CN101054970B - 用于线性压缩机的驱动控制装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于线性压缩机的驱动控制装置，包括控制单元，在通过控制提供给线性电动机的电流来增加冲程的同时，通过冲程和电流之间的相差拐点来检测TDC，并根据检测到的TDC来改变提供给线性电动机的电流。本发明能够在冲程大于上止点(TDC)时通过增加提供给线性电动机的电流来降低冲程以稳定控制TDC。

Description

用于线性压缩机的驱动控制装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种线性压缩机，尤其涉及一种用于线性压缩机的驱动控制装置及其方法，该装置能够在冲程大于上止点(TDC)时通过增加提供给线性电动机的电流来降低冲程。
背景技术
通常，线性压缩机通过直接将活塞连接到线性电动机的动子而利用电动机的线性运动来往复运动活塞。
当线性压缩机应用于压缩机或电冰箱时，通过改变输入到线性压缩机的电压来改变线性压缩机的压缩比，从而控制冷却容量。
图1是示出根据相关技术用于线性压缩机的驱动控制装置的框图。
如图所示，用于线性压缩机的驱动控制装置包括：电流检测单元4，用于检测提供给电动机的电流；电压检测单元3，用于检测施加到电动机的电压；冲程估算单元5，用于根据检测到的电流、检测到的电压以及电动机参数来估算冲程；比较单元1，用于比较冲程估算值和冲程命令值，借此输出它们之间的差值；以及控制单元2，用于根据该差值通过改变施加到电动机的电压来控制冲程。
下面将说明相关技术的用于线性压缩机的驱动控制装置的工作。
电流检测单元4检测提供给电动机的电流，电压检测单元3检测施加到电动机的电压。
冲程估算单元5使用检测到的电流、检测到的电压以及电动机参数来计算冲程估算值。然后，冲程估算单元5将冲程估算值提供给比较单元1。
然后，比较单元1比较冲程估算值与冲程命令值，并且将它们之间的差值提供给控制单元2。然后，控制单元2改变施加到电动机的电压以控制冲程。
如图2所示，当冲程估算值大于冲程命令值时，控制单元2减小施加到电动机的电压。相反，当冲程估算值小于冲程命令值时，控制单元2增加施加到电动机的电压。
线性压缩机使用电动机参数(α)、电阻(R)和电抗(L)来获得冲程估算值，并且使用冲程估算值来控制冲程。
使用冲程电压的相关技术的线性压缩机通过使用电容器控制LC谐振来控制电压。
图3是示出根据相关技术用于控制线性压缩机的上止点(TDC)的方法的流程图。
控制单元2在增加输入电流时判断冲程是否为TDC。当判断结果为冲程是TDC时，保持提供给线性电动机的电流。
当判断结果为冲程不是TDC时，控制单元2判断冲程是否小于TDC。如果冲程小于TDC，则增加提供给线性压缩机的输入电流。相反，如果冲程大于TDC，则降低输入电流。
通过控制提供给线性压缩机的输入电流来执行TDC控制。
但是，相关技术的驱动控制方法具有以下问题。
第一，当冲程大于TDC时，即使降低或者保持输入电流，也会发生冲程振动现象。
第二，当降低线性压缩机的输入电流时，大大增加了或降低了提供给线性压缩机的功率，从而改变了冷却容量。因此，降低了线性压缩机的可靠性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于线性压缩机的驱动控制装置及其方法，该装置能够在冲程大于上止点(TDC)时通过增加提供给线性电动机的电流来降低冲程以稳定控制TDC。
为了实现这些和其它优点，根据本发明的目的，提供一种用于线性压缩机的驱动控制装置，包括：控制单元，在通过控制提供给线性电动机的电流来增加冲程的同时，通过冲程和电流之间的相差拐点来检测TDC，并根据检测到的TDC来改变提供给线性电动机的电流。
为了实现这些和其它优点，根据本发明的目的，如此处具体实施和广泛描述的，提供一种用于线性压缩机的驱动控制装置，包括：控制单元，在通过控制提供给线性电动机的电流来增加冲程的同时，通过冲程和电流之间的相差拐点检测TDC，并输出一控制信号，用于改变提供给线性电动机的电流；第一比较单元，根据该控制信号将电流命令值与提供给线性电动机的电流进行比较，并根据比较结果输出电流补偿信号；PWM控制单元，根据该电流补偿信号输出一PWM控制信号以改变施加至线性电动机的电流；以及逆变器，根据该PWM控制信号改变提供给线性电动机的电流。
为了实现这些和其它优点，根据本发明的目的，提供一种用于线性压缩机的驱动控制装置，包括：控制单元，在通过控制提供给线性电动机的电流来增加冲程的同时，通过冲程和电流之间的相差拐点来检测TDC，根据检测到的TDC输出控制信号以改变提供给线性电动机的电流，以及根据负载输出一冲程控制信号以改变冲程命令值；第一比较单元，根据该控制信号将电流命令值与提供给线性电动机的电流进行比较，并根据比较结果输出电流补偿信号；冲程命令值确定单元，根据该冲程控制信号确定冲程命令值；电流命令值确定单元，根据该冲程控制信号确定电流命令值；第二比较单元，将该冲程命令值与冲程进行比较，并根据比较结果输出冲程补偿信号；PWM控制单元，根据该电流补偿信号或该冲程补偿信号输出一PWM控制信号以改变提供给线性电动机的电流；以及逆变器，根据该PWM控制信号改变提供给线性电动机的电流。
为了实现这些和其它优点，根据本发明的目的，如此处具体实施和广泛描述的，还提供一种用于线性压缩机的驱动控制方法，该线性压缩机由恒定冲程命令值驱动，该方法包括：根据负载增加提供给线性电动机的电流从而增加冲程；通过使用提供给线性电动机的电流和冲程来检测TDC；以及比较冲程和TDC，并根据比较结果改变提供给线性电动机的输入电流。
结合附图从本发明的以下详细描述中，本发明的前述和其它目的、特征、方法和优点将会变得更为清楚。
附图说明
包含附图是为了提供对本发明的进一步理解，附图包含在说明书中并构成说明书的一部分，附图示出本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。
在图中：
图1是示出根据相关技术用于线性压缩机的驱动控制装置框图；
图2是示出根据相关技术用于线性压缩机的驱动控制方法的流程图；
图3是示出根据相关技术用于控制线性压缩机的TDC的过程的流程图；
图4是示出根据本发明用于线性压缩机的驱动控制装置的框图；
图5是示出根据本发明用于线性压缩机的驱动控制方法的流程图；
图6是示出根据本发明用于控制线性压缩机的TDC的过程的操作图解。
具体实施方式
现在，对本发明的优选实施例进行详细说明，其实例在附图中示出。
以下，参照附图对用于线性压缩机的驱动控制装置及其方法进行说明，其中该装置能够在冲程大于TDC时通过增加提供给线性电动机的电流来降低冲程。
图4是示出根据本发明的用于线性压缩机的驱动控制装置的框图。
如图所示，根据本发明的用于线性压缩机的驱动控制装置包括电压检测单元100、电流检测单元110、冲程检测单元120、控制单元130、第一比较单元160、第二比较单元170、冲程命令值确定单元140、电流命令值确定单元150、PWM控制单元180、逆变器190以及供电单元200。
电流检测单元110检测线性压缩机的电动机电流，电压检测单元100检测线性压缩机的电动机电压。
冲程检测单元120通过使用检测到的电流和检测到的电压来计算冲程。
控制单元130在通过控制提供给线性电动机的电流来增加冲程的同时，通过冲程和电流之间的相差拐点来检测TDC，并改变提供给线性电动机的电流。
更具体的，当冲程等于TDC时，控制单元130保持提供给线性电动机的电流。但是，当冲程小于TDC时，控制单元130增加提供给线性电动机的电流以增加冲程。而且，当冲程大于TDC时，控制单元130增加提供给电动机的电流以降低冲程。
控制单元130可通过检测应用于线性压缩机的机械等式的阻尼系数的拐点或气体弹簧常数的拐点来检测TDC。
控制单元130根据负载输出冲程控制信号以改变冲程命令值。
冲程命令值确定单元140根据冲程控制信号确定冲程命令值。
电流命令值确定单元150根据冲程控制信号确定电流命令值。
第一比较单元160比较冲程命令值和冲程，并根据比较结果输出冲程补偿信号。
在电流控制模式下，第二比较单元170比较电流命令值和提供给线性电动机的电流，并根据比较结果输出电流补偿信号。
PWM控制单元180根据电流补偿信号输出用于改变输入电流的PWM控制信号，以及根据冲程补偿信号输出用于改变冲程的PWM控制信号。
PWM控制信号包括PWM占空比变化信号和PWM周期变化信号。提供给线性电动机的电流根据PWM占空比变化信号而变化。
当电流命令值小于检测到的电流时，PWM占空比增加。相反，当电流命令值大于检测到的电流时，则PWM占空比降低。
逆变器190根据PWM控制信号改变提供给线性电动机的电流。
也即，在设置在逆变器190中的切换装置的开/关时间由PWM控制信号控制时，逆变器190相应地工作，改变来自供电单元200的输出电流，以将其提供给线性电动机。
供电单元200对商用交流电进行整流或平滑以产生直流电。
参照图5说明用于线性压缩机的驱动控制装置的工作。
假设用恒定冲程命令值驱动线性压缩机。
电流检测单元110检测线性压缩机的电动机电流，电压检测单元100检测线性压缩机的电动机电压。
冲程检测单元120通过使用检测到的电流和检测到的电压来计算冲程。
控制单元130在通过控制提供给线性电动机的电流来增加冲程的同时，通过冲程和电流之间的相差拐点来检测TDC，并根据检测到的TDC来改变提供给线性电动机的电流(SP11～SP16)。
TDC代表线性压缩机的活塞的上止点，并且表示在活塞的压缩过程完成时的冲程。
由于在TDC为0时线性压缩机具有最好的效率，因此在本发明中控制活塞以使其位于TDC＝0的点。在本发明中，将TDC＝0的点称为TDC。
控制单元130根据负载增加提供给线性电动机的电流，从而增加冲程(SP11)。
控制单元130根据负载输出冲程控制信号以改变冲程命令值。
冲程命令值确定单元140根据冲程控制信号确定冲程命令值。
电流命令值确定单元150根据冲程控制信号确定电流命令值。
第一比较单元160比较冲程命令值和冲程，并根据比较结果输出冲程补偿信号。
第二比较单元170比较电流命令值和提供给线性电动机的电流，并根据比较结果输出电流补偿信号。
PWM控制单元180根据冲程补偿信号和电流补偿信号输出PWM控制信号。逆变器190根据PWM控制信号改变提供给线性电动机的电流。在电流控制模式下，控制单元130增加提供给线性电动机的电流(SP11)。
控制单元130判断冲程是否为TDC(SP12)。当判断结果为冲程是TDC时，保持提供给线性电动机的电流(SP13)。
当判断的结果为冲程不是TDC时，则控制单元130判断冲程是否小于TDC(SP14)。如果冲程小于TDC，则增加提供给线性电动机的电流(SP15)。
相反，如果冲程大于TDC，则增加提供给线性电动机的电流以降低冲程(SP16)。
图6是示出根据本发明用于控制线性压缩机的TDC的过程的操作图解。
在根据本发明的用于线性压缩机的驱动控制装置中，当冲程大于TDC时，增加提供给线性电动机的电流以降低冲程。
在根据本发明的用于线性压缩机的驱动控制装置中，防止大于TDC的过冲程，从而提高了线性压缩机的可靠性。
由于本发明可以以几种形式具体实施并且没有脱离其精神或本质特征，因此应当理解，上述实施例并不限于前述说明书的任何细节，除非另有指明，而应当在其精神和所附权利要求定义的范围内被广泛解释，因此所有落入权利要求范围或等效范围内的变化和修改均应当包含在所附权利要求内。

Claims (14)

1.一种用于线性压缩机的驱动控制装置，包括：
控制单元，在通过控制提供给线性电动机的电流来增加冲程的同时，通过冲程和电流之间的相差拐点来检测上止点，并根据检测到的上止点来改变提供给线性电动机的电流，其中，所述控制单元在冲程大于上止点时增加提供给线性电动机的电流以降低冲程。
2.如权利要求1所述的装置，其中控制单元在冲程为上止点时保持提供给线性电动机的电流，在冲程小于上止点时增加提供给线性电动机的电流以增加冲程。
3.如权利要求1所述的装置，还包括：
第一比较单元，将电流命令值与提供给线性电动机的电流进行比较，并根据比较结果输出电流补偿信号；
脉冲宽度调制控制单元，根据该电流补偿信号输出脉冲宽度调制控制信号以改变输入电流；以及
逆变器，根据该脉冲宽度调制控制信号改变提供给线性电动机的电流。
4.如权利要求3所述的装置，其中当该电流命令值小于输入电流时，该脉冲宽度调制控制单元输出该脉冲宽度调制控制信号以增加脉冲宽度调制占空比，以及当该电流命令值大于输入电流时，该脉冲宽度调制控制单元输出该脉冲宽度调制控制信号以降低脉冲宽度调制占空比。
5.一种用于线性压缩机的驱动控制装置，包括：
控制单元，在通过控制提供给线性电动机的电流来增加冲程的同时，通过冲程和电流之间的相差拐点来检测上止点，并输出一控制信号，用于改变提供给线性电动机的电流；
第一比较单元，根据该控制信号将电流命令值与提供给线性电动机的电流进行比较，并根据比较结果输出电流补偿信号；
脉冲宽度调制控制单元，根据该电流补偿信号输出一脉冲宽度调制控制信号，以改变电流；
逆变器，根据该脉冲宽度调制控制信号改变提供给线性电动机的电流，并且
其中，所述控制单元在冲程大于上止点时增加提供给线性电动机的电流以降低冲程。
6.如权利要求5所述的装置，其中该控制单元在冲程为上止点时保持提供给线性电动机的电流，在冲程小于上止点时增加提供给线性电动机的电流以增加冲程。
7.如权利要求5所述的装置，其中该控制单元根据负载输出一冲程控制信号以改变冲程命令值。
8.如权利要求5所述的装置，还包括：
冲程命令值确定单元，根据该冲程控制信号确定冲程命令值；以及
电流命令值确定单元，根据该冲程控制信号确定电流命令值。
9.如权利要求5所述的装置，还包括：
第二比较单元，将该冲程命令值与冲程进行比较，并根据比较结果输出冲程补偿信号。
10.如权利要求5所述的装置，其中该脉冲宽度调制控制单元根据该电流补偿信号输出该脉冲宽度调制控制信号以改变冲程。
11.如权利要求8所述的装置，其中当该电流命令值小于输入电流时，该脉冲宽度调制控制单元输出该脉冲宽度调制控制信号以增加脉冲宽度调制占空比，以及当该电流命令值大于输入电流时，该脉冲宽度调制控制单元输出该脉冲宽度调制控制信号以降低脉冲宽度调制占空比。
12.一种用于线性压缩机的驱动控制装置，包括：
控制单元，在通过控制提供给线性电动机的电流来增加冲程的同时，通过冲程和电流之间的相差拐点来检测上止点，根据检测到的上止点输出控制信号以改变提供给线性电动机的电流，以及根据负载输出一冲程控制信号以改变冲程命令值；
第一比较单元，根据该控制信号将电流命令值与提供给线性电动机的电流进行比较，并根据比较结果输出电流补偿信号；
冲程命令值确定单元，根据该冲程控制信号确定冲程命令值；
电流命令值确定单元，根据该冲程控制信号确定电流命令值；
第二比较单元，将该冲程命令值与冲程进行比较，并根据比较结果输出冲程补偿信号；
脉冲宽度调制控制单元，根据该电流补偿信号或该冲程补偿信号输出一脉冲宽度调制控制信号以改变提供给线性电动机的电流；
逆变器，根据该脉冲宽度调制控制信号改变提供给线性电动机的电流，并且
其中，所述控制单元在冲程大于上止点时通过增加提供给线性电动机的电流以降低冲程。
13.一种用于线性压缩机的驱动控制方法，该线性压缩机由恒定冲程命令值驱动，该方法包括：
根据负载增加提供给线性电动机的电流，从而增加冲程；
使用提供给线性电动机的电流和冲程来检测上止点；以及
将冲程与上止点进行比较，并根据比较结果改变提供给线性电动机的电流，并且其中，所述改变电流的步骤包括在冲程大于上止点时通过增加提供给线性电动机的电流以降低冲程。
14.如权利要求13所述的方法，其中改变电流的步骤包括：
在冲程为上止点时，保持提供给线性电动机的电流；以及
在冲程小于上止点时，通过增加提供给线性电动机的电流来增加冲程。
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