CN108412731A - 一种用于线性压缩机的行程估算方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于线性压缩机的行程估算方法，所述线性压缩机包含有线性电机，线性电机包含有用于驱动动子做直线运动的线圈，包括以下步骤：在动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中，获取线圈的反电动势，并生成所述反电动势的特征值；在确定所述特征值小于预设值时，增加所述线性电机的功率，否则，减小所述线性电机的功率。从而能够精确的控制线性压缩机的行程。

Description

一种用于线性压缩机的行程估算方法和装置
技术领域
本发明涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种用于线性压缩机的行程估算方法和装置。
背景技术
线性压缩机是一种在冰箱领域中很有前景的压缩机，在线性压缩机工作的过程中，会为线性压缩机设定一个功率，该功率使得线性压缩机的行程处于合理范围内，但在冰箱运行的过程中，***吸排气压力会发送变化(即产生波动)，可以理解的是，如果吸排气压力变化，则行程波动，当超过限定值时，很容易出现撞击排气阀或出现撞击异常噪声等问题；反之，则行程变小。可见在线性压缩机的运行过程中，需要进行行程保护(即对线性电机的输出功率进行控制)，防止行程超过限定值，并要对突发***波动或者工况飘移等情况做出快速动作，保护线性电机。
因此，如何控制线性压缩机的行程，就成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于线性压缩机的行程估算方法和装置。
为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供了一种用于线性压缩机的行程估算方法，所述线性压缩机包含有线性电机，线性电机包含有用于驱动动子做直线运动的线圈，包括以下步骤：在动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中，获取线圈的反电动势，并生成所述反电动势的特征值；在确定所述特征值小于预设值时，增加所述线性电机的功率，否则，减小所述线性电机的功率。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述生成所述反电动势的特征值，包括：其中E(t)为反电动势，t为时间变量，且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，动子处于正向最大行程位置的时刻≤T1≤T2≤动子处于反向最大行程位置的时刻。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述生成所述反电动势的特征值，包括：特征值＝|E(t)|，其中E(t)为反电动势，t为时间变量，E(t)不等于零且正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，动子处于正向最大行程位置的时刻≤t≤动子处于反向最大行程位置的时刻。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述生成所述反电动势的特征值，包括：其中E(t)为反电动势，t为时间变量，不等于零且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，动子处于正向最大行程位置的时刻≤t≤动子处于反向最大行程位置的时刻。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述生成所述反电动势的特征值，包括：特征值＝|E(t)|的最大值，其中E(t)为反电动势，t为时间变量，且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，动子处于正向最大行程位置的时刻≤t≤动子处于反向最大行程位置的时刻。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述生成所述反电动势的特征值，包括：其中E(t)为反电动势，t为时间变量，且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，B为动子处于正向最大行程位置的时刻。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述生成所述反电动势的特征值，包括：其中E(t)为反电动势，t为时间变量，且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，C为动子处于反向最大行程位置的时刻。
本发明一实施方式提供了一种用于线性压缩机的行程估算装置，所述线性压缩机包含有线性电机，线性电机包含有用于驱动动子做直线运动的线圈，包括以下模块：特征值生成模块，用于在动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中，获取线圈的反电动势，并生成所述反电动势的特征值；处理模块，用于在确定所述特征值小于预设值时，增加所述线性电机的功率，否则，减小所述线性电机的功率。
本发明一实施方式提供了一种线性压缩机，安装有上述的行程估算装置。
本发明一实施方式提供了一种冰箱，安装有上述的线性压缩机。
相对于现有技术，本发明的技术效果在于：本发明实施例提供了一种用于线性压缩机的行程估算方法，所述线性压缩机包含有线性电机，线性电机包含有用于驱动动子做直线运动的线圈，包括以下步骤：在动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中，获取线圈的反电动势，并生成所述反电动势的特征值；在确定所述特征值小于预设值时，增加所述线性电机的功率，否则，减小所述线性电机的功率。从而能够精确的控制线性压缩机的行程。
附图说明
图1是本发明实施例中的行程估算方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中的获取直线电机反电动势的电路的结构示意图；
图3是本发明实施例中的行程估算方法的原理简图；
图4是本发明实施例中的直线电机反电动势的第一曲线图；
图5是本发明实施例中的直线电机反电动势的第二曲线图；
图6是本发明实施例中的直线电机反电动势的第三曲线图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明实施例提供了一种用于线性压缩机的行程估算方法，所述线性压缩机包含有线性电机，线性电机包含有用于驱动动子3做直线运动的线圈，如图1所示，包括以下步骤：
步骤101：在动子3从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中，获取线圈的反电动势，并生成所述反电动势的特征值；这里，在线性电机的运行过程中，动子3会在一条直线上往复来回运动，即在第一侧和第二侧之间往复来回运动；在一次往复来回运动中，动子3会先从第一侧运动到第二侧，然后再运动回第一侧，然后再进行下一轮往复来回运动，并不停的循环；因此，可以将第一侧设定为正向最大行程位置、将第二侧设定为反向最大行程位置，或者也可以将第二侧设定为正向最大行程位置、将第一侧设定为反向最大行程位置。可以理解的是的，在动子3的运动过程中，线圈中会产生反电动势，这里，可以使用图2所示的电路图来获取反电动势，即通过第一电机动力线1和第二电机动力线2来获取反电动势。
步骤102：在确定所述特征值小于预设值时，增加所述线性电机的功率，否则，减小所述线性电机的功率。这里，可以通过改变给线性电机的供电压等，来增加或减小功率。
如图3所示，假设A1为正向最大行程位置，A2为反向最大行程位置，当动子3从A1向A2运动过程中，如果线性电机的功率过大，则动子3的运动速度必然会过快，则必然会在越过A2(即行程超过限定值)，并最终会停下(例如，图3中的A3位置处)，则很有可能会出现撞击排气阀或出现撞击异常噪声等问题；并且由于直线电机的频率通常是固定，因此，由于动子3的运动的速度过快，在同一时刻，线圈的反电动势也必然变大(相对于速度正常的情形下来说)；与此类似，如果动子3的运动的速度过慢，则动子3必然到达不了A2就会停下来，因此，在同一时刻，线圈的反电动势也必然变小(相对于速度正常的情形下来说)；从而可以依据线圈的反电动势来判断直线电机的功率是否合适。
可选的，在第一次往复来回运动中，在动子3从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置(为了便于描述，将这次运动设为前半程)的过程中，如果判断出线性电机的功率过小，则可以在动子从反向最大行程位置运动回正向最大行程位置(为了便于描述，将这次运动设为后半程)的时候，增大线性电机的功率，反之，减小线性电机的功率。这里，由于前半程与后半程之间的时间间隔通常都比较短，因此，如果前半程中的功率过大，则在后半程中功率过大的可能性会比较大，则可以减少后半程的功率；反之如果前半程中的功率过小，则在后半程中功率过小的可能会比较大，则可以增加后半程的功率。
可选的，在第一次往复来回运动中，在动子3从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中，如果判断出线性电机的功率过小，则可以在第二次往复来回运动中，增大线性电机的功率，反之，减小线性电机的功率。这里，由于第一次往复来回运动与第二次往复来回运动之间的时间间隔通常都比较短，因此，第一次往复来回运动所需的第一功率与第二次往复来回运动所需的第二功率之间的差值通常都比较小，因此，如果将第二功率等于第一功率，则可以有效的防止第二次往复来回运动中行程不处于合理范围的可能性。
在该行程估算方法，在动子3从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中，就会获取线圈电动势，从而对功率进行调整，可见其控制粒度很细(即在动子3的每个往复来回运动中，都会检测，动子的行程是否适合)，可以进行精细化控制，因此，在制冷***初始开机阶段，整机***极不稳定，工况持续变化的情况下，该行程估算方法可以实时反映每个运行周期动最大行程位置，实时提供位置反馈信息，以便于即时调整控制量，达到行程保护的目的。
在线性电机中，动子通常为磁铁，其运动的数学模型可以理解为简谐运动，即行程X与时间t的关系为：X(t)＝A*sin(ω*t)，其中，X为动子3在t时刻的行程，A为动子3的最大行程；由于直线电机频率变化很小，即周期性较稳定，为方便讨论，ω值暂不进行讨论；其波形如图4所示。
依据动子运动行程方程X(t)可以得到动子速度V在t时刻方程：(忽略ω值)，其波形如图5中虚线所示；如图5所知，行程与反电动势相位差为90°，即行程最大时，反电动势为0，行程最小时，反电动势最大。动子在正向最大行程位置与反向最大行程位置时速度V＝0，然后反向运动。根据法拉第电磁感应定律，动子在磁场中运动时产生的反电动势为：E＝B*L*V*sinθ，其中，B为磁场强度，L为磁场中运动的导线线圈长度，V为导线运动速度，θ为磁场与导线运动方向夹角，B*sinθ理解为磁场在垂直于线圈运动方向上的分量。综上所述，可以得到反电动势E在t时刻的方程为E(t)＝B*sinθ*L*A*cos(t)，对于固定电机而言，B*sinθ和L均为设定已知量。则由上式可知，动子运动过程中，反电动势的瞬时值正比于A*cos(t)。由上式可知，当该周期最大行程A不同时，所得到的反电动势不同，例如，在图6中，实线为A＝5的情形，虚线为A＝7时的情形，并且从图中可知，这两个曲线的某些特征值是不同的，因此，可以依据该特征值来确定A是否符合要求(即直线压缩机的行程是否符合要求)。
可选的，动子3从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程时，直线压缩机处于吸排气过程，动子在排气侧高功率压缩运行时速度V(t)曲线轻微扭曲变化，反电动势曲线会受影响而抖动，故根据实际需要，吸气侧的E(t)的值相对要稳定许多。
优选的，所述生成所述反电动势的特征值，包括：其中E(t)为反电动势，t为时间变量，且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，动子处于正向最大行程位置的时刻≤T1≤T2≤动子处于反向最大行程位置的时刻。这里，如图6所示，假设A＝5实线是符合要求的，A＝7对应的虚线是形成过大的情况，则A＝5对应的特征值(即)要小于A＝7对应的特征值(即)。
优选的，所述生成所述反电动势的特征值，包括：特征值＝|E(t)|，其中E(t)为反电动势，t为时间变量，E(t)不等于零且正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，动子处于正向最大行程位置的时刻≤t≤动子处于反向最大行程位置的时刻。
优选的，所述生成所述反电动势的特征值，包括：其中E(t)为反电动势，t为时间变量，不等于零且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，动子处于正向最大行程位置的时刻≤t≤动子处于反向最大行程位置的时刻。
优选的，所述生成所述反电动势的特征值，包括：特征值＝|E(t)|的最大值，其中E(t)为反电动势，t为时间变量，且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，动子处于正向最大行程位置的时刻≤t≤动子处于反向最大行程位置的时刻。
优选的，所述生成所述反电动势的特征值，包括：其中E(t)为反电动势，t为时间变量，且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，B为动子处于正向最大行程位置的时刻。
优选的，所述生成所述反电动势的特征值，包括：其中E(t)为反电动势，t为时间变量，且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，C为动子处于反向最大行程位置的时刻。
本发明实施例还提供了一种用于线性压缩机的行程估算装置，所述线性压缩机包含有线性电机，线性电机包含有用于驱动动子做直线运动的线圈，包括以下模块：
特征值生成模块，用于在动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中，获取线圈的反电动势，并生成所述反电动势的特征值；
处理模块，用于在确定所述特征值小于预设值时，增加所述线性电机的功率，否则，减小所述线性电机的功率。
本发明实施例提供了一种线性压缩机，安装有上述的行程估算装置。
本发明实施例提供了一种冰箱，安装有上述的线性压缩机。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于线性压缩机的行程估算方法，所述线性压缩机包含有线性电机，线性电机包含有用于驱动动子做直线运动的线圈，其特征在于，包括以下步骤：
在动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中，获取线圈的反电动势，并生成所述反电动势的特征值；
在确定所述特征值小于预设值时，增加所述线性电机的功率，否则，减小所述线性电机的功率。
2.根据权利要求1所述的行程估算方法，其特征在于，所述生成所述反电动势的特征值，包括：
其中E(t)为反电动势，t为时间变量，且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，动子处于正向最大行程位置的时刻≤T1≤T2≤动子处于反向最大行程位置的时刻。
3.根据权利要求1所述的行程估算方法，其特征在于，所述生成所述反电动势的特征值，包括：
特征值＝|E(t)|，其中E(t)为反电动势，t为时间变量，E(t)不等于零且正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，动子处于正向最大行程位置的时刻≤t≤动子处于反向最大行程位置的时刻。
4.根据权利要求1所述的行程估算方法，其特征在于，所述生成所述反电动势的特征值，包括：
其中E(t)为反电动势，t为时间变量，不等于零且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，动子处于正向最大行程位置的时刻≤t≤动子处于反向最大行程位置的时刻。
5.根据权利要求1所述的行程估算方法，其特征在于，所述生成所述反电动势的特征值，包括：
特征值＝|E(t)|的最大值，其中E(t)为反电动势，t为时间变量，且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，动子处于正向最大行程位置的时刻≤t≤动子处于反向最大行程位置的时刻。
6.根据权利要求1所述的行程估算方法，其特征在于，所述生成所述反电动势的特征值，包括：
其中E(t)为反电动势，t为时间变量，且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，B为动子处于正向最大行程位置的时刻。
7.根据权利要求1所述的行程估算方法，其特征在于，所述生成所述反电动势的特征值，包括：
其中E(t)为反电动势，t为时间变量，且E(t)正比于Acos(t)，A为动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中的最大行程，C为动子处于反向最大行程位置的时刻。
8.一种用于线性压缩机的行程估算装置，所述线性压缩机包含有线性电机，线性电机包含有用于驱动动子做直线运动的线圈，其特征在于，包括以下模块：
特征值生成模块，用于在动子从正向最大行程位置运动到反向最大行程位置的过程中，获取线圈的反电动势，并生成所述反电动势的特征值；
处理模块，用于在确定所述特征值小于预设值时，增加所述线性电机的功率，否则，减小所述线性电机的功率。
9.一种线性压缩机，其特征在于，安装有权利要求8所述的行程估算装置。
10.一种冰箱，其特征在于，安装有权利要求9所述的线性压缩机。
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