专利名称：用于控制活塞压气机的操作的装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于控制活塞压气机的操作的装置和方法，尤其涉及用于控制活塞压气机的操作的装置和方法，其能够通过利用搜索线圈所感应的反电动势估计冲程来减小冲程估计误差，以及去除由于压气机发动机(下文被称作发动机)中的电阻和电感而引起的误差。
背景技术：
图1是说明根据传统技术的活塞压气机的操作控制装置的方框图。如图1所示，该活塞压气机的操作控制装置包括电流检测器150，用于检测提供给发动机的电流；电压检测器140，用于检测提供给发动机的电压；冲程估计器130，用于基于检测的电流、电压和发动机常数估计冲程；比较器100，用于将估计的冲程和预设的冲程参考值进行比较，并根据比较结果输出一个差值；以及控制器110，用于通过根据所述差值改变提供给发动机的电压，控制压气机的冲程。
下文中，将参考附图2，描述活塞压气机的控制装置的操作。
首先，电流检测器150检测提供给发动机的电流，以及电压检测器140检测提供给发动机的电压。这里，冲程估计器130利用公式1，通过代入检测的电流值、检测的电压值和发动机常数而计算冲程估计值，并将计算的冲程估计值提供给比较器100。X=1α∫(VM-Ri-Li‾)dt]]>----------------------------公式1这里，R是发动机的电阻，L是发动机的电感，α是发动机常数。
然后，比较器100比较冲程估计值和冲程参考值，并根据比较结果将差值提供给控制器110。控制器110通过基于所述差值改变提供给发动机的电压而控制冲程。
更详细地，当冲程参考值大于冲程估计值时，控制器110增加发动机供应电压，以及当冲程参考值小于冲程估计值时，控制器110减小发动机供应电压。
然而，在传统的活塞压气机的操作控制方法中，因为冲程控制是通过利用所有的发动机参数(发动机常数、电阻、电感等)估计冲程而执行的，所以由于参数的非线性和误差而增加了估计的冲程中的误差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于控制活塞压气机的操作的装置和方法，其能够通过利用搜索线圈所感应的反电动势估计冲程，通过不考虑所有发动机参数中的电感和电阻的误差，而减小冲程估计误差。
为实现上述目的，根据本发明的活塞压气机的操作控制装置包括压气机，其中放置了搜索线圈；第一冲程估计器，用于通过使用提供给压气机的发动机的电压、电流和发动机常数来估计第一冲程；相位差检测器，用于检测第一冲程的相位和提供给发动机的电流的相位之间的相位差值；搜索线圈电压检测器，用于根据相位差检测器中检测的相位差，检测提供给搜索线圈两端的电压；反电动势提取器，用于根据相位差检测器中检测的相位差，提取由搜索线圈感应的反电动势；第二冲程估计器，用于通过使用提取的反电动势估计第二冲程；以及控制器，用于比较第二冲程估计值和冲程参考值，并根据比较结果改变提供给发动机的电压或压气机的操作频率。
另外，根据本发明的活塞压气机的操作控制方法包括通过使用提供给压气机的发动机的电流和电压以及发动机常数来估计第一冲程估计值；计算第一冲程估计值的相位和提供给发动机的电流的相位之间的相位差，并判断该相位差是否是90°；当该相位差是90°时，通过使用提供给搜索线圈的两端的电压来检测反电动势，并利用该反电动势估计第二冲程估计值；以及比较第二冲程估计值和冲程参考值，并根据比较结果改变提供给发动机的电压。
被包括以提供对本发明进一步的理解的附图组成说明书的一部分，其说明了本发明的实施例，并与描述一起解释本发明的原理，其中图1是根据传统技术的活塞压气机的操作控制装置的方框图；图2是说明根据传统技术的活塞压气机的操作控制方法的流程图；图3是根据本发明的活塞压气机的操作控制装置的方框图；
图4是说明根据本发明的活塞压气机的操作控制方法的流程图；以及图5是例举根据本发明计算搜索线圈所感应的反电动势的方法的模拟图。
具体实施例方式
在根据本发明的用于控制活塞压气机的操作的装置和方法中，在通过与传统技术相同的方法计算冲程估计值之后，为了减小由于在估计值计算中所使用的电感和电阻元件而引起的误差，将计算的冲程的相位和提供给发动机的电流的相位进行比较。当在比较结果中相位差是90°时，估计新的冲程，当在比较结果中相位差不是90°时，改变提供给发动机的操作频率，因此可以提高冲程控制的精度。
更详细地，在利用提供给发动机的电压和电流以及发动机常数检测第一冲程估计值之后，计算该第一冲程估计值的相位和提供给发动机的电流的相位之间的差。这里，当相位差是90°时，检测提供给搜索线圈的两端的电压的相位和大小。以及，在检测提供给发动机的电流的相位之后，通过使用该电流的相位，计算输入至发动机的电压所引起的磁通量(下文被称作发动机的磁通量)的相位，以及计算该磁通量的相位和提供给搜索线圈的两端的电压的相位之间的差。
此后，通过使用该磁通量的相位和电压的相位之间的差值，检测搜索线圈所感应的反电动势的大小(下文被称作反电动势)，利用该反电动势的大小计算第二冲程估计值，将该第二冲程估计值和冲程参考值进行比较，根据比较结果改变提供给发动机的电压，并因此控制冲程。
同时，当第一冲程估计值的相位和发动机电流的相位之间的差值不是90°时，更详细地，当该相位差大于90°时，增加操作频率，当该相位差小于90°时，减小操作频率。
下面将参考附图描述根据本发明的用于控制活塞压气机的操作的装置和方法。
图3是根据本发明的活塞压气机的操作控制装置的方框图。如图3所示，该操作控制装置包括电压检测器390，用于检测提供给压气机300的发动机的电压；电流检测器380，用于检测提供给发动机的电流；第一冲程估计器370，用于通过使用电压、电流和发动机的常数估计第一冲程；相位差检测器360，用于检测来自第一冲程估计器的冲程估计值的相位和发动机电流的相位之间的差值；搜索线圈电压检测器350，用于根据检测的相位差检测提供给搜索线圈的电压；反电动势提取器340，用于通过接收检测的电压而提取反电动势；第二冲程估计器，用于通过使用该反电动势而估计第二冲程；比较器310，用于比较该第二冲程估计值和冲程参考值，并根据比较结果输出比较值；以及控制器320，用于通过根据来自比较器310的比较结果而改变提供给发动机的电压，控制冲程。
这里，搜索线圈电压检测器350所检测的电压是发动机的磁通量和反电动势的总和，并可以通过下面的公式2计算。另外，可通过发动机本身的基本信息获得下面的公式3，并且E2的相位具有与提供给发动机的电流的相位相同的形状。通过使用公式2和3，可获得下面的公式4。所述反电动势提取器340通过使用公式4来计算反电动势。E1=NdΦAdt+αx‾]]>----------------------------公式2E2=NdΦAdt]]>----------------------------公式3E3＝αx ----------------------------公式4这里，N是绕发动机缠绕的线圈的数目，ΦA是发动机的磁通量，α是发动机常数，以及x‾=(=dxdt)]]>是活塞速度。
因此，通过将表示反电动势提取器340中计算的反电动势的公式4代入下面的公式5，可获得第二冲程估计值。x=1α∫(αx‾)dt]]>----------------------------公式5这里，x是第二冲程估计值。
下面将参考附图4和5，描述本发明的活塞压气机的操作控制方法。
首先，如步骤S410所示，电流检测器380检测提供给发动机的电流，以及电压检测器390检测提供给发动机的电压。这里，如步骤S420所示，第一冲程估计器370通过使用公式1，利用该电流和电压以及发动机的常数计算第一冲程估计值，并将其提供给相位差检测器360。
如步骤S430所示，该相位差检测器360据此检测第一冲程估计值的相位和提供给发动机的电流的相位之间的相位差，并将其提供给控制器320。然后，如步骤S450和S460所示，当该相位差大于90°时，控制器320增加提供给压气机的操作频率，如步骤S450和S470所示，当该相位差小于90°时，控制器320减小提供给压气机的操作频率，并因此控制压气机300的冲程。
如步骤S440和S441所示，当相位差检测器360中检测的相位是90°时，控制器320将搜索线圈电压检测器350检测的、提供给搜索线圈的两端的电压，提供给反电动势提取器340。这里，提供给搜索线圈两端的电压是发动机的磁通量和反电动势的总和，可由公式2计算。
然后，反电动势提取器340从提供给搜索线圈两端的电压中仅提取反电动势，并将其提供给第二冲程估计器330。这里，如图5所示，该反电动势提取器340通过公式2和3使用公式4计算反电动势。
换言之，通过使用E1和E2的大小和相位，可计算E3的大小和相位。更详细地，通过使用提供给搜索线圈的两端的电压的相位(E1的相位)和发动机磁通量的相位(E2的相位)之间的差，可检测反电动势(E3)的大小和相位。这里，因为E2的相位和E3的相位之间的差是90°，反电动势(E3)的大小与提供给搜索线圈两端的电压(E1)的大小具有sinθ关系。这里，如步骤S442和S443所示，θ是发动机磁通量的相位和提供给搜索线圈两端的电压的相位之间的差。
然后，第二冲程估计器330利用反电动势(E3)估计第二冲程，并将其提供给比较器310。这里，如步骤S444所示，可由公式5计算第二冲程估计值。
比较器310据此比较第二冲程估计值和冲程参考值，并根据比较结果将差值信号提供给控制器320，以及控制器320通过改变提供给发动机的电压而控制冲程。更详细地，如步骤S445和S446所示，当冲程参考值大于该第二冲程估计值时，控制器320增加发动机供应电压，如步骤S445和S447所示，当冲程参考值小于第二冲程估计值时，控制器320减小发动机供应电压。
如上所述，在本发明中，检测搜索线圈所感应的反电动势之后，通过利用该反电动势估计冲程，不需要考虑发动机参数中的电感和电阻的误差，因此可以减小冲程估计误差。
权利要求
1.在其中放置了搜索线圈的压气机的操作控制装置中，一种活塞压气机的操作控制装置，包括第一冲程估计器，用于通过使用提供给压气机的发动机的电压、电流和发动机常数来估计第一冲程；相位差检测器，用于检测第一冲程的相位和提供给发动机的电流的相位之间的相位差值；搜索线圈电压检测器，用于根据相位差检测器中检测的相位差，检测提供给搜索线圈两端的电压；反电动势提取器，用于根据相位差检测器中检测的相位差，提取由搜索线圈感应的反电动势；第二冲程估计器，用于通过使用提取的反电动势估计第二冲程；以及控制器，用于比较第二冲程估计值和冲程参考值，并根据比较结果改变提供给发动机的电压或压气机的操作频率。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一冲程估计器通过使用下面的公式估计冲程估计值，X=1α∫(VM-Ri-Li‾)dt]]>这里，R是发动机的电阻，L是发动机的电感，α是发动机常数。
3.如权利要求1所述的装置，其中，当所述第一冲程估计值的相位和提供给发动机的电流的相位之间的差是90°时，所述控制器检测提供给所述搜索线圈两端的电压。
4.如权利要求1所述的装置，其中，当所述第一冲程估计值的相位和提供给发动机的电流的相位之间的差值不是90°时，所述控制器改变发动机的操作频率。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述搜索线圈电压检测器通过使用下面的公式检测提供给搜索线圈两端的电压，E1=NdΦAdt+αx‾]]>这里，N是绕发动机缠绕的线圈的数目，ΦA是发动机的磁通量，α是发动机常数，以及x是活塞速度。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述反电动势提取器通过使用下面的公式，从提供给搜索线圈两端的电压中，仅提取反电动势，E3＝αx这里，α是发动机常数，以及x是活塞速度。
7.如权利要求6所述的装置，其中，通过将提供给搜索线圈两端的电压的大小乘以sinθ来计算所述反电动势的大小，这里，θ是发动机磁通量的相位和提供给搜索线圈两端的电压的相位之间的差。
8.如权利要求1所述的装置，其中，所述第二冲程估计器通过使用下面的公式来估计第二冲程，x=1α∫(αx‾)dt]]>这里，α是发动机常数，以及x是第二冲程估计值。
9.在其中放置了搜索线圈的压气机的操作控制方法中，一种活塞压气机的操作控制方法，包括以下步骤通过使用提供给压气机的发动机的电流和电压以及发动机常数来估计第一冲程估计值；计算第一冲程估计值的相位和提供给发动机的电流的相位之间的相位差，并判断该相位差是否是90°；当该相位差是90°时，通过使用提供给搜索线圈的两端的电压来检测反电动势，并利用该反电动势估计第二冲程估计值；以及比较第二冲程估计值和冲程参考值，并根据比较结果改变提供给发动机的电压。
10.如权利要求9所述的方法，其中，当所述第一冲程估计值的相位和提供给发动机的电流的相位之间的相位差大于90°时，增加压气机的操作频率。
11.如权利要求9所述的方法，其中，当所述第一冲程估计值的相位和提供给发动机的电流的相位之间的相位差小于90°时，减小压气机的操作频率。
12.如权利要求9所述的方法，其中，判断所述第二冲程估计值的步骤包括以下子步骤检测提供给搜索线圈两端的电压的大小和相位；利用提供给发动机的电流的相位，计算发动机磁通量的相位；通过使用计算的磁通量的相位和提供给搜索线圈两端的电压的相位之间的相位差，计算反电动势的大小；以及利用计算的反电动势的大小来计算第二冲程估计值。
13.如权利要求12所述的方法，其中，通过将提供给搜索线圈两端的电压的大小乘以sinθ来计算所述反电动势的大小，这里，θ是发动机磁通量的相位和提供给搜索线圈两端的电压的相位之间的差。
14.如权利要求9所述的方法，其中，所述电压改变步骤包括以下子步骤比较第二冲程估计值和冲程参考值；以及当在比较结果中所述冲程参考值大于所述第二冲程估计值时，增加提供给发动机的电压。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述改变步骤还包括以下子步骤当在比较结果中所述冲程参考值小于所述第二冲程估计值时，减小提供给发动机的电压。
全文摘要
一种用于控制活塞压气机的操作的装置和方法，其能够通过利用搜索线圈所感应的反电动势来估计冲程，而减小由于压气机发动机的电阻和电感所引起的冲程估计误差，通过不考虑发动机参数中的电感和电阻的误差，可以减小冲程估计误差。
文档编号F04B35/00GK1490523SQ03145340
公开日2004年4月21日 申请日期2003年7月4日 优先权日2002年10月15日
发明者成知原, 李彻雄, 刘载有, 李爀, 金炯镇 申请人:Lg电子株式会社