线性压缩机的控制装置、包含其的压缩机及控制方法_5

文档序号:9884240阅读:来源:国知局
电压(Vcap)而得的电压(化ef-Vcap)生成为新的参考电压。
[034引在W前述的PWM方式生成所述控制信号的情况下,所述参考电压化ef可与图4B 所示的参考信号化相对应。
[0349] 图20是在频域中示出本发明的一实施例的虚拟电容器的结构图。
[0350] 如图20所示,所述虚拟电容器142可包括用于执行积分功能的低通滤波器(LPF, Low Pass Filter)及用于乘W特定常数(RC/化)的结构要素。其中,RC是将与所述低通滤 波器的截止频率(或是时间常数)相关的电阻值及电容相乘的值,化是所目标的虚拟电容 器的电容值。
[0351] 在根据本实施例而采用虚拟电容器并执行非对称马达控制的情况下,可在通常进 行谐振运转的线性压缩机中去除与马达连接的AC电容器,并可对于为进行非对称控制而 检测出的马达电流Im中容易地利用电流偏移。目P,当存在有与马达连接的AC电容器时,仅 使马达的电流成分中的交流成分通过,因此,通过采用虚拟电容器142来代替实际的AC电 容器,能够容易地利用作为直流成分的电流偏移I_〇ffset。
[0352] 并且,通过采用虚拟电容器142并根据运转频率而进行LC谐振(电性谐振)运 转,可实现不稳定区域中的控制。目P,在运转频率W LC谐振频率为基准而变化的情况下,如 果运转频率远大于或远小于LC谐振频率,线性压缩机可能会根据施加电压而进入输出变 得不稳定的不稳定控制区域。但是,在本实施例的压缩机控制装置中,通过执行虚拟电容器 142功能,根据运转频率而一同调节LC谐振频率,从而能够控制所述线性压缩机不在不稳 定控制区域进行动作。
[0353] 并且,通过采用虚拟电容器142可实现高效率的压缩机控制。具体而言,通常的线 性压缩机可具有由弹黃常数及压缩机内的可动构件或移动构件的质量等决定的机械性谐 振频率及基于与压缩机马达相对应的电感器及与压缩机马达连接的AC电容器的电性谐振 频率。
[0354] 为了实现高效率的压缩机控制,理想情况下压缩机的运转频率、所述机械性谐振 频率及所述电性频率相同为佳。
[0355] 但是,在通常的线性压缩机的情况下,随着压缩机运转中的机械性谐振频率或运 转频率的变化,不易调节所述AC电容器的电容,因此存在有不易实现高效率的压缩机控制 的问题。
[0356] 在本实施例的压缩机控制装置中,控制为使压缩机的运转频率跟踪所述机械性谐 振频率,其中去除AC电容器而由虚拟电容器142来代替,在进行运转中,通过与机械性谐振 频率变化所致的运转频率变化相对应地调节虚拟电容器142的电容,能够进行高效率的压 缩机控制。
[0357] 其中,机械性谐振频率可表示的是MK谐振频率,MK谐振频率可通过由活塞和 永久磁铁构成的移动构件的质量(mass :M)和用于支承其的弹黃的弹黃常数(spring constant :K)进行定义。
[035引移动构件相对于由缸筒和定子构成的固定构件,W直线运动方向为基准在两侧被 机械弹黃支承,因此,控制部140可计算出由移动构件的质量(mass :M)和用于支承其的弹 黃的弹黃常数(spring constant :K)定义的M-K谐振频率。
[0359] 并且,控制部140可通过控制所述驱动部110,使线性马达中施加的电源频率(或 是驱动频率,在压缩机马达角度上是运转频率)跟踪M-K谐振频率,从而能够最优化线性压 缩机的效率。
[0360] 但是,为了确保对于线性压缩机的效率的最优性,使基于与线性马达相对应的电 感器及所述线性马达中包括或与之连接的电容器(或是AC电容器)的电性谐振频率跟踪 所述运转频率为佳。
[0361] 但是,对于所述线性马达中包括或与之连接的物理上的电容器,存在有不易调节 或控制电容的问题。
[0362] 因此,根据本实施例,将虚拟电容器采用于线性压缩机控制,使在所述运转频率与 所述机械性谐振频率相对应地变动的情况下,可控制为通过调节所述虚拟电容器的电容而 使所述电性谐振频率跟踪所述运转频率。
[0363] 旨P,根据本发明的一实施例,控制部140控制线性压缩机的运转频率跟踪所述线 性压缩机的机械性谐振频率,在所述线性压缩机的运转中,如果因所述机械性谐振频率变 动而所述运转频率被调节,可调节所述特定常数使基于与马达相对应的电感器及虚拟电容 器的电性谐振频率跟踪所述调节的运转频率。通过所述特定常数的调节,所述虚拟电容器 的电容被调节,从而可使线性压缩机具有最佳的效率。
[0364] 并且,在采用有本实施例的压缩机控制装置的压缩机,由于没有物理上存在的AC 电容器,能够减小制作成本。
[0365] 图21是简略示出采用本发明的一实施例的虚拟电容器的执行非对称控制的压缩 机控制装置的结构图。
[0366] 如图21所示,非对称电流生成部130可通过在未设有AC电容器的线性压缩机中 检测出的马达电流Im中利用电流偏移I_offset而生成非对称马达电流Im_asym。
[0367] 虚拟电容器(VIRTUAL CAPACITOR)使所述非对称马达电流Im_asym通过低通滤波 器LPF,并乘W特定常数(I :与低通滤波器的截止频率相关的时间常数)而生成虚拟电容 器电压(与前述的Vcap相对应)。
[0368] 压缩机控制装置100通过在用于生成PWM方式的控制信号S_C0N的参考信号 (PWMref,与前述的化ef相对应)中减去所述虚拟电容器电压而生成新的参考电压,并基于 所述新的参考电压而生成所述控制信号S_C0N。
[0369] 由此,压缩机控制装置100可基于所述控制信号S_C0N而驱动驱动部110,从而能 够控制线性压缩机。
[0370] 第五实施例
[0371] 本实施例可通过前述或后述的实施例包括的结构或步骤的一部分或其组合来实 现,W下为了明确针对本实施例的说明,重复的部分可由其代替并省去详细的说明。
[0372] 本实施例设及在压缩机的负载为过负载时可控制马达线圈的应数W应对过负载 的压缩机控制装置及控制方法,本实施例的线性压缩机的马达可包括:线圈部,由第一线圈 及第二线圈构成;W及,开关元件,根据开关控制信号而控制与所述马达相应的线圈选择性 地成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈或成为所述第一线圈。
[0373] 所述开关元件作为一例可W是继电器(Relay)开关。
[0374] 此时,所述开关控制信号可基于线性压缩机的负载及/或线性压缩机的运转模式 而生成。其中,线性压缩机的运转模式可W是高效率模式及过负载应对模式中的至少一个。
[0375] 本实施例的控制部140在运转模式为高效率模式的情况下,为了增大线性压缩机 效率,可生成开关控制信号W使马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线 圈,或者,在运转模式为过负载应对模式的情况下,为了防止因过负载所致的压缩机的马达 施加电压不足的现象,可生成开关控制信号W使马达的线圈成为所述第一线圈。
[0376] 其中,过负载应对模式是为了应对所述检测出的马达电流W指定时间处于0的情 况,或因过负载状态导致发生压缩机的马达电压的电压不足现象的情况的运转模式,可基 于所述马达电流或马达电压而决定,并且,除此之外,还可基于所述线性压缩机的负载或所 述线性压缩机中施加的制冷能力指令值而决定。
[0377] 根据本实施例,在压缩机的负载大于第二参考负载的情况下(与过负载应对模式 相对应),控制部140可生成所述开关控制信号W使马达的线圈成为所述第一线圈,在所述 压缩机的负载小于所述第二参考负载的情况下(与高效率模式相对应),控制部140可生成 所述开关控制信号W使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。 [037引其中,所述第二参考负载作为一例可W是300watts W上的负载。
[0379] 在压缩机的负载达到过负载的情况下,采用有虚拟电容器的压缩机中可能会发生 因过负载所致的马达施加电压不足的现象。因此,在本实施例的压缩机控制装置中,当压缩 机的负载为过负载时,通过选择性地减小马达线圈的应数,能够防止所述马达施加电压不 足的现象。在本说明书中使用的术语中,电压不足现象可表示的是因压缩机马达的过负载 状态所致的压缩机马达电压不足的现象。
[0380] 目P,本实施例的压缩机控制装置100在平时(或是在非过负载的一般负载,或动作 模式为高效率模式的情况下)使马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的 线圈,从而增加马达线圈的应数W增大压缩机的效率,而在过负载时(或是动作模式为过 负载应对模式的情况下)使所述马达的线圈成为所述第一线圈,从而减少马达线圈的应数 W防止发生马达施加电压不足的现象。
[0381] 另外,本说明书中使用的术语中"过负载"可表示的是比"高负载"更大的负载。
[0382] 由此,本实施例的线性压缩机控制装置100在高负载或过负载状态下,可执行非 对称控制或反向非对称控制W控制压缩机输出最大制冷能力,并且,在过负载状态下,可控 制压缩机W减少控制马达线圈的应数,从而防止发生马达施加电压不足的现象。
[0383] 图22是本发明的又一实施例的压缩机控制装置的结构图。
[0384] 如图22所示,本实施例的压缩机控制装置可包括追制部140,根据通过用于检测 马达中施加的电流的检测部120检测出的电流而输出开关控制信号;W及,开关元件(例 如,可W是继电器开关),根据所述开关控制信号而将马达的线圈切换为第一线圈或第一及 第二线圈,W切换电流的流动。
[0385] 对本实施例的压缩机控制装置的动作及作用进行说明如下。
[0386] 首先,初始线性压缩机的驱动可W高效率模式进行运转,其中,在控制部140的输 出控制信号的作用下,开关元件与地点B短路而通过第一及第二线圈供给到电源(AC)并驱 动马达。
[0387] 其中,高效率模式可包括与线性马达的对称、非对称或反向非对称控制相关的运 转模式或动作模式(例如,对称控制模式,非对称控制模式或反向非对称控制模式)。
[038引此时,控制部140在通过检测部120检测出的马达中施加的电流为0的区间 (current dead zone)保持恒定时间W上的情况下,可将其识别为过负载状态。
[0389] 由此,控制部140可向开关元件输出与过负载状态相对应的控制信号。由此,开关 元件从地点B切换为地点A,W将应数从第一及第二线圈减少为第一线圈,从而能够避免电 压不足现象并进行运转。可将此时称为过负载应对模式,并可将开关元件执行切换动作之 前称为高效率模式。
[0390] 过负载应对模式可通过补偿不足电压大小的电压而避免电压不足现象,并使马达 电流为0的区间(州rrent dead zone)保持恒定时间W上,从而使控制部140能够容易地 识别出处于过负载应对模式。
[0391] 因此,通过W上所述的过程,本实施例的压缩机控制装置在马达中施加的电流检 测结果,如果电流为0的区间(州rrent dead zone)达到恒定时间W上,贝从高效率应对模 式转换为减少应数的过负载应对模式,其结果,通过补偿不足电压大小的电压,能够避免电 压不足现象,并能够确保可应对过负载的马达施加电流。
[0392] 根据本实施例,过负载的判断可通过多种方式来进行,过负载作为一例可表示的 是压缩机负载为300watts W上的情况。
[0393] 因此,如图22所示,控制部140可基于检测部120中检测出的马达电流而检测出 过负载状态并进入过负载应对模式,但是也可通过其他负载检测方法而检测出所述过负载 状态。
[0394] 作为一例,作为压缩机的动作模式或运转模式的过负载应对模式,其除了线性压 缩机的负载W外,还可基于线性压缩机中施加的制冷能力指令值而决定。
[0395] 并且,所述过负载应对模式可W是在检测出电压不足现象的情况下进入的压缩机 的动作模式乃至运转模式。为此,本实施例的压缩机控制装置还可包括:用于检测为检测所 述电压不足现象的马达的电压的装置(例如,压缩机马达电压传感器等)。
[0396] 图23是本发明的又一实施例的压缩机控制方法的流程图。
[0397] 如图23所示,首先,本实施例的压缩机控制装置100可判断线性压缩机的运转模 式或动作模式(步骤S310)。
[039引随后,压缩机控制装置100在所述运转模式为高效率模式的情况下,可使所述马 达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈,W增加马达线圈的应数(步骤 S320)O
[0399] 并且,所述压缩机控制装置100在所述运转模式为过负载应对模式的情况下,可 使所述马达的线圈成为所述第一线圈,W减少所述马达线圈的应数,从而防止所述马达施 加电压不足的现象。(步骤S330)。
[0400] 第六实施例
[0401] 本实施例可通过前述或后述的实施例包括的结构或步骤的一部分或其组合来实 现,W下为了明确针对本实施例的说明,重复的部分可由其代替并省去详细的说明。
[0402] 根据本实施例,控制部140可在线性压缩机的负载小于第一参考负载的情况下, 将电流偏移设定为0,在线性压缩机的负载大于所述第一参考负载且小于第二参考负载的 情况下,将所述电流偏移设定为0 W外的值,W执行非对称控制或反向非对称控制,在所述 线性压缩机的负载大于第=参考负载的情况下,将所述电流偏移设定为0 W外的值,W执 行反向非对称控制,并生成开关控制信号W使所述马达的线圈成为第一线圈。其中,所述第 =参考负载可W是所述第二参考负载W上。
[0403] 图24是本发明的又一实施例的压缩机控制方法的流程图。
[0404] 如图24所示,首先,压缩机控制装置100可检测所述线性压缩机的负载(步骤 S410)O
[0405] 接着,压缩机控制装置100在所述压缩机负载小于第一参考负载的情况下(在 本说明书中称为第一条件)(可与高效率模式或对称控制模式相对应),可将电流偏移1_ offset设定为0,并控制所述开关元件W使压缩机的马达线圈成为所述第一线圈及所述第 二线圈的和(步骤S420、步骤S430)。
[0406] 接着,压缩机控制装置100在所述压缩机负载大于所述第一参考负载且小于第二 参考负载的情况下(在本说明书称为第二条件)(可与高负载、非对称控制模式或反向非对 称控制模式相对应),可将所述电流偏移Loffset设定为0 W外的特定值。并且,在此情况 下,压缩机控制装置100可控制所述开关元件W使压缩机的马达线圈成为所述第一线圈及 所述第二线圈的和。但是,如果在之前所述压缩机的马达线圈已设定为所述第一线圈及所 述第二线圈的和,则可保持该状态(步骤S440、步骤S450)。
[0407] 接着,压缩机控制装置100在所述压缩机负载大于第=参考负载的的情况下(在 本说明书中称为第=条件)(可与过负载应对模式或反向非对称控制模式相对应),可将所 述电流偏移Loffset设定为0 W外的特定值,并控制所述开关元件W使所述压缩机的马达 线圈成为所述第一线圈(步骤S460)。
[0408] 另外,所述第=参考负载可W是所述第二参考负载W上。
[0409] 在所述第=参考负载大于所述第二参考负载的情况下,即使在压缩机负载大于第 二参考负载的情况下,所述压缩机控制装置100也仅在所述压缩机负载大于所述第=参考 负载的情况下才识别为所述第S条件,从而将所述电流偏移Loffset设定为0 W外的特定 值,并控制所述开关元件W使压缩机的马达线圈成为所述第一线圈,其中,所述第=参考负 载可W是为了进入所述过负载应对模式(或是为了过负载状态的判断)而特别地设定的参 考负载。
[0410] 另外,所述第=参考负载可W小于所述第二参考负载。
[0411] 在所述第=参考负载小于所述第二参考负载的情况下,所述压缩机控制装置100 在所述第=条件下,可控制保持作为所述第一条件下的控制条件的所述电流偏移为0的设 定,或者保持作为所述第二条件下的控制条件的之前电流偏移值,与此同时,可控制所述开 关元件W使所述压缩机的马达线圈成为所述第一线圈。
[0412] 根据本实施例,所述电流偏移的特定值可基于所述线性压缩机的负载或所述线性 压缩机中施加的制冷能力指令值而决定,并且,可根据所述线性压缩机200的运转模式或 动作模式而调节电流偏移及马达线圈的应数。其中,所述运转模式可包括对称控制模式、非 对称控制模式、反向非对称控制模式、高效率模式及过负载应对模式中的至少一个。
[0413] 所述运转模式可W是相互单独的运转模式或相互对应的运转模式或一部分对应 或单独的运转模式。
[0414] 例如,在所述运转模式为相互单独的运转模式的情况下,在一个时点进行运转中 的所述线性压缩机200的运转模式可W是多个。
[0415] 具体而言,控制部140在所述动作模式为对称控制模式且为高效率模式的情况 下,可将所述电流偏移设定为0,并生成所述开关控制信号W使所述马达的线圈成为将所述 第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
[0416] 并且,所述控制部140在所述动作模式为非对称控制模式或反向非对称控制模式 且为高效率模式的情况下,可将所述电流偏移设定为0 W外的特定值,并生成所述开关控 制信号W使所述马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
[0417] 并且,所述控制部140在所述动作模式为非对称控制模式或反向非对称控制模式 且为过负载应对模式的情况下,可将所述电流偏移设定为0 W外的特定值,并生成所述开 关控制信号W使所述马达的线圈成为所述第一线圈。
[0418] 另外,在所述运转模式为相互对应的运转模式的情况下,在一个时点进行运转中 的所述线性压缩机200的运转模式可W是一个。
[0419] 具体而言,控制部140在所述动作模式为对称模式或第一高效率模式的情况下, 可将所述电流偏移设定为0,并生成所述开关控制信号W使所述马达的线圈成为将所述第 一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
[0420] 并且,控制部140在所述动作模式为非对称模式或第二高效率模式的情况下,可 将所述电流偏移设定为0 W外的特定值,并生成所述开关控制信号W使所述马达的线圈成 为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
[0421] 并且,控制部140在所述动作模式为反向非对称模式或第=高效率模式的情况 下,可将所述电流偏移设定为0 W外的特定值,并生成所述开关控制信号W使所述马达的 线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
[0422] 其中,所述第一高效率模式至第=高效率模式各自表示的是狭义的高效率模式, 其可W是用于区分与对称、非对称或反向非对称模式相联系的运转模式的单独的运转模 式。
[0423] 狭义的高效率模式可W是仅表示所述第一高效率模式,广义的高效率模式可表示 包括所述第一至第=高效率模式的含义。
[0424] 并且,控制部140在所述动作模式为非对称模式或过负载应对模式的情况下,可 将所述电流偏移设定为0 W外的特定值,并生成所述开关控制信号W使与所述马达相应的 线圈成为所述第一线圈。
[0425] 并且,控制部140在所述动作模式为反向非对称模式或过负载应对模式的情况 下,可将所述电流偏移设定为0 W外的特定值,并生成所述开关控制信号W使与所述马达 相应的线圈成为所述第一线圈。
[0426] 并且,例如,在所述动作模式或运转模式的一部分为对应或单独的运转模式的情 况下,在一个时点进行运转中的所述线性压缩机200的运转模式可W是一个或多个。
[0427] 举出具体的一例,所述控制部140在所述动作模式为对称控制模式的情况下,可 将所述电流偏移设定为0,并生成所述开关控制信号W使所述马达的线圈成为将所述第一 线圈及所述第二线圈相加的线圈。
[0428] 并且,所述控制部140在所述动作模式为非对称控制模式或反向非对称控制模式 的情况下,可将所述电流偏移设定为0 W外的特定值,并生成所述开关控制信号W使所述 马达的线圈成为将所述第一线圈及所述第二线圈相加的线圈。
[0429] 并且,所述控制部140在所述运转模式为过负载应对模式的情况下,可生成所述 开关控制信号W使所述马达的线圈成为所述第一线圈。
[0430] 根据一实施例,所述运转模式可W是与所述线性压缩机的负载、制冷能力指令值 或马达电压不足状态相联系的运转模式。
[0431] 例如,在所述线性压缩机的负载角度上,所述控制模式可与和所述第一条件的负 载条件相类似的
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