專利名稱：控制壓縮機運行的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種往復(fù)式壓縮機，更具體地涉及一種用于控制安裝在制冷器中的往復(fù)式壓縮機的運行的裝置和方法。
背景技術(shù)：
通常，由于在將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成往復(fù)運動時，取消了曲軸的使用，往復(fù)式電動壓縮機具有較低的摩擦損失，因而往復(fù)式電動壓縮機在壓縮效率方面優(yōu)于普通的壓縮機。
當(dāng)往復(fù)式壓縮機用于制冷器或空調(diào)時，通過根據(jù)輸入到往復(fù)式壓縮機的電源電壓的變化值來選擇往復(fù)式壓縮機的電動機的繞組線圈并將電力施加到該選定的繞組線圈，壓縮機的行程可以被恒定地保持?，F(xiàn)在將參考圖1來描述傳統(tǒng)技術(shù)的往復(fù)式壓縮機。
圖1是一個簡圖，示出了用來控制安裝在制冷器中的往復(fù)式壓縮機的運行的裝置的結(jié)構(gòu)。
如其中所示，用于控制往復(fù)式壓縮機運行的裝置包括一個控制單元(未示出)，其檢測制冷器中的溫度，基于檢測到的溫度將電力施加到壓縮機的電動機，和根據(jù)施加到電動機的電壓值輸出一個控制信號；一個切換單元11，其根據(jù)控制單元的控制信號選擇高模式、標(biāo)準(zhǔn)模式和低模式中的一個；一個正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC thermistor)12，其電連接到電動機并切斷往復(fù)式壓縮機在早期階段起動時產(chǎn)生的過電流，以防止往復(fù)式壓縮機損壞；一個串聯(lián)到正溫度系數(shù)熱敏電阻12的電抗器(reactor)13；和一個并聯(lián)地電連接到正溫度系數(shù)熱敏電阻12和電抗器的電容器(C1)。電容器(C1)補償電動機中的線圈繞組的電感，即，由于線圈的電感被電容器(C1)補償，所以即使在低的輸入電壓的情況下也產(chǎn)生一個足夠的行程。這里，行程的意思是往復(fù)式壓縮機的活塞在往復(fù)運動時移動的距離。
在下文中，將對用于控制安裝在制冷器中的往復(fù)式壓縮機運行的裝置的工作過程進行描述。
首先，控制單元(未示出)檢測制冷器中的溫度，當(dāng)檢測到的制冷器的溫度低于使用者設(shè)定的溫度時，通過斷開制冷器的主繼電器(未示出)來切斷施加到壓縮機的電動機的電力，以便切斷提供給制冷器的冷空氣。
相反，當(dāng)制冷器中的溫度高于使用者設(shè)定的溫度時，控制單元通過接通制冷器的主繼電器(未示出)將電力施加到壓縮機的電動機，以便將冷空氣提供到制冷器中。這里，控制單元根據(jù)施加到壓縮機的電動機上的電源電壓(Vac)的變化值來控制繼電器，以改變電動機的電壓模式(運行模式)。
例如，當(dāng)提供給往復(fù)式壓縮機的電源電壓(Vac)與參考電壓(例如220伏)相同時，控制單元輸出一個控制信號以將裝在往復(fù)式壓縮機中的電動機的電壓模式轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)模式，當(dāng)提供給往復(fù)式壓縮機的電源電壓超過參考電壓(例如超過220伏)時，控制單元輸出一個控制信號以將裝在往復(fù)式壓縮機中的電動機的電壓模式轉(zhuǎn)變成高模式，當(dāng)提供給往復(fù)式壓縮機的電壓低于參考電壓(例如低于220伏)時，控制單元輸出一個控制信號以將裝在往復(fù)式壓縮機中的電動機的電壓模式轉(zhuǎn)變成低模式。這里，電壓模式是用于保護電動機不會過壓和穩(wěn)定地驅(qū)動電動機的操作模式，更確切地說，電壓模式是用來選擇電動機的其中一個定子線圈的模式，電動機定子線圈被分成第一線圈(L1)(高模式)、第二線圈(L2)(標(biāo)準(zhǔn)模式)和第三線圈(L3)(低模式)。
此后，切換單元11根據(jù)控制單元的控制信號選擇電動機的高模式、標(biāo)準(zhǔn)模式和低模式中的其中之一。
在將電力提供給壓縮機的電動機的早期階段，為了防止往復(fù)式壓縮機受到過電流的損害，正溫度系數(shù)熱敏電阻12在起動壓縮機的早期階段切斷施加到壓縮機的電動機的過電流，從而保護壓縮機不會過載。這里，過電流的意思是超過壓縮機的電動機所允許的參考電流值的電流。另外，當(dāng)正溫度系數(shù)熱敏電阻12的自阻被施加到壓縮機的電動機的電流增大時，正溫度系數(shù)熱敏電阻12被斷開，此時，電流僅僅通過電容器(C1)施加到電動機。
在下文中，將參考圖2在電流僅僅通過電容器(C1)施加到電動機時對壓縮機的行程范圍進行描述。
圖2是表示在電流僅僅通過電容器(C1)施加到電動機時，壓縮機行程范圍的圖示。
如圖2中所示，不管電動機的電壓模式(高模式、標(biāo)準(zhǔn)模式、低模式)，當(dāng)電流通過一個電容器(C1)施加到電動機時，根據(jù)電壓模式的每個電感(L1，L2，L3)和電容器(C1)都具有相關(guān)性，因而由于制冷器周圍的溫度變化導(dǎo)致的負(fù)荷變化使行程的變化發(fā)生。例如，當(dāng)電壓模式是高模式，制冷器周圍的溫度低(當(dāng)冷卻負(fù)荷低時)時，由于L1和C1的相關(guān)性而使得過行程(overstroke)發(fā)生。這里，過行程意思是壓縮機的活塞和排出閥彼此碰撞，由于該碰撞，往復(fù)式壓縮機受到破壞，并且往復(fù)式壓縮機的噪聲增大。
相反，不管電動機的電壓模式(高模式，標(biāo)準(zhǔn)模式，低模式)，當(dāng)電流通過電容器(C1)施加到電動機時，如果電壓模式是高模式，并且制冷器周圍的溫度高(如果冷卻負(fù)荷高)，則由于L1和C1的相關(guān)性而使得欠行程(under stroke)發(fā)生。這里，欠行程是指少于所希望的往復(fù)式壓縮機的行程。
如到目前為止所述的，根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)來控制往復(fù)式壓縮機的運行的裝置是不利的，因為當(dāng)裝在制冷器的壓縮機中的電動機的電壓模式是高模式(L1)時，根據(jù)制冷器周圍的溫度會發(fā)生過行程或欠行程。
在2003年11月11日授權(quán)的美國專利6,644,943中披露了一種不同的傳統(tǒng)技術(shù)的往復(fù)式壓縮機。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供一種控制壓縮機的運行的裝置和方法，其能根據(jù)施加到壓縮機的電動機上的電源電壓的變化值，通過改變連接到電動機的電容器的電容量來防止壓縮機的欠行程或過行程。
為了實現(xiàn)這些和其它優(yōu)點以及合乎本發(fā)明的目的，如同在此實施的和廣泛描述的，本發(fā)明提供了一種控制往復(fù)式壓縮機的運行的裝置，包括一個控制單元，其根據(jù)施加到壓縮機的電動機上的電源電壓的變化值輸出一個選擇信號；連接到所述電動機的電容器；和一個切換單元，其基于所述選擇信號選擇性地改變電容器的電容量。
為了實現(xiàn)這些和其它優(yōu)點以及合乎本發(fā)明的目的，如同在此實施的和廣泛描述的，本發(fā)明提供了一種控制壓縮機的運行的裝置，包括一個控制單元，其根據(jù)施加到壓縮機的電動機上的電源電壓的變化值輸出一個選擇信號，該壓縮機裝在一個制冷器中；一個串聯(lián)連接到所述電動機的第一電容器；一個第二電容器；和一個切換單元，其基于所述選擇信號選擇性地將所述第二電容器并聯(lián)連接到第一電容器。
為了實現(xiàn)這些和其它優(yōu)點以及合乎本發(fā)明的目的，如同在此實施的和廣泛描述的，本發(fā)明還提供了一種控制壓縮機的運行的方法，包括根據(jù)施加到壓縮機的電動機上的電源電壓的變化值輸出一個選擇信號；和基于所述選擇信號選擇性地改變連接到所述電動機的電容器的電容量。
從下面結(jié)合附圖進行的對本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它目標(biāo)、特征、方面和優(yōu)點將變得更加明顯。


附圖提供對本發(fā)明的進一步理解并結(jié)合到說明書中構(gòu)成說明書的一個單元，其示出了本發(fā)明的實施方式并與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。圖中圖1是一個方塊圖，表示一個用于控制安裝在制冷器中的往復(fù)式壓縮機的運行的裝置的結(jié)構(gòu)；圖2是表示在電流僅僅通過電容器(C1)施加到電動機時的壓縮機的行程范圍的示意圖；圖3是一個方塊圖，表示一個根據(jù)本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)，該裝置用于控制安裝在制冷器中的往復(fù)式壓縮機的運行；圖4是一個根據(jù)本發(fā)明的方法的工作流程圖，該方法用來控制裝在制冷器中的往復(fù)式壓縮機的運行；圖5是表示壓縮機在電流通過第一電容器(C1)和第二電容器(C2)施加到電動機時的行程范圍的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考圖3-5對用于控制壓縮機運行的裝置和方法的優(yōu)選實施方式進行詳細(xì)描述，該裝置和方法能根據(jù)施加到安裝在制冷器中的壓縮機電動機上的電源電壓的變化值，通過改變連接到電動機的電容器的電容量來防止壓縮機的欠行程和過行程。
圖3是一個簡圖，表示一個根據(jù)本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)，該裝置控制安裝在制冷器中的往復(fù)式壓縮機的運行。
如其中所示，一個根據(jù)本發(fā)明的控制往復(fù)式壓縮機的運行的裝置包括一個第一電容器(C1)，其電連接到往復(fù)式壓縮機的電動機，并以纏繞在該電動機上的線圈的電感被補償?shù)姆绞讲僮鲏嚎s機的電動機；一個第二電容器(C2)，其可選擇地并聯(lián)連接到第一電容器(C1)，并以纏繞在該電動機上的線圈的電感被補償?shù)姆绞讲僮鲏嚎s機的電動機；一個控制單元(未示出)，其根據(jù)施加到電動機上的電源電壓(Vac)的變化值輸出一個用于改變電動機的電壓模式的切換控制信號，和輸出一個選擇信號，用來選擇第一電容器或既選擇第一電容器又選擇第二電容器；一個第一切換單元11，其基于控制單元的切換控制信號改變電動機的電壓模式；一個第二切換單元21，其基于選擇信號將第二電容器并聯(lián)連接到第一電容器(C1)并改變電容量；一個PTC熱敏電阻(正溫度系數(shù)熱敏電阻)12，其并聯(lián)連接到第一電容器(C1)和第二電容器(C2)，并切斷在早期階段將電力施加到電動機時產(chǎn)生的過電流；和一個電抗器13，其串聯(lián)連接到PTC熱敏電阻12，并切斷在早期階段將電力施加到電動機時產(chǎn)生的沖擊電流。這里，電抗器13不是必需的元件，其可以被安裝以便切斷在早期階段將電力施加到電動機時產(chǎn)生的沖擊電流，也可以不安裝。這里，過電流的意思是超過往復(fù)式壓縮機的電動機允許的參考電流值的電流，而沖擊電流的意思是超過電動機允許的參考電流值的電流的最大電流。另外，將省略關(guān)于電抗器和PTC熱敏電阻12的操作說明，其與傳統(tǒng)技術(shù)相同。
在下文中，將對用于控制往復(fù)式壓縮機的運行的裝置的工作過程進行詳細(xì)描述，壓縮機裝在制冷器中。
首先，控制單元檢測制冷器中的溫度，如果檢測到的制冷器中的溫度低于使用者設(shè)定的溫度，為了切斷提供到制冷器中的冷空氣，控制單元斷開制冷器的主繼電器(未示出)，從而切斷施加到壓縮機的電動機的電力。
相反，如果制冷器中的溫度高于使用者設(shè)定的溫度，為了將冷空氣提供到制冷器中，控制單元接通制冷器的主繼電器(未示出)，從而將電力施加到壓縮機的電動機。這里，控制單元根據(jù)施加到壓縮機的電動機上的電源電壓(Vac)的變化值來控制第一切換單元11，從而控制壓縮機的電壓模式(運行模式)。
例如，當(dāng)提供給往復(fù)式壓縮機的電動機的電源電壓(Vac)與參考值(例如220伏)相同時，控制單元就輸出一個用來將裝在往復(fù)式壓縮機中的電動機的電壓模式轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)模式的切換控制信號。當(dāng)提供給往復(fù)式壓縮機的電動機的電源電壓超過參考電壓(例如超過220伏)時，控制單元就輸出一個用來將裝在往復(fù)式壓縮機中的電動機的電壓模式轉(zhuǎn)變成高模式的切換控制信號。當(dāng)提供給往復(fù)式壓縮機的電動機的電源電壓低于參考電壓(例如低于220伏)時，控制單元就輸出一個用來將裝在往復(fù)式壓縮機中的電動機的電壓模式轉(zhuǎn)變成低模式的切換控制信號。這里，電壓模式是用于保護電動機不會過壓和穩(wěn)定地驅(qū)動電動機的模式，更確切地說，電動機定子線圈根據(jù)輸入電壓被分成第一線圈(L1)(高模式)、第二線圈(標(biāo)準(zhǔn)模式)和第三線圈(L3)(低模式)，電壓模式是用來選擇上述其中之一的定子線圈的模式。
因而，控制單元產(chǎn)生一個切換控制信號并將產(chǎn)生的切換控制信號輸出到第一切換單元11，該切換控制信號是用于根據(jù)提供給往復(fù)式壓縮機的電動機的電源電壓的變化值，改變安裝在往復(fù)式壓縮機中的電動機的電壓模式。
根據(jù)控制單元的切換控制信號，第一切換單元11將電動機的電壓模式轉(zhuǎn)變成高模式、標(biāo)準(zhǔn)模式和低模式中的一種。
此后，當(dāng)電動機的電壓模式是標(biāo)準(zhǔn)模式或低模式時，控制單元控制第二切換單元21以斷開并聯(lián)連接到第一電容器(C1)的第二電容器(C2)，而當(dāng)電壓模式是高模式時，控制單元輸出一個將第一電容器(C1)和第二電容器(C2)并聯(lián)連接的選擇信號到第二切換單元21。
第二切換單元21基于選擇信號接通或斷開第二電容器，即，如果接收到選擇信號，則第二切換單元21并聯(lián)連接第一電容器(C1)和第二電容器(C2)，但如果沒有接收到選擇信號，則并聯(lián)連接到第一電容器(C1)的第二電容器(C2)被斷開，從而改變電容量。
在下文中，將參考圖4對控制第一電容器(C1)和第二電容器(C2)的方法進行詳細(xì)描述。
圖4是一個根據(jù)本發(fā)明的方法的工作流程圖，該方法用來控制裝在制冷器中的往復(fù)式壓縮機的運行。
如其中所示，控制裝在制冷器中的往復(fù)式壓縮機運行的方法包括檢測施加到壓縮機的電動機上的電源電壓并將檢測到的電源電壓與預(yù)設(shè)的參考值進行比較；和當(dāng)電源電壓小于預(yù)設(shè)的參考電壓時，通過第一電容器(C1)操作壓縮機的電動機，而當(dāng)電源電壓大于預(yù)設(shè)的參考電壓時，通過第一電容器(C1)和第二電容器(C2)操作壓縮機的電動機。
首先，控制單元檢測將被施加到壓縮機的電動機的電源電壓，并比較檢測到的電源電壓和預(yù)設(shè)的參考電壓(S1)。
當(dāng)電源電壓大于預(yù)設(shè)的參考電壓時，控制單元輸出一個選擇信號到第二切換單元21，用以將第一電容器(C1)和第二電容器(C2)并聯(lián)連接。這里，第二切換單元21基于選擇信號將第二電容器(C2)連接到第一電容器(C1)。此時，電流通過并聯(lián)連接的第一電容器(C1)和第二電容器(C2)施加到電動機(S2，S3)。
相反，當(dāng)電源電壓小于預(yù)設(shè)的參考電壓時，控制單元斷開并聯(lián)連接到第一電容器(C1)的第二電容器(C2)，所以電流僅僅通過第一電容器(C1)施加到電動機(S2，S4)。
因而，在本發(fā)明中，當(dāng)壓縮機行程由于制冷器周圍的溫度變化所導(dǎo)致的冷卻負(fù)荷的變化而改變時，即，當(dāng)冷卻負(fù)荷低時(當(dāng)制冷器周圍的溫度低時)或當(dāng)冷卻負(fù)荷高時(當(dāng)制冷器周圍的溫度高時)，連接到電動機的電容器的電容量根據(jù)施加到電動機上的電源電壓的變化值而變化，所以如圖5中所示，欠行程或過行程顯著減少。
在下文中，將參考圖5的圖表對壓縮機活塞在電流僅僅通過第一電容器施加到電動機時的行程范圍和壓縮機活塞在電流通過第一電容器(C1)和第二電容器(C2)施加到電動機時的行程范圍進行描述，圖5表示欠行程或過行程顯著減少。
圖5是表示壓縮機活塞在電流通過第一電容器(C1)和第二電容器(C2)施加到電動機時的行程區(qū)域的圖。
如圖5中所示，當(dāng)電流根據(jù)電動機的電壓模式(高模式、標(biāo)準(zhǔn)模式、低模式)通過一個電容器(C1)或兩個電容器(C1，C2)施加到電動機時，由下面的表達式1，過行程或欠行程在電壓模式是高模式、標(biāo)準(zhǔn)模式或低模式時顯著減少。
ωL1＞1/(ω(C1+C2))，ωL2＞1/(ωC1)，ωL3＞1/(ωC1)……表達式1
這里，ω是角頻率，L1、L2和L3是電動機的電感，而C1和C2是電容量。
例如，當(dāng)電壓模式是高模式、并且冷卻負(fù)荷較低時，由于L1和C1+C2的相關(guān)性，過行程顯著較少。這里，過行程意思是壓縮機的活塞和排出閥彼此碰撞。
另外，當(dāng)電壓模式是高模式，并且冷卻負(fù)荷較高時，由于L1和C1+C2的相關(guān)性，欠行程顯著減少。這里，欠行程是指少于所希望的往復(fù)式壓縮機的行程。
如到目前為止所述的，本發(fā)明的有益效果是，不論冷卻負(fù)荷的大小，根據(jù)施加到電動機的電源電壓的變化值，通過改變連接到電動機的電容器的電容量，來防止壓縮機的欠行程或過行程。
由于在不背離其精神或本質(zhì)特性的情況下，本發(fā)明能以幾種方式實施，所以還應(yīng)該了解，除非另外說明，否則上述實施方式不受前述說明書的任何細(xì)節(jié)的限制，而應(yīng)該在其精神和范圍內(nèi)廣義地解釋，其精神和范圍在所附的權(quán)利要求中限定，因而所有落入權(quán)利要求的范圍和界限內(nèi)的變化和改變或這些范圍和界限的等價方案都被認(rèn)為包含在所附的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種用于控制往復(fù)式壓縮機的運行的裝置，包括一個控制單元，其根據(jù)施加到壓縮機的電動機上的電源電壓的變化值輸出一個選擇信號；連接到所述電動機的電容器；和一個切換單元，其基于該選擇信號選擇性地改變該電容器的電容量。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中當(dāng)施加到所述壓縮機的電動機上的電源電壓超過一參考電壓時，所述控制單元輸出該選擇信號。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中連接到該電動機的該電容器包括第一電容器和第二電容器，其中該第一電容器串聯(lián)連接到該電動機，而該第二電容器選擇性地并聯(lián)連接到該第一電容器。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中當(dāng)接收到所述選擇信號時，所述切換單元將該第二電容器并聯(lián)連接到該第一電容器。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中當(dāng)施加到該壓縮機的電動機上的電源電壓等于或低于參考電壓時，所述切換單元斷開并聯(lián)連接到該第一電容器的該第二電容器。
6.一種控制壓縮機的運行的裝置，包括一個控制單元，其根據(jù)施加到壓縮機的電動機上的電源電壓的變化值輸出一個選擇信號，該壓縮機裝在一個制冷器中；一個串聯(lián)連接到所述電動機的第一電容器；一個第二電容器；和一個切換單元，其基于所述選擇信號選擇性地將所述第二電容器并聯(lián)連接到所述第一電容器。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中當(dāng)所述電源電壓超過一個預(yù)設(shè)的參考電壓時，所述控制單元輸出該選擇信號。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中當(dāng)施加到壓縮機的電動機上的電源電壓等于或低于所述預(yù)設(shè)的參考電壓時，所述切換單元斷開并聯(lián)連接到該第一電容器的該第二電容器。
9.一種控制壓縮機運行的方法，包括根據(jù)施加到壓縮機的電動機上的電源電壓的變化值輸出一個選擇信號；和基于所述選擇信號，選擇性地改變連接到所述電動機的電容器的電容量。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述電容器彼此并聯(lián)連接。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中當(dāng)該電源電壓超過一參考電壓時，所述電容器彼此并聯(lián)連接。
12.一種控制壓縮機的運行的裝置，包括一個切換單元，其根據(jù)施加到壓縮機的電動機上的電源電壓的變化值，選擇性地切換連接到所述電動機的電容器。
全文摘要
一種控制壓縮機的運行的裝置和方法，其能防止由于施加到壓縮機的電動機上的電源電壓的變化值導(dǎo)致的壓縮機的欠行程或過行程，該裝置包括一個控制單元，其根據(jù)施加到壓縮機的電動機上的電源電壓的變化值輸出一個選擇信號；連接到所述電動機的電容器；和一個切換單元，其基于所述選擇信號選擇性地改變電容器的電容量。
文檔編號H02P29/00GK1657777SQ20041005664
公開日2005年8月24日 申請日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者洪彥杓, 樸景培, 崔基哲, 奇成鉉, 郭泰熹, 許鐘泰, 金鏞洙 申請人:Lg電子株式會社