CN106337793B - 用于保护共振式线性压缩机的方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明描述一种用于保护共振式线性压缩机（14）的方法，该压缩机（14）包括结构性共振频率（wE）和马达，马达被供给具有振幅（A）和驱动频率（wA）的供给电压（Va），振幅（A）和驱动频率（wA）根据等式A.sen(wt)控制。该保护方法构造成包括以下步骤：防止以具有与共振式线性压缩机（14）的结构性共振频率（wE）一致的至少一个谐波的驱动频率（wA）对马达进行供给。本发明还涉及一种共振式线性压缩机（14）的保护***，其包括电子控制器（30）并构造成，防止以具有与共振式线性压缩机（14）的结构性共振频率（wE）一致的至少一个谐波的驱动频率（wA）对马达进行供给。

Description

用于保护共振式线性压缩机的方法及***
技术领域
本发明涉及一种用于保护共振式线性压缩机的方法及***。更具体地，本发明涉及一种构造成防止以具有与压缩机的结构性共振频率一致的谐波的给定驱动频率来操作共振式线性压缩机的方法及***。
背景技术
交变活塞式压缩机借助活塞的轴向运动来压缩气缸内的气体，由此产生压力。在该方面，存在于气缸外部的气体在被称为低压侧（吸气压力或蒸发压力）的区域中，并且通过吸气阀进入气缸，在气缸中气体然后被活塞运动压缩。在气体已经被压缩后，其通过排气阀从气缸排出到被称为高压侧（排气压力或凝结压力）的区域。
交变活塞式压缩机的类型中的一种是共振式线性压缩机。在该压缩机模型中，活塞由线性致动器致动，该线性致动器包括支架和磁体，磁体由线圈和弹簧致动，弹簧将可移动部分（活塞、支架和磁体）关联到固定部分（气缸、定子、线圈、盖部和框架）。可移动部分和弹簧形成压缩机的共振组件。
由线性马达致动的共振组件具有进行线***变运动的功能，从而引起气缸内侧的活塞的运动以将通过吸气阀吸入的气体的压缩动作施加到气体通过排气阀排出的点。
为此，通过由马达所产生的功率和由机构在压缩时所消耗的功率以及在该过程中所产生的损耗的平衡，调节共振式线性压缩机的操作的振幅。因此，为了获得带来最大冷却能力的最大热力学效率，活塞位移应靠近冲程端部（尽可能靠近盖部），以便减少压缩过程中的死气体（未使用的气体）的容积。
因此，为了使压缩过程可具有最大效率，在活塞冲程的分析和认知中需要具有精确度，从而防止活塞抵靠冲程端部的影响的风险，其将产生声学噪音、效率损耗以及甚至可能导致共振式线性压缩机的破裂。
因此，检测活塞冲程时的误差越大，在最大活塞位移和冲程端部之间需要的安全系数就越大，从而增加产品的输出的损耗。
另一方面，***具有较少的冷却的需要，并且因此需要减少共振式线性压缩机的冷却能力。可以减少活塞的动力冲程，从而降低供应到***的功率，进而提高压缩机的可变冷却能力，其可通过控制活塞冲程来控制。
此外，共振式线性压缩机的另一重要特征是驱动频率。使用这样的压缩机的***设计成以质量/弹簧***的特定共振频率来操作，因为在该点处，***的反作用力被消除，并且因此***达到最大效率。该驱动频率源自共振式线性压缩机的弹簧的致动并且源自活塞上的供给电压Aa的振幅A。
通过“质量/弹簧”将理解，质量（m）是可移动部分（活塞、支架和磁体）的质量总和，并且等效弹簧(KT)是***的共振弹簧(KML) 加气体压缩力的总和，该气体压缩力由于其取决于冷却***的蒸发压力和凝结压力以及用于压缩的气体，因此可被模拟为又一个弹簧常数 (KG)。
这样的理论可在IEEE的论文中找到，例如，“A Novel Strategy of Efficiency Control for a Linear Compressor System Driven by a PWM Inverter” (作者 T.Chun, J. Ahn, H. Lee, H. Kim and E. Nho)，以及 “Method of Estimating the Stroke of LPMSM Driven by PWM Inverter in a Linear Compressor” (作者T. Chun,J. Ahn, Q. Tran, H. Lee and H. Kim)， “Analysis and control for linear compressor system driven by PWM inverter” (作者T. Chun, J. Ahn, J. Yoo and C.Lee) 和 “Analysis for sensorless linear compressor using linear pulse motor”(作者M. Sanada, S. Morimoto and Y. Takeda)。
在该方面，论文“A Resonant Frequency Tracking Technique for Linear Vapor Compressors” (作者 Z. Lin, J. Wang and D. Howe)呈现另一理论：这样的质量/弹簧***可通过下面的等式（1）和（2）计算共振频率(fr)：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
(1)
Figure DEST_PATH_IMAGE004
(2)。
由于弹簧气体部分未知(KG)，贯穿共振式线性压缩机的操作是非线性并且可变的，因此不能计算具有优化该类型的压缩机的效率所需要的精确度的共振频率。该论文还呈现调节共振频率的理论，其中，对于恒定电流施加驱动频率的变化直到最大功率点，从而呈现简单并易于实施的方法，然而，其需要定期地干扰***以检测共振频率。
此外，如在已引用的论文和在额外的文献WO0079671中可见，当***以共振频率操作时，马达电流与位移正交，也就是说，马达电流与马达的反电动势（CEMF，或反EMF）同相位（考虑CEMF与位移成比例并且源自位移）。该方法更精确地优化压缩机的效率，但其需要持续检测电流相位和位移相位，因此需要位置或速度感测设备。
如果结构性共振频率被激发，则其引起共振式线性压缩机的功能的扰乱，该扰乱可从声学噪音的增加变化到其破裂。因此，需要控制方法使得这样的（结构性共振）频率将不被激发，或替代地，需要防止共振式线性压缩机以这样的频率操作的方法。可行方法中的一种是对压缩机构造的机械改变，使得结构性共振频率将在***的主共振频率的谐波的区域之外。
然而，由于生产过程的可变性和主共振频率的变化（由于负荷的变化），所以可能无法防止驱动频率的谐波激发结构性共振。
因此，另一方法是防止以具有激发结构性共振频率的谐波的频率来驱动***。由于压缩机不会精确地以共振频率（在共振频率的谐波与结构性共振一致时）被致动的事实，该解决方案可导致***效率的较小降低，而在另一方面，这保证压缩机的可靠性和耐用性。
该问题的解决方案似乎仅关于旋转马达，例如在文献US 5,428,965中示出的那样，其描述用于速度可变马达的控制***，该控制***防止马达以特定的速度驱动以防止过度噪音或振动，或如在文献EP 2,0023,480中示出的那样，其描述旋转马达的控制，该控制改变电流相位以防止以这些频率来驱动，从而降低马达的噪音和振动。
然而，这些技术不容易应用于线性马达。在旋转马达中，存在对压缩机的操作的频率的控制，即，能够在不关注***的损耗的情况下使操作频率变化。
因此，旋转马达具有与线性马达完全不同的效果。如已解释的那样，具有磁体的电动马达产生与马达的运动力相反的力，被称为反电动势（CEMF）。该CEMF结束对电压的限制（并且因此结束对施加到马达的电流的限制）。因此，相对于CEMF改变施加在旋转马达上的电流的相位使得相对于具有CEMF的相位的更高电流的应用（也被称为旋转机器上的灭磁）不可行。由于这些压缩机的频率仅由马达确定，故旋转压缩机能够在改变其逆变器的频率时改变操作频率，而不需要对效率的损耗的任何关注，因为其能量是恒定的，通常由动能的值确定。
然而，该效果对共振式线性机器来说是不同的，共振式线性机器以***的主共振频率操作，主共振频率取决于产品设计，其由于气体压缩效果，可能会有较小变化。
如布置压缩机的环境温度这样的因素也可干扰***的主共振频率。例如，在寒冷环境中，共振式压缩机的主共振频率是110赫兹。另一方面，在较暖和的环境中，由于压缩机的排气压力增加，主共振频率达到130赫兹。
换句话说，不存在对压缩机的操作频率的控制，使得该频率可在短时间段内变化（由于天气变化）。
在共振式马达的运动期间，存在动能和势能的恒定变化，共振频率是动能和势能具有相同振幅的点。在该频率处，当活塞处于其最大速度时，动能表示***的所有能量，而在最上点或最下点（上死点或下死点）处，势能表示***的所有能量并且***的总能量总是恒定的，在动能和势能之间振荡。
在改变频率时，即在摆脱共振时，势能或动能将在***中占优势，并且外部***应产生额外的能量以保持平衡（和***的运行），该外部***在该情况下是马达。以该方式，如果共振式线性压缩机上的操作频率与主共振频率不同，则该压缩机的马达将经受额外于***的相关负荷，其不产生功但消耗能量（在该情况下，使活塞加速和减速，其通过弹簧在精确的程度下以共振频率自动实施以消除任何反作用负荷）。
因为线性压缩机通常应以共振频率操作，因此如负荷或温度的变化这样的因素可改变操作频率，并且为了更好的驱动效率，该频率应与马达的逆变器相伴。
因此，线性机器上的频率的改变相对于旋转机器上的改变可能不被认为是明显的，因为在线性压缩机频率改变（在共振之外操作压缩机）时将产生必须由压缩机马达吸收的反作用载荷。在旋转压缩机上，如已经提及的那样，频率变化不引起***的大损耗。
因此，在现有技术中不存在对下述这样的方法或简单并有用的***的描述：防止共振式线性压缩机以具有与***的结构性共振频率一致的谐波的驱动频率操作。
发明内容
本发明描述一种用于保护共振式线性压缩机的方法，该压缩机包括结构性共振频率和马达，马达被供给具有振幅和驱动频率的供给电压，振幅和驱动频率根据等式A.sen(wt)控制。
该保护方法构造成包括以下步骤：防止以具有与共振式线性压缩机的结构性共振频率一致的至少一个谐波的驱动频率对马达进行供给。
本发明还涉及一种用于保护共振式线性压缩机的***，其包括电子控制器并构造成，防止以具有与共振式线性压缩机的结构性共振频率一致的至少一个谐波的驱动频率对马达进行供给。
附图说明
将参考在附图中表示的实施例对本发明进行更详细的描述，附图示出：
图1是共振式线性压缩机的横截面视图；
图2是共振式线性压缩机的机械模型；
图3是共振式线性压缩机的电动模型；
图4是机械***的位移传递的函数的频率的响应图表；
图5是机械***的速度的频率的响应图表；
图6表示共振式线性压缩机的驱动频率（赫兹）随着其振动变化的图表；
图7表示共振式线性压缩机的驱动频率（赫兹）随着其振动变化的图表；
图8表示时间（秒）随着共振式线性压缩机的驱动频率（赫兹）变化的图表；
图9是时间（秒）随着电流（安培）变化的图表，其指示共振式线性压缩机的理想操作条件；
图10是表示在延迟电流相位时对共振式线性压缩机的驱动频率的控制的图表；
图11是表示在使电流相位提前时对共振式线性压缩机的驱动频率的控制的图表；
图12是共振式线性压缩机的驱动频率随着电流和活塞位移速度之间的相位变化的表示；
图13表示描述根据本发明提出的方法的“相位跃变”的流程图；
图14是共振式线性压缩机的驱动时段随着活塞速度和活塞电流之间的相位变化的表示；
图15表示描述根据本发明提出的方法的“相位跃变”的流程图，其考虑共振式线性压缩机的驱动时段；
图16是本发明提出的用于保护共振式线性压缩机的***的框图表示。
具体实施方式
图1示出共振式线性压缩机14的实施例，其中应用了本发明提出的***和方法。在一些情况下，为了更好地理解附图，共振式线性压缩机14将仅被描述为压缩机14。
所述压缩机14包括活塞1、气缸2、吸气阀3a和排气阀3b，此外还具有包括支架4和磁体5的线性致动器，磁体5由一个或多个线圈6致动。
共振式线性压缩机14还具有一个或多个弹簧7a和7b，其连接压缩机14的可移动部分（包括活塞1、支架4和磁体5）、压缩机14的固定部分（包括气缸2、盖部3、至少一个定子12，线圈6固定到定子12）以及用于压缩机14的正确操作所需要的所有元件的固定的结构13。
在压缩机14的操作期间，气体通过吸气阀3a进入气缸2并且通过活塞1的线性运动被压缩，此后通过排气阀3b从***排出。活塞1在气缸2中的运动由定子12的线圈6在与支架4相关联的磁体5上的致动引起，此外相反的运动由在相同支架4上的弹簧7a和7b的致动引起。
在这方面，图2呈现图1的压缩机14的机械模型（质量/弹簧机械***），其中可获得等式（3）。
Figure DEST_PATH_IMAGE006
(3)
在等式（3）中，以牛顿为单位的马达力由
Figure DEST_PATH_IMAGE008
限定，而也以牛顿为单位的弹簧力由
Figure DEST_PATH_IMAGE010
限定。阻尼力被模拟或
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，并且相似地也以牛顿为单位的气缸内的气压力由
Figure DEST_PATH_IMAGE014
限定。在这些等式中，K MT 是对马达的弹簧常数（马达常数）的模拟，而K ML 是弹簧常数并且K AM 表示对阻尼常数的模拟。
***的可移动部分的质量由m限定，活塞速度由v(t)限定，活塞位移由d(t) 限定，并且马达中的电流由i(t)限定。
图3示出图1的压缩机14的电动模型（与强电压串联的RL电路），其中可获得等式（4）。
Figure DEST_PATH_IMAGE016
(4)
在该等式（4）中，以伏特为单位的电阻的电压由
Figure DEST_PATH_IMAGE018
模拟，其中R是马达的电阻。另一方面，也以伏特为单位的电感器电压由
Figure DEST_PATH_IMAGE020
模拟，其中L表示马达电感。
以伏特为单位的在马达中感应的电压（CEMF）由
Figure DEST_PATH_IMAGE022
表示，而也以伏特为单位的供给电压由
Figure DEST_PATH_IMAGE024
表示。
气压力
Figure DEST_PATH_IMAGE026
不是恒定的，其随着吸气压力和排气压力的变化是可变的，并且因此随着活塞位移是可变的。
机械等式（质量/弹簧模型）中的其他力、以及电动等式（RL电路）的所有电压都是线性函数。为了使我们获得***的完整模型，可以由在***中产生的模拟效果来替换压力，所述效果是功率的消耗和共振频率的变化。
功率的消耗可由等价的（可变的）阻尼来模拟，而共振频率的变化由等效弹簧（也可变）来模拟。
因此，等式（3）可根据下面的等式（5）或（6）改写。
Figure DEST_PATH_IMAGE028
(5)
Figure DEST_PATH_IMAGE030
(6)
在这些等式（5）和（6）中，K MLEq 确定模拟的等效弹簧的系数，而K AMEq 表示等效的阻尼等同物。总弹簧系数K MLT 可由K MLT = K ML + K MLEq 计算。
以相同方式，总阻尼系数可由K AMT = K AM + K AMEq 计算。因此，在将拉普拉斯变换应用到等式（4）和（6）时，能够获得等式（7）（其表示频域中的电动等式）、以及机械等式（8）和（9）（其表示有关电流的位移和速度之间的传递函数），如下面所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
(7)
Figure DEST_PATH_IMAGE034
(8)
Figure DEST_PATH_IMAGE036
(9)
因此，机械共振频率由机械***的等式特征的成对复极的模块给定，其是使***在电流和位移（或速度）之间呈现更好相关性（即更高效率）的频率。
图4和图5示出机械***的位移（图4）和机械***的速度（图5）的传递函数的频率的响应图（伯德图）。在这些图中，可观察到在机械共振频率处，***增益最大（最大幅度）。此外，位移相对于电流偏移90度（位移和电流正交），并且速度相对于电流同相位（速度和电流之间的相位为0度）。
因此，载荷的变化可由总弹簧系数和总阻尼系数的变化表示，这些因素将影响***的共振频率和增益。
结构性共振可表示为质量/弹簧***，如在图2中所示并且符合等式（3），但不受载荷的影响并且仅取决于压缩机14的尺寸特征。换句话说，结构性共振对于相同压缩机14（即使考虑温度的变化）是恒定的，但其在不同压缩机之间变化，也就是说，结构性共振从来不相同。
因此，结构性共振呈现低阻尼常数和高弹簧常数，使得其（结构性）共振频率比***的主共振频率高得多，可能位于***的主共振频率（驱动频率）的谐波上。
因此，并且正如前面所述，线性压缩机14以结构性共振频率的操作可给压缩机14带来损害，所以可建议应防止压缩机14以该频率运行。
在该方面，本发明公开一种用于保护共振式线性压缩机14的方法及***，其具有防止压缩机14以***的结构性共振频率操作的目的。换句话说，本发明涉及一种用于保护共振式线性压缩机14的方法及***，其防止驱动频率的谐波与***的结构性共振一致。
这样的共振式线性压缩机14包括结构性共振频率wE和马达，马达被供给具有振幅A和驱动频率wA的供给电压Va，振幅A和驱动频率wA根据等式A.sen(wt)来控制。
图6和图7示出线性压缩机14的驱动频率随着其变化的图表。在图6中可观察到驱动频率wA的第三谐波在***的结构性共振之上。
为了保护线性压缩机14和其结合的***而希望避免的情况在图7中示出。在该情况下，可观察到驱动频率wA的第三谐波与***的结构性共振相等（一致），其使得共振式线性压缩机14承担过多振动。
为了防止以与***的结构性共振频率 wE一致的驱动频率wA的谐波操作共振式线性压缩机14，假设***的结构性共振频率wE是已知的。为了该目的，比如，可检测线性致动器的反电动势或仍然使用用于感测共振式线性压缩机14的活塞的位置或速度的传感器。
在本发明提出的用于保护共振式线性压缩机14的方法及***中，考虑已知结构性共振频率 wE与驱动频率的第三谐波一致的共振式线性压缩机14，如在图7中所示。
图8表示时间（秒）随着共振式线性压缩机14的以赫兹为单位的驱动频率wA变化的图表。可观察到在该情况下压缩机14的驱动频率随着时间而下降。如已经提及的那样，这样的情况可由于布置压缩机14的环境温度的下降而发生。
因此，在压缩机的驱动频率wA的变化期间，可发生驱动频率wA的谐波与结构性共振频率 wE一致的情况，如已经提及的那样，希望避免该情况。
压缩机14的结构性共振频率 wE由操作频率wA的虚线表示。可观察到这样的频率与驱动频率的第三谐波3*wA一致。因此，希望避免压缩机以与结构性共振频率 wE一致的驱动频率wA驱动。
为了该目的，本发明提出的用于保护共振式线性压缩机14的方法通过改变压缩机14的电流i(t)和活塞位移的速度之间的相位来改变驱动频率wA。以该方式，压缩机的效率稍微削弱。另一方面，避免了其上的噪音和过度干扰。
已知***的结构性共振频率 wE，线性压缩机14的电子控制器在检测到高于结构性共振频率 wE的10的点时，将使压缩机14的电流i(t)和活塞位移的速度之间的相位提前。
在达到相位不再偏移（最小偏移值12）的点时，相位将被延迟并且将稍后返回到相位0°，从而引起“频率跃变”。该频率跃变将跃过***的结构性共振频率 wE，从而避免可损害线性压缩机14的噪音和振动。
如果线性压缩机14布置在室温不断上升的环境下，则以相似方式实施结构性共振频率Cfase的该跃变。在该情况下，电子控制器在检测到结构性共振频率 wE的较低点11时，将使电流和位移之间的相位延迟直到最大偏移值15，并且然后将使其重建并稍后返回到相位0°，从而引起结构性共振频率 wE的所述“跃变”。
图9、图10和图11表示时间（秒）随着线性压缩机14的电流（安培）变化的图表。图9表示所述压缩机14的理想运行条件（压缩机14在共振下完美地运行，也就是说，在活塞位移的两个方向上对称地致动），该情况表示在图9中并且表示压缩机14在结构性共振频率 wE之外的操作。
电流的偏移的延迟表示在图10的图表中，其中可观察到电流的末端靠近活塞位移的上止点（UDC）并且靠近下止点（LDC）。另一方面，如果与在图9中表示的操作频率相比，压缩机14的操作频率更低。
如果与图10中的图表相比，图11中所示的图表表示相位提前的电流。在该情况下，电流的起始靠近UDC和LDC并且压缩机14的操作频率与图10中表示的频率相比更高。
值得一提的是，尽管本发明的该优选实施例描述对于驱动频率的第三谐波的结构性共振频率Cfase的该跃变，但在另一线性压缩机中，频率的该“跃变”例如可发生在第四谐波中。
此外，图12是线性压缩机14的频率随着电流i(t)和活塞速度之间的相位变化的表示。如在图8中所示的图表那样，但现在示出所谓的滞后信号，图12示出用于避免压缩机14以***的结构性共振频率 wE驱动的相位控制。
在该图表中并且更精确地在横轴处，FrLI和FrLS分别表示结构性共振频率 wE的下限和上限。因此，在压缩机14的驱动频率wA为FrLI<wA<FrLS的区域中，区域构造成希望避免压缩机14的驱动的区域，也就是说所述“频率跃变”将发生的区域。
另一方面，纵轴指代电流和速度之间的相位，并且在图12中所示的图表表示相位的第一下限FsLI1、相位的第二下限FsLI2、相位的第一上限FsLS1以及相位的第二上限FsLS2。
图13表示描述在图11的图表中所示的“相位跃变”的流程图。可观察到在活塞位移1的新周期的起始处，决策步骤20检验是否(wA<FrLS)并且(wA>wE)，其表示wE 和FrLS（图12）之间的区域。如果是，则决策步骤21检验是否 Fs>FsLI2 ，并且如果是，则电流和速度之间的相位将提前（操作步骤22），从而呈现作为参考的速度。
如果否，则将重建相位 Fs，从而呈现在图12中所示的 FsLs1的值。
如果步骤20给出否定结果，则条件步骤23将检验是否(wA >FrLI)并且 (wA<wE)，其将表示FrLI和wE （图12）之间的区域。在该情况下，条件步骤检验是否Fs<FsLS2，如果是，则将根据操作步骤25延迟电流相对于速度的相位。如果否，则将重建电流相位，从而呈现在图12中所示的 FsLI1的值。
因此，第二下限FsLI2和第二上限FsLS2的相位值分别表示最小偏移值和最大偏移值，使得对于低于FsLI2（第二下限）的值，这样的偏移将被重建（从而呈现FsLs1的值），并且以相似方式，对于高于FsLS2（第二上限）的值，偏移被重建，从而呈现FsLI1（第一下限）的值。
最小偏移值 FsLI2和最大偏移值FsLS2 与下述时刻相关：当压缩机的驱动电流为零时的时刻、当检测到点UDC和LDC（图9）时的时刻、以及当因此由马达产生的反电动势也为零时的时刻。
继续对图13中所示的流程图的描述，如果条件步骤20和23呈现否定条件，其表示压缩机14在结构性共振频率 wE的极限之外的操作（压缩机的正常操作），则在该情况下，条件步骤26检验相位Fs 是否将根据步骤27被延迟。如果否，则条件步骤28检验是否Fs>0，并且如果肯定，则使相位Fs提前，如果否，则周期到达其终点。
尤其，“相位跃变”在步骤20到25处示出，其作为驱动频率wA的检验的基础。步骤26和28指压缩机的正常操作（wA< FrLI或 wA > FrLS），并且在该条件下，相位 FS（电流和位移速度之间的相位）应保持为 0°。
为此，如果Fs<0则条件步骤26使相位Fs延迟，并且如果Fs>0则条件步骤28使相位Fs提前，也就是说，这样的步骤导致偏移等于0°，相当于压缩机的正常操作的条件，从而保证其完美的操作调整。
因此，将避免压缩机14以结构性共振频率 wE(FrLI<wE<FrLS) 的操作。此外，只要活塞1达到其上止点UDC或下止点LDC（图9、图10和图11），则新的周期将从步骤20开始。
在图12所示的所述“相位跃变”的数值例中，假设相位Fs为0°并且检测到结构性共振频率的下限FrLI （由于布置压缩机的温度的上升），则相位 Fs 将延迟到20° (FsLs2)并且然后重建到-15° (FsLI1)，在当检测到结构性共振频率的上限FrLS时的时刻，相位将再次延迟到0°。显然，这样的值仅是本发明的优选的特性并且不应认为是强制的。
以相似方式，并且现在考虑布置压缩机的环境的温度的下降，在检测到结构性共振频率的上限FrLS时，相位Fs将呈现值-20° (FsLI2)并且然后重建到15° (FsLs1)。
图12中的图表显示两个层级的“相位跃变”（由点FsLs2 和FsLI1组成的第一层级、以及由点FsLs1和FsLI2形成的第二层级）的原因是避免“跃变”时刻的不稳定性，使得在仅使用一个层级的情况下较小噪音的发生可导致关于哪个是应被建立的相位的正确值的迟疑。
这两个层级的相位跃变被称为滞后的层级，并且在该优选的示例中，由于第一上限FsLs1 和第二上限FsLs2分别呈现15°和20°的优选值，所以存在5º的滞后。
有必要提及的是，如果“相位跃变”不包括本申请的图8中所示的滞后的层级，则在该情况下偏移的最大值15和最小值10将分别优选为20°和-20°。
然后可在图8和图12的图表之间建立类比，其中上点10等价于上限FrLS，下点11等价于下限FrLI，最大偏移15等价于FsLs2，以及最小偏移值12等价于FsLI2。
在本发明的附加实施例中，如果发现驱动频率wA包括高于FrLI,11并且低于FrLS,10的值，即结构性共振频率wE的相应下限和上限，则可中断共振式线性压缩机14的操作。
此外，图14中所示的图表和图15的流程图分别类似于在图12和图13中表示的那些图表和流程图。更具体地，图14表示相对于电流和速度之间的相位的时段的图表。
在该图表中，代替结构性共振频率wE，表示由下限TLI 和上限TLS限定的结构性共振时段tE。另一方面，图15的流程图表示来自驱动时段tA的时段对相位的控制。在该流程图中显示的步骤等价于在图13中示出的那些步骤，但需要考虑时段，而不是压缩机14的驱动频率wA。
本发明还涉及能够执行本发明提出的方法的用于保护共振式线性压缩机14的***。换句话说，所述***构造成避免线性压缩机以驱动频率wA的供给，该驱动频率wA的谐波与压缩机14的结构性共振频率wE一致。
如从图16可观察到的那样，所述保护***具有电子控制器30，电子控制器30包括至少一个整流器31、一个控制单元32和一个转换器33。提出的***借助其电子控制器30能够测量马达的电流i(t)、计算其相位以及操作周期的时段。此外，***构造成测量或估计活塞的位移或速度，以及计算其相位，并且还能够测量线性压缩机14的反电动势。
此外，本发明提出的保护***构造成，如果驱动频率wA的至少一个谐波与共振式线性压缩机14的结构性共振频率wE一致，则使压缩机14的电流i(t)和活塞位移速度之间的相位提前或延迟，如在本发明的图8到图12中可观察到的那样。
如果压缩机的电流i(t)和活塞位移速度之间的相位呈现小于最小偏移值FsLI2,12的值或大于最大偏移值FsLS2, 15的值，则所述保护***还能够重建该相位，如在图12中所示。
提出的***还能够使压缩机14的电流i(t)和活塞位移速度之间的相位从第二上限FsLS2重建到第一下限FsLI1，并且从第二下限FsLI2重建到第一上限FsLS1。
在本发明的替代的构造中，保护***还构造成，如果电子控制器30检验到驱动频率wA呈现高于结构性共振频率wE的下限值FrLI,11并且低于上限值FrLS,10的值，则中断共振式线性压缩机14的电动驱动。
换句话说，如果检验到线性压缩机14正在以与压缩机14的结构性共振频率wE一致的驱动频率wA操作，则提出的***可代替做出所谓的“频率跃变”，中断线性压缩机14的操作。
已经描述了实施例的优选示例，应理解本发明的范围包含其他可能的变型，其仅由包括可能等同物的随附权利要求书的内容限定。

Claims (18)

1.一种用于保护共振式线性压缩机（14）的方法，所述共振式线性压缩机（14）包括结构性共振频率wE和马达，所述马达被供给具有振幅A和驱动频率wA的供给电压Va，所述振幅A和所述驱动频率wA根据等式Va = A·sin(wA(t))控制，所述方法特征在于包括以下步骤：防止以具有与所述共振式线性压缩机（14）的所述结构性共振频率wE一致的至少一个谐波的所述驱动频率wA对所述马达进行供给，其中，所述共振式线性压缩机（14）具有活塞（1）、气缸（2）、马达以及弹簧（7a,7b），其中所述驱动频率wA源于所述弹簧（7a,7b）的致动，并且源于在所述气缸（2）内运动的所述活塞（1）上的供给电压Va的振幅A，所述方法包括控制所述共振式线性压缩机的电流i(t)和所述活塞（1）位移速度之间的相位。
2.如权利要求1所述的保护共振式线性压缩机（14）的方法，其特征在于，包括以下步骤：以0º建立所述共振式线性压缩机的所述电流i(t)和所述活塞位移速度之间的相位。
3.如权利要求1所述的保护共振式线性压缩机（14）的方法，其特征在于，包括以下步骤：如果所述驱动频率wA的至少一个谐波与所述共振式线性压缩机（14）的所述结构性共振频率wE一致，则使所述共振式线性压缩机（14）的所述电流i(t)和所述活塞位移速度之间的相位提前。
4.如权利要求1所述的保护共振式线性压缩机（14）的方法，其特征在于，包括以下步骤：如果所述驱动频率wA的至少一个谐波与所述共振式线性压缩机（14）的所述结构性共振频率wE一致，则使所述共振式线性压缩机（14）的所述电流i(t)和所述活塞位移速度之间的相位延迟。
5.如权利要求3或4所述的保护共振式线性压缩机（14）的方法，其特征在于，包括以下步骤：如果所述共振式线性压缩机的所述电流i(t)和所述活塞位移速度之间的相位呈现至少一个低于最小偏移值(FsLI2,12)的值或至少一个高于最大偏移值(FsLS2,15)的值，则重建该相位。
6.如权利要求5所述的保护共振式线性压缩机（14）的方法，其特征在于，限定所述共振式线性压缩机（14）的所述电流i(t)和所述活塞位移速度之间的相位的至少一个第一下限(FsLI1)、第二下限(FsLI2)、第一上限(FsLS1)以及第二上限(FsLS2)。
7.如权利要求6所述的保护共振式线性压缩机（14）的方法，其特征在于，包括以下步骤：重建相位，使所述相位从所述共振式线性压缩机（14）的所述电流i(t)和所述活塞位移速度之间的相位的所述第二上限(FsLS2)被重建到所述第一下限(FsLI1)。
8.如权利要求6所述的保护共振式线性压缩机（14）的方法，其特征在于，包括以下步骤：重建相位，使所述相位从所述共振式线性压缩机（14）的所述电流i(t)和所述活塞位移速度之间的相位的所述第二下限(FsLI2)被重建到所述第一上限(FsLS1)。
9.如权利要求1所述的保护共振式线性压缩机（14）的方法，其特征在于，包括以下步骤：检验所述驱动频率wA是否包括与所述结构性共振频率wE一致的谐波。
10.如权利要求1所述的保护共振式线性压缩机（14）的方法，所述共振式线性压缩机（14）包括由至少一个下限值(FrLI)和至少一个上限值(FrLS)限定的结构性共振频率wE，所述方法特征在于还包括以下步骤：如果所述驱动频率wA呈现高于所述下限值(FrLI)并且低于所述上限值(FrLS)的值，则中断所述共振式线性压缩机（14）的操作。
11.一种用于保护共振式线性压缩机（14）的装置，所述共振式线性压缩机（14）包括结构性共振频率wE和马达，所述马达被供给具有振幅A和驱动频率wA的供给电压Va，所述振幅A和所述驱动频率wA根据等式Va = A·sin(wA(t))控制，
所述装置还包括电子控制器（30）并且特征在于：
所述电子控制器（30）构造成，防止以具有与所述共振式线性压缩机（14）的所述结构性共振频率wE一致的至少一个谐波的所述驱动频率wA对所述马达进行供给，并且
所述共振式线性压缩机（14）具有活塞（1）、气缸（2）、马达以及弹簧（7a,7b），其中所述驱动频率wA源于所述弹簧（7a,7b）的致动，并且源于在所述气缸（2）内运动的所述活塞（1）上的供给电压Va的振幅A，并且所述电子控制器（30）还构造成，控制所述共振式线性压缩机（14）的电流i(t)和所述活塞（1）位移速度之间的相位。
12.如权利要求11所述的保护共振式线性压缩机（14）的装置，其特征在于，所述电子控制器（30）构造成，如果所述驱动频率wA的至少一个谐波与所述共振式线性压缩机（14）的所述结构性共振频率wE一致，则使所述共振式线性压缩机（14）的所述电流i(t)和所述活塞位移速度之间的相位提前。
13.如权利要求11所述的保护共振式线性压缩机（14）的装置，其特征在于，所述电子控制器（30）构造成，如果所述驱动频率wA的至少一个谐波与所述共振式线性压缩机（14）的所述结构性共振频率wE一致，则使所述共振式线性压缩机（14）的所述电流i(t)和所述活塞位移速度之间的相位延迟。
14.如权利要求12或13所述的保护共振式线性压缩机（14）的装置，其特征在于，所述电子控制器（30）构造成，如果所述共振式线性压缩机（14）的所述电流i(t)和所述活塞位移速度之间的相位呈现至少一个低于最小偏移值(FsLI2)的值或至少一个高于最大偏移值(FsLS2)的值，则重建该相位。
15.如权利要求11所述的保护共振式线性压缩机（14）的装置，其特征在于，所述电子控制器（30）构造成，检验所述驱动频率wA是否包括与所述结构性共振频率wE一致的谐波。
16.如权利要求14所述的保护共振式线性压缩机（14）的装置，其特征在于，所述电子控制器（30）构造成，使所述共振式线性压缩机（14）的所述电流i(t)和所述活塞位移速度之间的相位从第二上限(FsLS2)重建到第一下限(FsLI1)。
17.如权利要求14所述的保护共振式线性压缩机（14）的装置，其特征在于，所述电子控制器（30）构造成，使所述共振式线性压缩机（14）的所述电流i(t)和所述活塞位移速度之间的相位从第二下限(FsLI2)重建到第一上限(FsLS1)。
18.如权利要求11所述的保护共振式线性压缩机（14）的装置，所述共振式线性压缩机（14）包括由至少一个下限值(FrLI)和至少一个上限值(FrLS)限定的结构性共振频率wE，所述装置特征在于：所述电子控制器（30）构造成，如果所述驱动频率wA呈现高于所述下限值(FrLI)并且低于所述上限值(FrLS)的值，则中断所述共振式线性压缩机（14）的操作。
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