CN100465442C - 控制压缩机操作的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于控制压缩机操作的装置，其包括：控制器，其根据压缩机的操作荷载来产生用于选择压缩机操作模式的控制信号；第一转换组件，其连接至包括主线圈和副线圈的电机，并根据控制信号来只选择主线圈或者既选择主线圈又选择副线圈；电连接至第一转换组件的第一和第二电容器；以及第二转换组件，其连接至第一电容器，并根据控制信号选择性地将第一电容器并联至第二电容器。

Description

控制压缩机操作的装置和方法
技术领域
本发明涉及压缩机，具体涉及控制往复式压缩机操作的装置和方法。
背景技术
通常，往复式压缩机不采用用于将旋转运动转变成直线运动的曲柄轴，因此它比普通的压缩机具有更高的压缩效率。
当把往复式压缩机应用于冰箱或空调时，为了控制制冷能力，可通过改变输入给往复式压缩机的冲程电压来改变该往复式压缩机的压缩率。
下面将根据图1来解释现有技术的往复式压缩机。
图1示出的是根据现有技术、用于控制往复式压缩机操作的装置的结构方块图。
如图1所示，用于控制往复式压缩机操作的现有技术装置包括：检压器14，其用于检测当往复式压缩机13的冲程改变时施加给该往复式压缩机13的电压；检流器12，其用于检测当往复式压缩机13的冲程改变时施加给该往复式压缩机13的电流；微计算机15，其基于检压器14所检测到的电压值和检流器12所检测到的电流值来计算冲程，将计算得到的冲程与冲程参考值进行比较，并根据该比较结果产生转换控制信号；以及电源组11，其根据微计算机15所产生的转换控制信号、通过利用内部三端双向可控硅开关元件Tr1来控制提供给往复式压缩机13的交流电的开/关，从而将冲程电压提供给该往复式压缩机13。
该往复式压缩机13接收根据用户所设定的冲程参考值而提供给内部电机(未示出)的冲程电压，改变其冲程，并让内部活塞(未示出)作往复式运动。
下面将解释用于控制往复式压缩机操作的现有技术装置的操作。
首先，当根据用户设定的冲程参考值将电压提供给内部电机时，往复式压缩机13改变其冲程并让活塞作往复式运动。这里，冲程表示往复式压缩机13的活塞沿着其进行往复式运动的距离。
通过从微计算机15输出的转换控制信号，来延长电源组11的三端双向可控硅开关元件Tr1的持续接通时间，并因此将交流电提供给往复式压缩机13以驱动该往复式压缩机13。此时，检压器14和检流器12分别检测施加给往复式压缩机13的电压和电流，并将检测到的电压和电流值输出给微计算机15。
微计算机15基于分别由检压器14和检流器12所检测到的电压和电流值来计算往复式压缩机13的冲程，将计算得到的冲程值与冲程参考值进行比较，并根据该比较结果产生转换控制信号。举例来说，如果计算得到的冲程值小于冲程参考值，则微计算机15向电源组11输出转换控制信号以延长三端双向可控硅开关元件Tr1的持续接通时间，从而增大提供给往复式压缩机13的冲程电压。
然而，如果计算得到的冲程值大于冲程参考值，则微计算机15向电源组11输出转换控制信号以缩短三端双向可控硅开关元件Tr1的持续接通时间，从而减小提供给往复式压缩机13的冲程电压。
与往复式压缩机13的内部电机相串联的单电容器16补偿了内部电机中线圈绕组的电感。
同时，在用于控制往复式压缩机操作的现有技术装置中，当为了控制压缩机的冲程而通过三端双向可控硅开关元件Tr1将电压施加给压缩机13的电机时，就产生了噪音。为了消除该噪音，就需要图2所示的继电器17以及由主线圈19和副线圈20组成的电机18。
举例来说，根据输入给压缩机的电压变化和压缩机的操作荷载的变化，继电器17只选择主线圈19或者既选择主线圈19又选择副线圈20，从而改变电机18的电容。例如，如果输入电压增大或者压缩机的操作荷载大于预先设定的参考荷载(即，在超荷载的情况下)，则微计算机15控制继电器17让其只选择主线圈19，以减小电机18的反电动势常数。
同时，如果输入给压缩机的电压减小或者压缩机的操作荷载小于预先设定的参考荷载(即，在欠荷载的情况下)，则微计算机15控制继电器17让其既选择主线圈19又选择副线圈20，以增大电机18的反电动势常数。这里，根据输入至压缩机的电压变化和压缩机操作荷载的变化，将该压缩机的操作模式改变成电源模式(power mode)或安全模式。该电源模式指的是在其中电机只通过主线圈进行操作的模式，而该安全模式指的是在其中电机既通过主线圈又通过副线圈进行操作的模式。
往复式压缩机的电机18中的线圈绕组的缠绕次数N与该电机的反电动势常数成正比，因而，当将一定的电压施加给压缩机时，该压缩机的冲程和线圈的缠绕次数成反比，可由如下所示的方程(1)来表达：
Figure C200510055138D00071
因此，根据施加至压缩机的电力变化和压缩机的操作荷载的变化来控制继电器17，从而改变电机的电容以控制该电机。
然而，对于根据现有技术、用于控制往复式压缩机操作的装置，当压缩机处于电源模式或处于安全模式时，只通过连接至电机18的一个电容器将电力施加给压缩机的电机18，从而导致了压缩机操作不稳定的问题。例如，当压缩机的操作模式从安全模式改变成电源模式或者从电源模式改变成安全模式时，改变了电机线圈的缠绕次数因此改变了电机线圈的电感。但是由于压缩机只通过一个电容器操作，因此，该压缩机的操作不稳定。
2003年11月11日公布的美国专利No.6,644,943也公开了往复式压缩机。
发明内容
因此，本发明的目的是提供这样一种用于控制压缩机操作的装置和方法，在电机线圈的电感值随着压缩机的操作荷载而改变时，该装置和方法能通过改变与压缩机的电机电连接着的电容器的电容，从而让压缩机稳定地操作。
为了实现这里所具体和广泛描述的这些和其它优点，并根据本发明的目的，本发明提供一种用于控制压缩机操作的装置，其包括：控制器，其根据压缩机的操作荷载来产生用于选择压缩机操作模式的控制信号；第一转换组件，其连接至包括主线圈和副线圈的电机，并根据控制信号来只选择主线圈或者既选择主线圈又选择副线圈；电连接至第一转换组件的第一和第二电容器；以及第二转换组件，其连接至第一电容器，并根据控制信号选择性地将第一电容器并联至第二电容器。
为了实现上述目的，本发明还提供一种用于控制往复式压缩机操作的装置，其包括：检压器，其用于检测当往复式压缩机的冲程改变时施加给该往复式压缩机的电压；检流器，其用于检测当该冲程改变时施加给该往复式压缩机的电流；微计算机，其基于检压器所检测到的电压值和检流器所检测到的电流值来计算冲程，将计算得到的冲程与冲程参考值进行比较，根据该比较结果产生转换控制信号，并根据往复式压缩机的操作荷载来产生用于选择往复式压缩机操作模式的模式控制信号；电源组，其通过利用内部三端双向可控硅开关元件来开/关控制施加给往复式压缩机的交流电，从而将冲程电压提供给往复式压缩机；第一转换组件，其连接至安装在往复式压缩机中、包括主线圈和副线圈的电机，并根据模式控制信号来只选择主线圈或者既选择主线圈又选择副线圈；电连接至第一转换组件的第一和第二电容器；以及第二转换组件，其连接至第一电容器，并根据模式控制信号选择性地将第一电容器并联至第二电容器。
为了实现上述目的，本发明还提供一种用于控制压缩机操作的方法，其包括下列步骤：在一个步骤中，如果压缩机的操作荷载大于参考荷载，则将电力施加给压缩机的电机主线圈，同时，连接至电机的第一和第二电容器相并联；在另一个步骤中，如果压缩机的操作荷载小于参考荷载，则将电力施加给压缩机的电机主线圈和副线圈，同时，连接至电机的第一和第二电容器中的一个断开。
前面所述的以及其它的关于本发明的目的、特征、所涉及的内容和优点将在下面通过与相应的附图相结合来进行清晰和具体地描述。
附图说明
附图显示了本发明的实施例，它们与说明书的文字一起用来解释本发明的原理，提供这些附图为的是进一步理解本发明，它们与本说明书相互结合并组成本说明书的一部分。
附图中：
图1示出的是根据现有技术、用于控制压缩机操作的装置的结构方块图；
图2示出的是根据现有技术、用于控制包括由主线圈和副线圈组成的电机的压缩机操作的装置的方块图；
图3示出的是根据本发明、用于控制压缩机操作的装置的方块图；
图4是根据本发明、用于控制压缩机操作的方法的流程图；
图5示出的是根据本发明、将压缩机的操作模式改变成电源模式时用于控制压缩机操作的装置的操作方块图；以及
图6示出的是根据本发明、将压缩机的操作模式改变成安全模式时用于控制压缩机操作的装置的操作方块图。
具体实施方式
下面参照图5和6，根据本发明的优选实施例来解释用于控制压缩机操作的装置和方法，当电机线圈的电感值随着压缩机的操作荷载而改变时，该装置和方法能通过改变与压缩机的电机电连接着的共振电容器的电容，从而能稳定地操作该压缩机。
这里，本发明包括与现有技术相同的下列元件：检压器14、检流器12、微计算机15和电源组11，因此省略对它们的说明。
图3示出的是根据本发明、用于控制压缩机操作的装置的方块图。
如图3所示，用于控制压缩机操作的装置包括：控制器(未示出)，其根据压缩机的操作荷载来产生用于选择压缩机操作模式的控制信号；第一继电器17，其电连接至由主线圈19和副线圈20组成的电机18，并根据用于选择压缩机操作模式的控制信号来只选择主线圈19或者既选择主线圈19又选择副线圈20；相互并联着连接至第一继电器17的第一电容器16和第二电容器21；以及第二继电器22，其连接至第一电容器16，并根据用于选择压缩机操作模式的控制信号，将电力施加给第一电容器16或将施加给第一电容器16的电力切断。这里，图1的微计算机15能执行该控制器的功能。
当输入给压缩机的电压改变或压缩机的操作荷载改变时，控制器将压缩机的操作模式改变成电源模式或安全模式。例如，当输入给压缩机的电压增大或者当压缩机的操作荷载大于预先设定的参考荷载时，控制器向第一继电器17和第二继电器22输出控制信号，以将压缩机的操作模式改变成电源模式。此外，如果输入给压缩机的电压减小或者如果压缩机的操作荷载小于预先设定的参考荷载，则控制器向第一继电器17和第二继电器22输出控制信号，以将压缩机的操作模式改变成安全模式。该电源模式是只通过主线圈19来操作安装在压缩机中的电机18的模式，而该安全模式是既通过主线圈19又通过副线圈20来操作电机18的模式。
主线圈19的缠绕次数和副线圈20的缠绕次数可构造得相同或不同。第一电容器16和第二电容器21的电容可基于电机线圈的电感值来优选确定。
下面结合图4来解释根据本发明的用于控制压缩机操作的方法。
图4是根据本发明、用于控制压缩机操作的方法的流程图。
首先，控制器根据压缩机的操作荷载来操作该压缩机。例如，如果压缩机安装在空调中，则该压缩机基于用户预先设定的所需温度和室温而进行操作(步骤S11)。在此情况下，控制器基于预先设定的所需温度和室温而将压缩机的操作改变成电源模式或安全模式。也就是说，如果输入给压缩机的电压增大或者压缩机的操作荷载大于预先设定的参考荷载时，则控制器优选将压缩机的操作模式改变成电源模式。
此后，如果压缩机的操作荷载大于参考荷载，当根据压缩机的操作荷载将要把压缩机的操作模式改变成电源模式时，控制器产生用于将压缩机的操作模式改变成电源模式的第一控制信号，并将该第一控制信号输出给第一继电器17和第二继电器22(步骤S12)。在此情况下，可采用多种不同的转换装置来代替继电器。
下面结合图5来解释当将其操作模式改变成电源模式时用于控制压缩机操作的装置的操作。
图5示出的是根据本发明、将压缩机的操作模式改变成电源模式时用于控制压缩机操作的装置的操作方块图。
首先，根据从控制器输出的第一控制信号，第一继电器17只选择主线圈19。此时，电力只流过主线圈19，而且在此情况下，由于电力只在主线圈19中流动，因此减小了电机的反电动势常数(步骤S13)。
根据控制器的第一控制信号，第二继电器22将电力施加给第一电容器16，从而让电力能通过第一电容器16和第二电容器21而施加给主线圈19。换句话说，当只选择了主线圈19时，控制器将第一电容器16和第二电容器21并联以增大电容并执行LC共振操作。
同时，如果压缩机的操作荷载小于参考荷载，当根据压缩机的操作荷载将要把压缩机的操作模式改变成安全模式时，控制器产生用于将压缩机的操作模式改变成安全模式的第二控制信号，并将该第二控制信号输出给第一继电器17和第二继电器22。下面结合图6来解释将压缩机的操作模式改变成安全模式时用于控制压缩机操作的装置的操作。
根据从控制器输出的第二控制信号，第一继电器17选择主线圈19和副线圈20。此时，电力流过主线圈19和副线圈20，而且，由于电力在主线圈19和副线圈20中流动，因此增大了电机的反电动势常数(步骤S15)。
根据控制器的第二控制信号，第二继电器22断开第一电容器16以将施加给第一电容器16的电力切断，从而让电力只通过第二电容器21而施加给主线圈19和副线圈20(步骤S16)。也就是说，当选择了主线圈19和副线圈20时，控制器将施加给第一电容器16的电力切断，以减小电容并执行LC共振操作。
因此，当电机线圈的电感值随着压缩机的操作荷载而改变时，连接至该电机的共振电容器发生改变，因此改变了共振电容器的电容值，从而稳定地驱动压缩机。
如前面所述的，根据本发明的用于控制压缩机操作的装置具有下列优点：当安装在压缩机中的电机线圈的电感值改变时，连接至该电机的电容器的电容值也改变，因此能稳定地驱动压缩机。
应该理解，在不背离本发明的实质或本质特征的前提下，本发明可以以多种方式来实施，所以，除非特别指出，上面说明的实施例不受前述说明的任何细节所限制，相反，应该在所附权利要求所限定的精神和范围内作广义的理解，因此，那些落入权利要求范围内的所有改变或修改或者该范围内的等同物都被所附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种用于控制压缩机操作的装置，包括：
控制器，其根据压缩机的操作荷载来产生用于选择压缩机操作模式的控制信号；
第一转换组件，其连接至包括主线圈和副线圈的压缩机电机，并根据控制信号来选择主线圈或者既选择主线圈又选择副线圈；
分别串联电连接至第一转换组件的第一和第二电容器；以及
第二转换组件，其连接至第一电容器，并根据控制信号选择性地将第一电容器并联至第二电容器，
其中，当第一转换组件选择了主线圈时，通过第二转换组件将第一电容器和第二电容器并联起来；以及
当第一转换组件选择了主线圈和副线圈时，第二转换组件将第一电容器和第二电容器中的一个断开。
2.如权利要求1所述的装置，其中，如果压缩机的操作荷载大于参考荷载，则控制器产生用于选择主线圈的第一控制信号。
3.如权利要求2所述的装置，其中，如果压缩机的操作荷载小于参考荷载，则控制器产生用于选择主线圈和副线圈的第二控制信号。
4.如权利要求3所述的装置，其中，当第一转换组件选择了主线圈时，第二转换组件将第一电容器并联至第二电容器。
5.如权利要求4所述的装置，其中，当第一转换组件选择了主线圈和副线圈时，第二转换组件将施加给第一电容器的电力切断。
6.一种用于控制往复式压缩机操作的装置，包括：
检压器，其用于当往复式压缩机的冲程改变时检测施加给该往复式压缩机的电压；
检流器，其用于检测当该冲程改变时施加给该往复式压缩机的电流；
微计算机，其基于检压器所检测到的电压值和检流器所检测到的电流值来计算冲程，将计算得到的冲程与冲程参考值进行比较，根据该比较结果产生转换控制信号，并根据往复式压缩机的操作荷载来产生用于选择往复式压缩机操作模式的模式控制信号；
电源组，其通过利用内部三端双向可控硅开关元件来开/关控制施加给往复式压缩机的交流电，从而将冲程电压提供给该往复式压缩机；
第一转换组件，其连接至安装在往复式压缩机中、包括主线圈和副线圈的电机，并根据模式控制信号来只选择主线圈或者既选择主线圈又选择副线圈；
分别串联电连接至第一转换组件的第一和第二电容器；以及
第二转换组件，其连接至第一电容器，并根据模式控制信号选择性地将第一电容器并联至第二电容器，
其中，当第一转换组件选择了主线圈时，通过第二转换组件将第一电容器和第二电容器并联起来；以及
当第一转换组件选择了主线圈和副线圈时，第二转换组件将第一电容器和第二电容器中的一个断开。
7.如权利要求6所述的装置，其中，当往复式压缩机的操作荷载大于参考荷载时，微计算机产生用于选择主线圈的第一控制信号。
8.如权利要求7所述的装置，其中，当往复式压缩机的操作荷载小于参考荷载时，则微计算机产生用于选择主线圈和副线圈的第二控制信号。
9.一种用于控制压缩机操作的方法，包括如下步骤：
如果压缩机的操作荷载大于参考荷载，则将电力施加给压缩机的电机主线圈，同时，并联分别串联连接至电机的第一和第二电容器；以及
如果压缩机的操作荷载小于参考荷载，则将电力施加给压缩机的电机主线圈和副线圈，同时，断开分别串联连接至电机的第一和第二电容器中的一个。
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