专利名称：包括压缩机控制装置的机器及压缩机控制方法
技术领域：
本公开文本涉及包括通过使用例如逆变器控制至少两个压缩机的压缩机控制装置的机器及其控制方法。
背景技术：
一般来说，压缩机是将机械能转换为压缩性流体的压缩能的设备，并用于各种机器。例如，使用压缩机的机器包括冰箱、空调等。压缩机可以被分为往复式压缩机、旋转式压缩机以及涡卷式压缩机。在往复式压缩机中，压缩空间形成在活塞与气缸(工作气体在其中被吸入或排出)之间，活塞在气缸内线性并往复移动以压缩制冷剂。在旋转式压缩机中，压缩空间形成在偏心旋转的滚子与气缸(工作气体在其中被吸入或排放)之间，滚子沿着气缸的内壁偏心旋转以压缩制冷剂。在 涡卷式压缩机中，压缩空间形成在动涡卷与固定涡卷(工作气体在其中被吸入或排放)之间，动涡卷沿着固定涡卷旋转以压缩制冷剂。往复式压缩机通过在气缸内线性并往复移动内部活塞来吸入、压缩以及排放制冷齐U。根据活塞如何被驱动，往复式压缩机可以被分为往复型(recipiO-type)往复式压缩机和线性型(linear type)往复式压缩机。往复型往复式压缩机将曲轴耦接到旋转的电机并将活塞耦接到曲轴，以将电机的旋转运动转换为线性往复运动。与此同时，线性型往复式压缩机将活塞连接到线性移动的电机的致动器，并通过电机的线性运动使活塞往复。往复式压缩机包括电动机単元和压缩单元，其中该电动机单元产生驱动力，该压缩单元依赖从电动机单元接收驱动力来压缩流体。通常而言，电机常用作电动机単元，并且线性型往复式压缩机使用线性电机。线性电机通过其自身直接产生线性驱动力，而不需要机械转换设备，因此其结构并不复杂。而且，线性电机能够降低由能量转换造成的损耗，并且由于线性电机不具有可能会导致摩擦接触或可能会被磨损的连接部分，因而能够大大降低噪声。而且，当在例如冰箱或空调中使用线性型往复式压缩机(在下文中，称为‘线性压缩机’)时，能够通过改变施加到线性压缩机的冲程电压(stroke voltage)来改变压缩比，使得其能够用来控制改变冷却容量。与此同时，在往复式压缩机中，尤其是在线性压缩机中，活塞往复移动，而不受机械限制，因此如果突然施加大大的电压，则活塞可能会与气缸的壁碰撞，或者活塞可能会由于大负载而不能前迸，从而未能正常进行压縮。因此，期望的是，一种相对于负载或电压的变化来控制活塞的运行的控制装置。作为ー个例子，压缩机控制装置检测施加到压缩机电机的电压和电流，并且根据无冲程传感器方法(stroke sensorless method)估计冲程，以进行反馈控制。此时,为了控制压缩机，压缩机控制装置使用可控硅(triac)或逆变器。采用逆变器的压缩机控制装置通过使用单个逆变器而仅仅控制单个压缩机。
发明内容
本公开文本的ー个方面提供ー种包括压缩机控制装置的机器及压缩机控制方法，其能够通过使用逆变器单独或同时运行至少两个压缩机。本公开文本的另ー个方面提供ー种包括压缩机控制装置的机器及压缩机控制方法，其能够单独检测施加到至少两个压缩机的电机的电流和电压，并估计各压缩机的冲程，以单独控制至少两个压缩机的冲程或频率。在本公开文本的又ー个方面，提供ー种包括压缩机控制装置的机器，该压缩机控制装置包括逆变器，包括多个开关元件，井根据控制信号将直流(DC)电转换为用于第一压缩机和第二压缩机的至少ー个的驱动电力；以及控制器，产生切換多个开关元件的所述控制信号，并将该控制信号输出到所述逆变器。
在再ー个方面中，提供ー种包括压缩机控制设备的机器，该压缩机控制设备包括转换器，将交流(AC)电转换为直流电；平滑単元，对直流电进行平滑；至少三个逆变器模块，三个逆变器模块的至少ー个或多个包括两个开关元件，该两个开关元件根据驱动信号将经过平滑的直流电转换为压缩机驱动电力，所述驱动信号激活所述三个逆变器模块的所述至少一个或多个中的一个或多个开关元件，以输出所述压缩机驱动电力；驱动单元，根据控制信号进行切換，以产生激活各个所述开关元件中的一个或多个的所述驱动信号；以及控制器，根据接收的与第一压缩机和第二压缩机的状态有关的信息产生所述控制信号。包括根据前述实施例的压缩机控制装置的机器可以同时运行第一压缩机和第二压缩机，或者也可以单独运行第一压缩机和第二压缩机。包括根据前述实施例的压缩机控制装置的机器还可以包括第一电流检测单元和第二电流检测单元，检测施加到设置在第一压缩机和第二压缩机各个中的电机的压缩机电机电流；以及第一电压检测单元和第二电压检测单元，检测施加到所述电机的每ー个的压缩机电机电压。包括根据前述实施例的压缩机控制装置的机器还可以包括第一冲程计算单元和第二冲程计算单元，通过使用所述压缩机电机电流和所述压缩机电机电压来计算第一压缩机和第二压缩机的第一冲程和第二冲程。在本公开文本的又ー个方面，提供一种压缩机控制方法，用于通过使用逆变器控制第一压缩机和第二压缩机，该方法包括以下步骤接收压缩机运行模式；以及根据所述压缩机运行模式，驱动所述第一压缩机、所述第二压缩机、或所述第一压缩机和所述第二压缩机两者。根据本公开文本的实施例，由于通过使用单个逆变器来控制两个压缩机的运行，使得元件的使用数量最小化，能够增大压缩机容量，井能够提高系统的运行效率。而且，根据本公开文本的实施例，根据两个压缩机的负载或冷却容量，能够使用多个运行模式。而且，由于可以通过使用单个逆变器单独或同时运行两个压缩机，因而能够简化系统的配置，并能够降低成本。通过下面结合附图的本发明的详细说明，本发明的前述及其它目的、特征、方案以及优点将变得更加显而易见。
图I为示意性地示出根据本发明一个实施例的压缩机控制装置的视图；图2为示意性地示出根据本发明另ー个实施例的压缩机控制装置的视图；图3和图4为说明对根据本发明实施例的两个压缩机中第一压缩机的运行的控制的视图；图5和图6为说明对根据本发明实施例的两个压缩机中第二压缩机的运行的控制的视图；图7A至图8B为说明根据本发明的实施例同时运行两个压缩机的视图；以及
图9为示意性地示出根据本发明的实施例的压缩机控制方法的流程图。
具体实施例方式本发明的实施例涉及ー种包括压缩机控制装置的机器，该压缩机控制装置用于控制压缩机电机的冲程、电压或频率。根据本发明实施例的压缩机控制装置通过使用单个逆变器同时运行第一压缩机和第二压缩机，或者单独运行第一压缩机和第二压缩机。首先，简要描述往复式压缩机、尤其是线性压缩机的配置，其中根据本发明的ー个或多个实施例的压缩机控制装置适用于该线性压缩机。此处，可以修改或去除线性压缩机的配置中的ー些组件，或者也可以添加任何其它的组件。在线性压缩机中，进气管和出气管(制冷剂被引入该进气管或从该出气管排放)被安装在密封容器的ー侧，气缸被固定在该密封容器内。为了对吸入到气缸内压缩空间中的制冷剂进行压缩，活塞被安装为在气缸内往复并线性移动。而且，弹簧沿活塞移动的方向得以安装，并由弹カ加以支撑。活塞与产生线性往复驱动カ的线性电机连接，并且线性电机控制活塞的冲程以改变压缩容量。吸入阀被安装在与压缩空间接触的活塞的一端，排放阀总成被安装在与压缩空间接触的气缸的一端。此处，吸入阀和排放阀总成被自动地控制为根据压缩空间的内部压カ而打开和关闭。随着上部壳体与下部壳体被耦接在一起，密封容器的内部被密闭，并且进气管(制冷剂流到该进气管)和出气管(制冷剂从该出气管流出)被安装在密封容器的ー侧。活塞沿活塞在气缸内往复并线性移动的方向得以弹性支撑。线性电机通过框架被组装到气缸的外側，以构成总成。该总成依靠支撑弹簧而被密封容器的内部底表面弾性支撑。在密封容器的内部底表面上存在特定的油。用于泵油的供油设备被安装在框架内所述总成的下侧，用于在活塞与气缸之间供油的供油管形成在框架内所述总成的下侧。供油设备可以依赖通过在活塞往复并线性移动时产生的交互作用的运行进行泵油。油沿着供油管被供应到活塞与气缸之间的间隙，从而进行冷却和润滑操作。气缸形成为具有空心形状，以允许活塞在其中往复并线性移动，压缩空间在气缸的ー侧形成。气缸的一端被定位为接近进气管，并与进气管安装在同一直线上。当然，活塞被安装为在气缸的接近进气管的内侧往复并线性移动(或作往复或线性运动)，排放阀总成被安装在与进气管相対的一端。排放阀总成包括排放盖，形成气缸的特定的排放空间；排放阀，打开和关闭气缸的压缩空间侧的一端；以及阀弹簧，其可以是ー种线圈弹簧，沿轴向方向提供弾力，并在排放盖与排放阀之间形成。此处，O形环被设置在气缸一端的内周面处，排放阀紧紧地附接到气缸的一端。形成为弯曲的环状管连接在排放盖的ー侧与出气管之间。环状管引导经过压缩的制冷剂以便将其排放到外部，井根据气缸、活塞以及线性电机的相互作用对传输到整个密封容器的振动起缓冲作用。制冷剂流路在活塞处形成，以允许从进气管引入的制冷剂沿其流动。接近进气管的活塞一端通过连接部件直接连接到线性电机，吸入阀被安装在处于进气管相反侧的活塞一端，活塞被安装为沿活塞的运动方向由各种弹簧弾性支撑。此处，吸入阀具有薄膜板的形状，并以中心部分被部分切割以打开和关闭活塞的制冷剂流路的形式形成。吸入阀的ー侧通过螺丝钉被固定在活塞的一端。根据活塞在气缸内的往复线性运动，当压缩空间中的压カ低于特定的吸入压カ且低于排放压カ时，吸入阀被打开以允许制冷剂被吸入到压缩空间中，当压缩空间中的压カ高于特定的吸入压カ时，吸入阀被关闭，并且压缩空间中的制冷剂被压縮。线性电机包括内定子，通过沿圆周方向叠置多个叠层(lamination)配置而成，并通过框架被固定地安装在气缸的外侧；外定子，通过在线圈绕组主体附近沿圆周方向叠置多个叠层配置而成，并通过框架被安装为与处于气缸外侧的内定子间隔开，所述线圈绕组主体被配置为允许线圈卷绕在其上；以及永磁体，定位在内定子与外定子之间的空间，并通过连接部件与活塞连接。此处，线圈绕组主体可以被固定到内定子的外側。在线性电机 中，当电流被施加到线圈绕组主体时，产生了电磁力，根据所产生的电磁力与永磁体的相互作用，导致永磁体往复并线性移动，并且与永磁体连接的活塞在气缸内往复并线性移动。參考图1，根据本发明实施例的压缩机控制装置包括单个逆变器40，具有多个开关元件，井根据控制信号将直流电转换为压缩机驱动电力；以及控制器50，产生驱动多个开关元件的控制信号，并将控制信号输出到逆变器40。根据本发明的实施例的压缩机控制装置可以同时运行第一压缩机Cl和第二压缩机C2，或者也可以单独运行第一压缩机和第ニ压缩机。这可以被简单地定义为压缩机运行模式。该压缩机模式是通过第一压缩机和第ニ压缩机的负载或所需的冷却容量确定的运行模式。所述压缩机运行模式可以是通过由特定的值区分各压缩机的冲程、频率等而进行控制的运行模式。在本实施例中，所述压缩机运行模式可以被分为第一压缩机的単独运行模式、第二压缩机的単独运行模式、以及第ー压缩机和第二压缩机的同时运行模式。此处，控制信号通常是控制与逆变器40的开关元件相关的PWM电压占空比(duty)的脉冲宽度调制(PWM)信号。參考图2，根据本发明另ー个实施例的压缩机控制装置包括转换器20，将商用交流电10转换为直流电；平滑単元30，对直流电进行平滑；逆变器40，具有三个逆变器模块，每个逆变器模块由两个开关元件组成，该逆变器40根据与每个开关元件相关的驱动信号将经过平滑的直流电转换为压缩机驱动电力，并将其输出；驱动单元70，根据控制信号进行切換，以产生与开关元件相关的驱动信号；以及控制器50，根据与第一压缩机和第二压缩机的状态有关的信息产生控制信号。压缩机控制装置可以同时运行第一压缩机和第二压缩机，也可以单独或独立运行第一压缩机和第二压缩机。此处，一般来说，控制信号可以是控制与逆变器40的开关元件相关的PWM电压占空比的PWM信号。虽然图2未示出，參考图I，根据本发明的一个或多个实施例的压缩机控制装置可以包括第一电流检测单元81，检测施加到设置在第一压缩机Cl中的压缩机电机的压缩机电机电流；以及第一电压检测单元82，检测施加到该压缩机电机的压缩机电机电压。而且，根据本发明的一个或多个实施例的压缩机控制装置还可以包括第二电流检测单元84，检测施加到设置在第二压缩机C2中的压缩机电机的压缩机电机电流；以及第ニ电压检测单元85，检测施加到该压缩机电机的压缩机电机电压。
例如，第一电流检测单元81和第二电流检测单元84根据压缩机的负载或制冷系统的负载来检测施加到压缩机的驱动电流。电流检测单元81和84检测施加到压缩机电机的电机电流。第一电压检测单元82和第二电压检测单元85检测施加到压缩机的驱动电压。电压检测单元82和85根据压缩机的负载来检测施加到压缩机电机两端的电机电压。虽然图2未示出，參考图1，当压缩机为往复式压缩机(如线性压缩机等)时，根据本发明的一个或多个实施例的压缩机控制装置还包括第一冲程计算单元83和第二冲程计算单元86，通过使用压缩机电机电流和压缩机电机电压来计算第一压缩机和第二压缩机的第一冲程和第二冲程。电机电压、电机电流以及冲程之间的关系如下。基于经由第一电压检测単元82和第二电压检测单元85检测的电机电压以及经由第一电流检测单元81和第二电流检测单元84检测的电机电流，第一冲程计算单元83和第二冲程计算单元86可以通过使用如下所示的等式I来计算冲程。
[等式I]
I'i
[0039权利要求
1.ー种机器,包括第一压缩机；第二压缩机；压缩机控制装置，包括逆变器，包括多个开关元件，以根据控制信号将直流DC电转换为用于所述第一压缩机和所述第二压缩机的至少ー个的驱动电力；以及控制器，产生用于切换所述多个开关元件的所述控制信号，并将所述控制信号输出到所述逆变器；其中，基于所述控制信号使第一压缩机和第二压缩机同时运行或单独运行。
2.根据权利要求I所述的机器，还包括第一电流检测器和第二电流检测器，检测施加到设置在所述第一压缩机和所述第二压缩机各个中的电机的压缩机电机电流；以及第一电压检测器和第二电压检测器，检测施加到各个所述电机的压缩机电机电压。
3.根据权利要求2所述的机器，其中，所述第一压缩机和所述第二压缩机为往复式压缩机，所述机器还包括第一冲程计算器和第二冲程计算器，通过使用各个所述压缩机电机电流和所述压缩机电机电压计算所述第一往复式压缩机和所述第二往复式压缩机的第一冲程和第二冲程。
4.根据权利要求3所述的机器，其中，所述控制器通过使用所述第一冲程以及与所述第一往复式压缩机相关的冲程參考值产生所述控制信号。
5.根据权利要求3所述的机器，其中，所述控制器通过使用所述第二冲程以及与所述第二往复式压缩机相关的冲程參考值产生所述控制信号。
6.根据权利要求3所述的机器，还包括第一负载检测器和第二负载检测器，通过使用所述压缩机电机电流、所述压缩机电机电压、或所述第一冲程和所述第二冲程检测与所述第一往复式压缩机和所述第二往复式压缩机相关的负载。
7.根据权利要求I所述的机器，还包括第一负载检测器和第二负载检测器，其中，基于由所述第一负载检测器和所述第二负载检测器检测的与所述第一压缩机和所述第二压缩机相关的负载，使所述第一压缩机和所述第二压缩机两者同时运行，或者使所述第一压缩机和所述第二压缩机单独运行。
8.根据权利要求I至7中的一个所述的机器，其中，所述控制器通过使用所述第一压缩机和所述第二压缩机的当前工作频率以及与所述第一压缩机和所述第二压缩机的所述当前工作频率相关的频率參考值产生所述控制信号。
9.根据权利要求I至7中的一个所述的机器，其中，所述逆变器包括至少三个逆变器模块，并且所述第一压缩机和所述第二压缩机分别与所述至少三个逆变器模块中的两个逆变器模块连接。
10.根据权利要求9所述的机器，其中，所述至少三个逆变器模块的一个逆变器模块与所述第一压缩机和所述第二压缩机共同连接。
11.根据权利要求3所述的机器，其中，所述第一往复式压缩机和所述第二往复式压缩机为线性压缩机。
12.—种压缩机控制方法，用于通过使用逆变器控制第一压缩机和第二压缩机，所述方法包括以下步骤接收压缩机运行模式；以及根据所述压缩机运行模式，驱动所述第一压缩机、所述第二压缩机、或所述第一压缩机和所述第二压缩机两者。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括当所述压缩机运行模式为运行所述第一压缩机时，切換所述逆变器的至少ー些开关元件；当所述压缩机运行模式为运行所述第二压缩机时，切換所述逆变器的至少ー些开关元件；以及当所述压缩机运行模式为运行所述第一压缩机和所述第二压缩机时，切换所述逆变器的所有开关元件；其中，所述开关元件的至少ー个与所述第一压缩机和所述第二压缩机共同连接。
14.ー种机器,包括第一压缩机；第二压缩机；转换器，将交流AC电转换为直流DC电；平滑単元，对所述直流电进行平滑；压缩机控制设备，包括逆变器，具有至少三个逆变器模块，所述三个逆变器模块的至少ー个或多个包括两个开关元件，以根据驱动信号将经过平滑的直流电转换为压缩机驱动电力，所述驱动信号激活所述三个逆变器模块的所述至少一个或多个中的一个或多个开关元件，以输出所述压缩机驱动电力；驱动单元，根据控制信号进行切換，以产生激活各个所述开关元件中的ー个或多个的所述驱动信号；以及控制器，根据接收的与所述第一压缩机和所述第二压缩机的状态有关的信息产生所述控制信号，其中，基于所述驱动信号使第一压缩机和第二压缩机同时运行或单独运行。
15.根据权利要求14所述的机器，还包括第一电流检测单元和第二电流检测单元，检测施加到设置在所述第一压缩机和所述第ニ压缩机各个中的电机的压缩机电机电流；以及第一电压检测单元和第二电压检测单元，检测施加到各个所述电机的压缩机电机电压。
16.根据权利要求15所述的机器，其中，所述第一压缩机和所述第二压缩机为往复式压缩机，所述机器还包括第一冲程计算单元和第二冲程计算单元，通过使用所述压缩机电机电流和所述压缩机电机电压计算所述第一往复式压缩机和所述第二往复式压缩机的第一冲程和第二冲程。
17.根据权利要求16所述的机器，还包括第一负载检测单元和第二负载检测单元，通过使用所述压缩机电机电流、所述压缩机电机电压、或所述第一冲程和所述第二冲程检测与所述第一往复式压缩机和所述第二往复式压缩机的每个相关的负载。
18.根据权利要求14至17中的一个所述的机器，还包括第一负载检测单元和第二负载检测单元，其中，基于由所述第一负载检测单元和所述第二负载检测单元检测的与所述第一压缩机和所述第二压缩机相关的负载，使所述第一压缩机和所述第二压缩机两者同时运行，或者使所述第一压缩机和所述第二压缩机单独运行。
19.根据权利要求14至17中的一个所述的机器，其中，所述控制器通过使用所述第一压缩机和所述第二压缩机的当前工作频率以及与所述第一压缩机和所述第二压缩机的所述当前工作频率相关的频率參考值产生所述控制信号。
20.根据权利要求14至17中的一个所述的机器，其中，所述第一压缩机和所述第二压缩机共同与所述三个逆变器模块中的ー个分别连接。
全文摘要
一种包括压缩机控制装置的机器及压缩机控制方法，该机器包括至少两个压缩机，其中通过压缩机控制装置来控制两个压缩机。通过使用用于至少两个压缩机的逆变器，使得元件的使用数量最小化，并可以增大压缩机容量，且可以提高系统的运行效率。作为一个示例，根据两个压缩机的负载或冷却容量，可以使用多个运行模式。通过使用逆变器来单独或同时运行所述两个压缩机，因此简化了系统的配置，并降低了成本。
文档编号F04B49/06GK102828943SQ201210137070
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月4日 优先权日2011年6月13日
发明者刘载有, 罗泰雄 申请人:Lg电子株式会社