信號通過將沖程電壓施加于線性壓縮機(jī)來運(yùn)行線性壓縮機(jī)11。



圖1是描述根據(jù)常規(guī)技術(shù)的用于控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是描述根據(jù)本發(fā)明的用于控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是描述隨著開關(guān)控制信號的占空比增加對應(yīng)于電流和位移的模式的曲線圖；和圖4是描述根據(jù)本發(fā)明的用于控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的方法的流程圖。
具體實施方式
圖2是描述根據(jù)本發(fā)明的用于控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖，如圖2所示，用于控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的設(shè)備包括電流檢測單元20，用于檢測施加于線性壓縮機(jī)的電流；電壓檢測單元30，用于檢測在線性壓縮機(jī)中產(chǎn)生的電壓；位移計算單元40，用于通過輸入在電流檢測單元中檢測的電流和在電壓檢測單元中檢測的電壓來計算位移；模式識別單元50，其輸入有從位移計算單元輸出的位移和從電流檢測單元輸出的電流，并通過利用對應(yīng)于位移和電流的軌跡來檢測模式；沖程控制單元60，其輸入有來自模式識別單元50的模式，并根據(jù)輸入的模式輸出開關(guān)控制信號；以及電氣電路單元10，其輸入有從沖程控制單元60輸出的開關(guān)控制信號，并向線性壓縮機(jī)11輸出確定的電壓。
這里，沖程控制單元60包括模式存儲ROM61，用于預(yù)先存儲對應(yīng)于當(dāng)TDC是‘0’時的電流和位移的基準(zhǔn)模式，以及微型計算機(jī)62，其輸入有模式存儲ROM61的基準(zhǔn)模式和從模式識別單元50輸出的一個確定模式，將它們進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果輸出開關(guān)控制信號；而電氣電路單元10包括三端雙向可控硅開關(guān)元件，其輸入有從沖程控制單元60輸出的開關(guān)控制信號，中斷AC(交流)電源，并將沖程電壓施加于線性壓縮機(jī)11。
另外，模式識別單元50通過檢測在利用電流和位移構(gòu)建的多個區(qū)格中哪一個區(qū)格(cell)包括對應(yīng)于該電流和位移的軌跡來檢測模式，沖程控制單元60通過將檢測的模式與從模式存儲ROM61輸出的基準(zhǔn)模式進(jìn)行比較來輸出開關(guān)控制信號，而且線性壓縮機(jī)11根據(jù)對應(yīng)于開關(guān)控制信號的沖程電壓隨著活塞的線性運(yùn)動來改變沖程以調(diào)節(jié)制冷量。
下面將對根據(jù)本發(fā)明的用于控制線性壓縮機(jī)11的運(yùn)行的設(shè)備的操作進(jìn)行說明。
首先，線性壓縮機(jī)11根據(jù)由用戶輸入的沖程基準(zhǔn)值產(chǎn)生沖程電壓，活塞根據(jù)沖程電壓進(jìn)行線性運(yùn)動，而且由此沖程發(fā)生改變，因此制冷量得到調(diào)節(jié)。更具體地說，通過根據(jù)微型計算機(jī)62的開關(guān)控制信號延長電氣電路單元的三端雙向可控硅開關(guān)元件的導(dǎo)通周期，增加沖程，而且線性壓縮機(jī)11由沖程操作。
這里，電流檢測單元20和電壓檢測單元30分別檢測在線性壓縮機(jī)11中產(chǎn)生的電壓和電流，將它們施加于位移計算單元40，由此位移計算單元40通過利用在電壓檢測單元30中檢測的電壓和在電流檢測單元20中檢測的電流來計算位移，并將其輸出。
這里，模式識別單元50通過輸入位移計算單元40的位移和電流檢測單元20的電流來將對應(yīng)于電流和位移的圖形的軌跡識別為模式。更具體地說，通過構(gòu)建多個區(qū)格，模式識別單元50檢測哪一個區(qū)格包括對應(yīng)于電流和位移的軌跡。這里，模式存儲ROM預(yù)先存儲當(dāng)TDC為‘0’時的電流和作為基準(zhǔn)模式的有關(guān)對應(yīng)于位移的軌跡的模式。
然后，微型計算機(jī)62被輸入模式存儲ROM61的基準(zhǔn)模式以及從模式識別單元輸出的確定的模式，將它們進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果輸出開關(guān)控制信號，而線性壓縮機(jī)11根據(jù)對應(yīng)于開關(guān)控制信號的沖程電壓隨著活塞的線性運(yùn)動來改變沖程以調(diào)節(jié)制冷量。
圖3是描述隨著開關(guān)控制信號的占空比增加對應(yīng)于電流和位移的模式的曲線圖。它描述了當(dāng)TDC為‘0’時處于最外角的軌跡中的模式。
更具體地說，通過利用在線性壓縮機(jī)11和無感應(yīng)器(sensorless)電路運(yùn)行時消耗的電流來計算位移，可以獲得相對于電流和位移變化的軌跡。這里，在施加于電氣電路單元的三端雙向可控硅開關(guān)元件的開關(guān)控制信號增加時，變化的軌跡可以得到并識別為模式，當(dāng)該模式與TDC為‘0’的基準(zhǔn)模式相互一致時，線性壓縮機(jī)的運(yùn)行通過利用在該點(diǎn)的開關(guān)控制信號來控制三端雙向可控硅開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)閉周期而得到控制。
圖4是描述根據(jù)本發(fā)明的用于控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的方法的流程圖。根據(jù)本發(fā)明的用于控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的方法包括如步驟ST10所示，輸出由用戶輸入的沖程基準(zhǔn)值；如步驟ST20所示，檢測在線性壓縮機(jī)11根據(jù)沖程電壓運(yùn)行時產(chǎn)生的電流和電壓；如步驟ST30所示，利用檢測的電流和電壓來計算位移并將其輸出；如步驟ST40所示，利用計算的位移和對應(yīng)于檢測的電流的軌跡來檢測模式；如步驟ST50-ST60所示，在比較過程中當(dāng)檢測的模式與基準(zhǔn)模式相互一致時保持并輸出開關(guān)控制信號；如步驟ST90所示，在比較過程中當(dāng)檢測的模式和基準(zhǔn)模式相互不一致時增加開關(guān)控制信號的占空比；以及如步驟ST70-ST80所示，根據(jù)開關(guān)控制信號利用三端雙向可控硅開關(guān)元件來中斷AC電源，由此通過將沖程電壓施加于線性壓縮機(jī)11來操作線性壓縮機(jī)11。
更具體地說，微型計算機(jī)62增加開關(guān)控制信號的占空比并根據(jù)占空比增加的輸出模式，直至當(dāng)TDC為‘0’時的基準(zhǔn)模式與從模式識別單元輸出的確定的模式相互一致為止，當(dāng)基準(zhǔn)模式與確定的模式相互一致時，微型計算機(jī)62保持在該點(diǎn)的開關(guān)控制信號并將其輸出。由此，電氣電路單元10根據(jù)微型計算機(jī)的開關(guān)控制信號利用三端雙向可控硅開關(guān)元件中斷AC電源，將沖程電壓施加于線性壓縮機(jī)，并控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的利用模式識別來控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的方法和設(shè)備，能夠考慮到由非線性造成的誤差進(jìn)行活塞的TDC控制，而且，檢測輸入電流和位移之間的模式以檢測由機(jī)械特征造成的非線性特征，并利用該檢測的模式控制沖程，能夠提高線性壓縮機(jī)的運(yùn)行效率。
權(quán)利要求
1.一種用于控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的設(shè)備，包括電流檢測單元，用于檢測施加于線性壓縮機(jī)的電流；電壓檢測單元，用于檢測在線性壓縮機(jī)中產(chǎn)生的電壓；位移計算單元，用于通過輸入在電流檢測單元中檢測的電流和在電壓檢測單元中檢測的電壓計算位移；模式識別單元，其輸入有從位移計算單元輸出的位移和從電流檢測單元輸出的電流，并利用對應(yīng)于位移和電流的軌跡來檢測模式；沖程控制單元，其輸入有來自模式識別單元的模式，并根據(jù)輸入的模式輸出開關(guān)控制信號；以及電氣電路單元，其輸入有從沖程控制單元輸出的開關(guān)控制信號，并向線性壓縮機(jī)輸出確定的電壓。
2.如權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，還包括沖程輸入單元，用于輸出由用戶輸入的確定的沖程基準(zhǔn)值。
3.如權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其中線性壓縮機(jī)根據(jù)沖程電壓利用活塞的線性運(yùn)動來改變沖程以調(diào)節(jié)制冷量。
4.如權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其中模式識別單元通過檢測在利用電流和位移構(gòu)建的多個區(qū)格中哪一個區(qū)格包括對應(yīng)于該電流和位移的軌跡來識別模式。
5.如權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其中沖程控制單元包括模式存儲ROM，用于預(yù)先存儲當(dāng)TDC是‘0’時對應(yīng)于電流和位移的基準(zhǔn)模式；以及微型計算機(jī)，其輸入有模式存儲ROM的基準(zhǔn)模式和從模式識別單元輸出的一個確定模式，將它們進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果輸出開關(guān)控制信號。
6.如權(quán)利要求
5所述的設(shè)備，其中，微型計算機(jī)改變輸出的開關(guān)控制信號的占空比，直至TDC為‘0’的基準(zhǔn)模式與從模式識別單元輸出的一個確定模式相互一致為止，并通過保持基準(zhǔn)模式與該確定的模式相互一致的點(diǎn)上的開關(guān)控制信號來控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行。
7.如權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其中電氣電路單元包括三端雙向可控硅開關(guān)元件，該元件輸入有從沖程控制單元輸出的開關(guān)控制信號，中斷AC(交流)電源，并將沖程電壓施加于線性壓縮機(jī)。
8.如權(quán)利要求
7所述的設(shè)備，其中沖程電壓通過根據(jù)微型計算機(jī)的開關(guān)控制信號來改變?nèi)穗p向可控硅開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)閉周期而得到控制。
9.一種用于控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的方法，包括輸出由用戶輸入的沖程基準(zhǔn)值；檢測在根據(jù)沖程電壓運(yùn)行線性壓縮機(jī)時產(chǎn)生的電流和電壓；利用檢測的電流和電壓來計算位移并將其輸出；利用計算的位移和對應(yīng)于檢測的電流的軌跡來檢測模式；輸入檢測的模式并輸出當(dāng)在比較過程中輸入的模式與基準(zhǔn)模式相互一致時的開關(guān)控制信號；在開關(guān)控制信號輸出步驟中，在比較過程中當(dāng)檢測的模式與基準(zhǔn)模式相互不一致時改變開關(guān)控制信號的占空比；以及根據(jù)開關(guān)控制信號利用三端雙向可控硅開關(guān)元件中斷AC電源，以便通過將沖程電壓施加于線性壓縮機(jī)來操作線性壓縮機(jī)。
10.如權(quán)利要求
9所述的方法，其中，在開關(guān)控制信號輸出步驟中，基準(zhǔn)模式是有關(guān)對應(yīng)于當(dāng)TDC為‘0’時的電流和位移的軌跡的模式。
11.如權(quán)利要求
9所述的方法，其中，在壓縮機(jī)操作步驟中，開關(guān)控制信號通過輸出當(dāng)基準(zhǔn)模式的TDC為‘0’時的開關(guān)控制信號來控制三端雙向可控硅開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)閉周期。
專利摘要
在一種利用模式識別來控制線性壓縮機(jī)的運(yùn)行的設(shè)備和方法中，該設(shè)備包括位移計算單元，用于通過輸入在電流檢測單元中檢測的電流和在電壓檢測單元中檢測的電壓計算位移；模式識別單元，其輸入有從位移計算單元輸出的位移和從電流檢測單元輸出的電流，并利用對應(yīng)于位移和電流的軌跡來檢測模式；沖程控制單元，其輸入有來自模式識別單元的模式，并根據(jù)輸入的模式輸出開關(guān)控制信號；以及電氣電路單元，其輸入有從沖程控制單元輸出的開關(guān)控制信號，并向線性壓縮機(jī)輸出確定的電壓，由此可以考慮到由非線性特征造成的誤差執(zhí)行活塞的TDC控制，提高線性壓縮機(jī)的運(yùn)行效率，并具有寬而精確的控制區(qū)域。
文檔編號F04B35/04GKCN1175186SQ01142446
公開日2004年11月10日 申請日期2001年11月28日
發(fā)明者樸埈亨, 黃仁永, 樸鎮(zhèn)求, 金亮圭, 金世榮, 樸 亨 申請人:Lg電子株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan