[发明专利]控制往复式压缩机操作的装置和方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种控制往复式压缩机操作的装置和方法，它是通过输入一定的冲程指令值来操纵压缩机。更具体而言，涉及这样一种控制往复式压缩机操作的装置和方法，它通过检测电流和电压的相位差并检测电流和速度的相位差以及利用相位差的拐点来稳定地操作往复式压缩机。

现有技术说明

通常，为了使在蒸发器蒸发的制冷剂蒸气容易冷凝，压缩机用来增压制冷剂蒸气(压缩制冷剂蒸气)。通过压缩机的工作，经过制冷剂在制冷装置内循环，热量可以从冷侧传递到暖侧，与此同时重复冷凝和蒸发过程。

现在，使用各种形式的压缩机，其中通常使用往复式压缩机。往复式压缩机通过活塞在缸体内上下移动来增压蒸气。特别是当往复式压缩机用于冰箱或空调时，可以通过改变施加到往复式压缩机上的冲程电压来改变压力比，因此有利于可变制冷能力的控制。

图1是一个框图，表示按照现有技术控制往复式压缩机操作的一个装置的构造。如图1所示，一种控制往复式压缩机操作的装置包括：一个检测在往复式压缩机中产生的电压和电流的电压/电流检测单元13；一个利用在电压/电流检测单元13检测到的电压和电流来计算冲程(活塞顶部死点中心到底部死点中心之间的距离)并输出该值的冲程计算单元11；一个将计算冲程和用户输入的特定冲程指令值相比较并根据比较结果输出比较信号的比较器10；一个根据比较器10的比较信号增加或降低冲程电压并将其输出的冲程控制器12；一个根据冲程控制器12输出的冲程电压输出开关控制信号的微型计算机14；以及一个按照微型计算机14的开关控制信号向往复式压缩机施加一定电压的电路单元15。

现在说明按照现有工艺的往复式压缩机的控制操作。

在往复式压缩机中，当通过用户输入特定冲程指令值而输出冲程电压时，冲程(活塞顶部死点中心到底部死点中心之间的距离)随着活塞在汽缸内上下运动来变化，汽缸内的制冷剂气体经由排放阀传递到冷凝器，这样可以调整制冷能力。

这里如图2所示，根据冲程电压来增加冲程，如步骤ST10所示，当检测到往复式压缩机中产生的电压和电流并将它们输入到冲程计算单元11时，如步骤ST11所示，冲程计算单元11利用在电压/电流检测单元13检测到的电压和电流来计算冲程。这样，如步骤ST12所示，计算冲程输入到比较器10，后者对比冲程指令值和冲程计算单元11计算的冲程并将比较值输入到冲程控制器12；随后如步骤ST13所示，冲程控制器12按照比较值改变冲程电压并将之输入到微型计算机14。然后，如步骤ST14所示，微型计算机14通过冲程控制器输出的电压来输出开关控制信号；并如步骤ST15所示那样操作往复式压缩机。

这里，当冲程计算单元11计算得到的冲程值低于冲程指令值时，冲程控制器12增加冲程电压；当冲程计算单元11计算得到的冲程值大于冲程指令值时，冲程控制器12降低冲程电压并将之输入到微型计算机14。

这里，向冲程计算单元11输入一个电机常数α(转换电能为机械能的系数)、Rac(由于铜或铁等电阻造成的损耗值)、在电机两端之间的电压V_M等，并利用下述等式计算活塞的速度和冲程。

同时，根据微型计算机14的开关控制信号，通过延长导通周期而使电路单元15的三端双向可控硅开关的冲程增加。这里，在电压/电流检测单元13中分别检测往复式压缩机中产生的电压和电流，并输入到冲程计算单元11。

然后，冲程计算单元11利用在电压/电流检测单元13检测到的电压和电流来计算冲程，计算冲程与压缩机10的冲程指令值比较，比较结果输入到冲程控制器12。冲程控制器12增加或降低冲程电压。从冲程控制器12输出的冲程电压输入到微型计算机14，计算机14输出一个用于控制往复式压缩机的开关控制信号。

更详细而言，当计算冲程小于冲程指令值时，微型计算机14通过输出用于延长三端双向可控硅开关导通周期的开关控制信号，来增加施加到往复式压缩机上的冲程电压。当计算冲程大于冲程指令值时，微型计算机14通过输出用于缩短三端双向可控硅开关导通周期的开关控制信号，来减少施加到往复式压缩机上的冲程电压。

同时，微型计算机14通过在压缩机周围或电冰箱的电路周围安装传感器来检测负荷(室外温度或冷凝器温度等)，利用其作为精确控制电冰箱的基本信息。例如，微型计算机14通过安装在冷凝器表面的传感器检测温度以及检测载荷。