專利名稱：利用模式識(shí)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(shí)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(shí)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(duì)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(shí)，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(dòng)活塞來對(duì)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(shí)，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(duì)可變制冷量控制是有利的。
然而，因?yàn)橥鶑?fù)式壓縮機(jī)通過將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)來壓縮蒸汽，所以就將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)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(shí)帶(timing belt)等，是必需的。結(jié)果，因?yàn)橛赊D(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(dòng)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(jiǎn)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(shí)，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(duì)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(dòng)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(cè)單元5，用于根據(jù)沖程的變化檢測(cè)施加于線性壓縮機(jī)3的電流；電壓檢測(cè)單元7，用于根據(jù)沖程的變化檢測(cè)在線性壓縮機(jī)3中產(chǎn)生的電壓；微型計(jì)算機(jī)9，用于利用從電流檢測(cè)單元5和電壓檢測(cè)單元7檢測(cè)的電流和電壓來計(jì)算沖程，并通過將計(jì)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(hào)；以及電氣電路單元1，用于根據(jù)輸出的開關(guān)控制信號(hào)中斷AC電源并將沖程電壓施加于線性壓縮機(jī)。
以下將對(duì)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(dòng)，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(dòng)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(shí)，電流檢測(cè)單元5和電壓檢測(cè)單元7檢測(cè)在線性壓縮機(jī)3中產(chǎn)生的電壓和電流，而且微型計(jì)算機(jī)9通過利用檢測(cè)的電壓和電流計(jì)算沖程。
另外，當(dāng)計(jì)算的沖程小于沖程基準(zhǔn)值時(shí)，微型計(jì)算機(jī)9通過輸出延長(zhǎng)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(hào)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(jì)算的沖程大于沖程基準(zhǔn)值時(shí)，微型計(jì)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(hào)，因此施加于線性壓縮機(jī)3的沖程值減少。
但是，因?yàn)槌Ｒ?guī)的設(shè)備在機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(shí)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(shí)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(cè)單元20，用于檢測(cè)施加于線性壓縮機(jī)的電流；電壓檢測(cè)單元30，用于檢測(cè)在線性壓縮機(jī)中產(chǎn)生的電壓；位移計(jì)算單元40，用于通過輸入在電流檢測(cè)單元中檢測(cè)的電流和在電壓檢測(cè)單元中檢測(cè)的電壓計(jì)算位移；模式識(shí)別單元50，其輸入有從位移計(jì)算單元輸出的位移和從電流檢測(cè)單元輸出的電流，并通過利用對(duì)應(yīng)于位移和電流的軌跡來檢測(cè)模式；沖程控制單元60，其輸入有來自模式識(shí)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(hào)；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(hào)，并向線性壓縮機(jī)11輸出確定的電壓。
為了實(shí)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(cè)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(cè)的電流和電壓來計(jì)算并輸出位移；通過利用對(duì)應(yīng)于計(jì)算的位移和檢測(cè)的電流的軌跡來檢測(cè)模式；將檢測(cè)的模式與基準(zhǔn)模式進(jìn)行比較，并當(dāng)它們彼此一致時(shí)輸出開關(guān)控制信號(hào)；以及根據(jù)開關(guān)控制信號(hào)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(hào)的占空比增加對(duì)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(shí)施例方式
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(cè)單元20，用于檢測(cè)施加于線性壓縮機(jī)的電流；電壓檢測(cè)單元30，用于檢測(cè)在線性壓縮機(jī)中產(chǎn)生的電壓；位移計(jì)算單元40，用于通過輸入在電流檢測(cè)單元中檢測(cè)的電流和在電壓檢測(cè)單元中檢測(cè)的電壓來計(jì)算位移；模式識(shí)別單元50，其輸入有從位移計(jì)算單元輸出的位移和從電流檢測(cè)單元輸出的電流，并通過利用對(duì)應(yīng)于位移和電流的軌跡來檢測(cè)模式；沖程控制單元60，其輸入有來自模式識(shí)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(hào)；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(hào)，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(chǔ)ROM 61，用于預(yù)先存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于當(dāng)TDC是‘0’時(shí)的電流和位移的基準(zhǔn)模式，以及微型計(jì)算機(jī)62，其輸入有模式存儲(chǔ)ROM61的基準(zhǔn)模式和從模式識(shí)別單元50輸出的一個(gè)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(hào)；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(hào)，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(shí)別單元51通過檢測(cè)在利用電流和位移構(gòu)建的多個(gè)區(qū)格中哪一個(gè)區(qū)格(cell)包括對(duì)應(yīng)于該電流和位移的軌跡來檢測(cè)模式，沖程控制單元60通過將檢測(cè)的模式與從模式存儲(chǔ)ROM 61輸出的基準(zhǔn)模式進(jìn)行比較來輸出開關(guān)控制信號(hào)，而且線性壓縮機(jī)11根據(jù)對(duì)應(yīng)于開關(guān)控制信號(hào)的沖程電壓隨著活塞的線性運(yùn)動(dòng)來改變沖程以調(diào)節(jié)制冷量。
下面將對(duì)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(dòng)，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(jì)算機(jī)62的開關(guān)控制信號(hào)延長(zhǎng)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(cè)單元20和電壓檢測(cè)單元30分別檢測(cè)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(jì)算單元40，由此位移計(jì)算單元40通過利用在電壓檢測(cè)單元30中檢測(cè)的電壓和在電流檢測(cè)單元20中檢測(cè)的電流來計(jì)算位移，并將其輸出。
這里，模式識(shí)別單元50通過輸入位移計(jì)算單元40的位移和電流檢測(cè)單元20的電流來將對(duì)應(yīng)于電流和位移的圖形的軌跡識(shí)別為模式。更具體地說，通過構(gòu)建多個(gè)區(qū)格，模式識(shí)別單元50檢測(cè)哪一個(gè)區(qū)格包括對(duì)應(yīng)于電流和位移的軌跡。這里，模式存儲(chǔ)ROM預(yù)先存儲(chǔ)當(dāng)TDC為‘0’時(shí)的電流和作為基準(zhǔn)模式的有關(guān)對(duì)應(yīng)于位移的軌跡的模式。
然后，微型計(jì)算機(jī)62被輸入模式存儲(chǔ)ROM 61的基準(zhǔn)模式以及從模式識(shí)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(hào)，而線性壓縮機(jī)11根據(jù)對(duì)應(yīng)于開關(guān)控制信號(hào)的沖程電壓隨著活塞的線性運(yùn)動(dòng)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(hào)的占空比增加對(duì)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(shí)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(shí)消耗的電流來計(jì)算位移，可以獲得相對(duì)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(hào)增加時(shí)，變化的軌跡可以得到并識(shí)別為模式，當(dāng)該模式與TDC為‘0’的基準(zhǔn)模式相互一致時(shí)，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(hào)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(cè)在線性壓縮機(jī)11根據(jù)沖程電壓運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電流和電壓；如步驟ST30所示，利用檢測(cè)的電流和電壓來計(jì)算位移并將其輸出；如步驟ST40所示，利用計(jì)算的位移和對(duì)應(yīng)于檢測(cè)的電流的軌跡來檢測(cè)模式；如步驟ST50-ST60所示，在比較過程中當(dāng)檢測(cè)的模式與基準(zhǔn)模式相互一致時(shí)保持并輸出開關(guān)控制信號(hào)；如步驟ST90所示，在比較過程中當(dāng)檢測(cè)的模式和基準(zhǔn)模式相互不一致時(shí)增加開關(guān)控制信號(hào)的占空比；以及如步驟ST70-ST80所示，根據(jù)開關(guān)控制信號(hào)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(jì)算機(jī)62增加開關(guān)控制信號(hào)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(shí)的基準(zhǔn)模式與從模式識(shí)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(shí)，微型計(jì)算機(jī)62保持在該點(diǎn)的開關(guān)控制信號(hào)并將其輸出。由此，電氣電路單元10根據(jù)微型計(jì)算機(jī)的開關(guān)控制信號(hào)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(shí)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(cè)輸入電流和位移之間的模式以檢測(cè)由機(jī)械特征造成的非線性特征，并利用該檢測(cè)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(cè)單元，用于檢測(cè)施加于線性壓縮機(jī)的電流；電壓檢測(cè)單元，用于檢測(cè)在線性壓縮機(jī)中產(chǎn)生的電壓；位移計(jì)算單元，用于通過輸入在電流檢測(cè)單元中檢測(cè)的電流和在電壓檢測(cè)單元中檢測(cè)的電壓計(jì)算位移；模式識(shí)別單元，其輸入有從位移計(jì)算單元輸出的位移和從電流檢測(cè)單元輸出的電流，并利用對(duì)應(yīng)于位移和電流的軌跡來檢測(cè)模式；沖程控制單元，其輸入有來自模式識(shí)別單元的模式，并根據(jù)輸入的模式輸出開關(guān)控制信號(hào)；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(hào)，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(dòng)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(shí)別單元通過檢測(cè)在利用電流和位移構(gòu)建的多個(gè)區(qū)格中哪一個(gè)區(qū)格包括對(duì)應(yīng)于該電流和位移的軌跡來識(shí)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(chǔ)ROM，用于預(yù)先存儲(chǔ)當(dāng)TDC是‘0’時(shí)對(duì)應(yīng)于電流和位移的基準(zhǔn)模式；以及微型計(jì)算機(jī)，其輸入有模式存儲(chǔ)ROM的基準(zhǔn)模式和從模式識(shí)別單元輸出的一個(gè)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(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，微型計(jì)算機(jī)改變輸出的開關(guān)控制信號(hào)的占空比，直至TDC為‘0’的基準(zhǔn)模式與從模式識(shí)別單元輸出的一個(gè)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(hào)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(hào)，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(jì)算機(jī)的開關(guān)控制信號(hào)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(cè)在根據(jù)沖程電壓運(yùn)行線性壓縮機(jī)時(shí)產(chǎn)生的電流和電壓；利用檢測(cè)的電流和電壓來計(jì)算位移并將其輸出；利用計(jì)算的位移和對(duì)應(yīng)于檢測(cè)的電流的軌跡來檢測(cè)模式；輸入檢測(cè)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(shí)的開關(guān)控制信號(hào)；以及根據(jù)開關(guān)控制信號(hào)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，還包括在開關(guān)控制信號(hào)輸出步驟中，在比較過程中當(dāng)檢測(cè)的模式與基準(zhǔn)模式相互不一致時(shí)改變開關(guān)控制信號(hào)的占空比。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在開關(guān)控制信號(hào)輸出步驟中，基準(zhǔn)模式是有關(guān)對(duì)應(yīng)于當(dāng)TDC為‘0’時(shí)的電流和位移的軌跡的模式。
12.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(hào)通過輸出當(dāng)基準(zhǔn)模式的TDC為‘0’時(shí)的開關(guān)控制信號(hào)來控制三端雙向可控硅開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)閉周期。
全文摘要
在一種利用模式識(shí)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(jì)算單元,用于通過輸入在電流檢測(cè)單元中檢測(cè)的電流和在電壓檢測(cè)單元中檢測(cè)的電壓計(jì)算位移;模式識(shí)別單元,其輸入有從位移計(jì)算單元輸出的位移和從電流檢測(cè)單元輸出的電流,并利用對(duì)應(yīng)于位移和電流的軌跡來檢測(cè)模式;沖程控制單元,其輸入有來自模式識(shí)別單元的模式,并根據(jù)輸入的模式輸出開關(guān)控制信號(hào);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(hào),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(hào)F04B35/00GK1356471SQ0114244
公開日2002年7月3日 申請(qǐng)日期2001年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月29日
發(fā)明者樸埈亨, 黃仁永, 樸鎮(zhèn)求, 金亮圭, 金世榮 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社