CN110410304A - 线性压缩机正弦波控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种线性压缩机正弦波控制方法,包括动态控制模式,包括:线性压缩机的动子在BDC和TDC两个端点位置之间往复移动过程中,在一个正弦波驱动周期内,当动子即将移动到其中一端点位置时,提前停止正弦波驱动,等待动子运动到该端点位置,并在检测到动子的反电动势发生正负值变化时,记录当前时间T0;当动子即将移动到另一端点位置时,提前停止正弦波驱动,并在检测到动子的反电动势发生正负值变化时,记录当前时间T1;当动子再次即将移动到其中一端点位置时,提前停止正弦波驱动,并在检测到动子的反电动势发生正负值变化时,记录当前时间T2。实现获取更加准确的动子位置信息,以提高线性压缩机的控制精度和使用可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机,尤其涉及一种线性压缩机正弦波控制方法。
背景技术
目前,制冷设备中使用的压缩机有旋转式和直线式两种,线性压缩机 通常包括外壳、定子、线圈、动子、活塞、气缸、弹簧后挡板和弹簧等部 件组成;其中,动子上设置有磁体,磁体插在定子形成的磁场空间中,定 子中置有线圈,活塞的一端连接在动子上,活塞的另一端插置于位于气缸 的内腔中。在使用过程中,线圈通电产生交变磁场驱动动子带着活塞高频 往复运动,而在线性压缩机运行稳定后,线性压缩机将在共振频率下工作, 而共振频率在线性压缩机运行参数不同的情况下也会发生变化,而不同状 态下的共振频率可以通过现有控制技术中检测共振频率的方法而轻易的 获得。而受线性压缩机运行原理的限制,在线性压缩机功率增大的同时, 其效率并不是一直呈线性增加,由于活塞的有效行程是一定的,在活塞往 复移动过程中,当活塞移动的最大行程位置时,线性压缩机的效率最高, 而活塞最大行程位置包括上死点(TDC)和下死点(BDC)。中国专利号 CN2004800438877公开了一种直线压缩机控制设备及其控制方法,采用全 程正弦波控制方式对直线压缩机进行控制,即在径向往复运动的两个端 点,TDC与BDC之间做类正弦驱动。而对于采用正弦波控制线性压缩机 来说,由于线性压缩机运动磁场不均匀,当动子、定子相对位置不同,磁场强度不同(称之为:电机系数α),涉及磁场强度的计算需要确切的动子 位置,因而动子的位置估算信息非常重要。现有技术中推算动子位置的方 式有多种,例如:采样驱动间歇期电机反电动势电压、运行电流等,通过 计算采样电压、电流的相位角来推算压机动子位置等。但是,上述方法计 算复杂,且采样驱动间歇期短,电压、电流波形受开关器件(例如IGBT等) 本身震荡影响较大,需要采样后处理方可使用,因而影响计算准确度,导 致直线电机的控制精度和可靠性较低。如何设计一种提高控制精度和可靠 性的技术是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种线性压缩机正弦波控制方 法,实现获取更加准确的动子位置信息,以提高线性压缩机的控制精度和 使用可靠性。
本发明提供的技术方案是,一种线性压缩机正弦波控制方法,其特征在 于,包括动态控制模式;所述动态控制模式包括:线性压缩机的动子在BDC 和TDC两个端点位置之间往复移动过程中,在一个正弦波驱动周期内,当动 子即将移动到其中一端点位置时,提前停止正弦波驱动,等待动子由于惯性 ***到该端点位置,并在检测到动子的反电动势发生正负值变化时,记 录当前时间T0,此时,动子做反向运动并进行正弦波驱动;当动子即将移动 到另一端点位置时,提前停止正弦波驱动,等待动子由于惯性***到该 端点位置,并在检测到动子的反电动势发生正负值变化时,记录当前时间T1, 此时,动子复位重新正向运动并进行正弦波驱动;当动子再次即将移动到其 中一端点位置时,提前停止正弦波驱动,等待动子由于惯性***到该端 点位置,并在检测到动子的反电动势发生正负值变化时,记录当前时间T2;
动子运动正向半周期时间为△T1=T1-T0,动子运动正向半周期内,动 子的估算位置为:
动子运动负向半周期时间为△T2=T2-T1,动子运动负向半周期内,动子 的估算位置为:
进一步的,所述动态控制模式具体为:当线性压缩机的动子即将运行到BDC端点时,在离BDC端点δ1时间内,停止正弦波驱动,等待动子由于惯 性***到对应BDC端点,当检测动子的反电动势由正值变为负值时,记 录当前时间T0,此时,动子做反向运动;当动子离开BDC端点δ1时间后, 重新开始进行正弦波驱动,并且,在动子即将运行到TDC端点时,在离TDC 端点约δ2时间内,停止正弦波驱动,等待动子由于惯性***到TDC端 点,当检测动子的反电动势由负值变为正值时,记录当前时间T1;继续的, 当动子离开TDC端点约δ2时间后,重新开始进行正弦波驱动,当动子再次 即将运动到BDC端点时,在离BDC端点约δ1时间内,停止正弦波驱动, 等待动子由于惯性***到BDC端点,当***反电动势由正值变为负 值时,记录当前时间T2。
进一步的,所述方法还包括初始化模式;所述初始化模式包括:线性压 缩机通电启动运行后,先预估半周期时间△T1和△T2,并取δ1=a*△T1,δ 2=b*△T2,线性压缩机内的定时器启动;动子向BDC端点运动时,先施加 时长为(0.5-*a)*△T1的正弦波驱动后,停止正弦波驱动,此时,采集动子 的反电动势并在反电动势由正值变为负值时,定时器清零并重启;动子向TDC 端点运动过程中,定时器运行δ2时长后重新启动正弦波驱动,定时器运行 (1-b)*△T2时长后停止正弦波驱动,此时,采集动子的反电动势并在反电 动势由正值变为负值时,定时器清零并重启,同时,根据动子的反电动势正 负值变化的时间差来更新△T2;动子再次向BDC端点运动过程中,定时器运 行δ1时长后重新启动正弦波驱动,定时器运行(1-a)*△T1时长后停止正 弦波驱动,此时,采集动子的反电动势并在反电动势由正值变为负值时,定 时器清零并重启,同时,根据动子的反电动势正负值变化的时间差来更新△ T1;其中,0.05≤a≤0.4,0.05≤b≤0.4。
本发明提供的线性压缩机正弦波控制方法,通过采用部分正弦波驱动 的方式控制线性压缩机运行,不需要在每个载频周期外采样反电动势电 压、电流,而是在运动的端点附近,不施加驱动,以动子***的方式, 获得运行半周期时间,利用较长控制间歇对反电动势采样,根据电机自由 运动获得的反电动势,估算电机运行位置,以获得更加精准的动子位置信 息,以提高线性压缩机的控制精度和使用可靠性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
线性压缩机正弦波控制方法,包括动态控制模式;所述动态控制模式包 括:线性压缩机的动子在BDC和TDC两个端点位置之间往复移动过程中, 在一个正弦波驱动周期内,当动子即将移动到其中一端点位置时,提前停止 正弦波驱动,等待动子由于惯性***到该端点位置,并在检测到动子的 反电动势发生正负值变化时,记录当前时间T0,此时,动子做反向运动并进 行正弦波驱动;当动子即将移动到另一端点位置时,提前停止正弦波驱动, 等待动子由于惯性***到该端点位置,并在检测到动子的反电动势发生 正负值变化时,记录当前时间T1,此时,动子复位重新正向运动并进行正弦 波驱动;当动子再次即将移动到其中一端点位置时,提前停止正弦波驱动, 等待动子由于惯性***到该端点位置,并在检测到动子的反电动势发生 正负值变化时,记录当前时间T2;
动子运动正向半周期时间为△T1=T1-T0,动子运动正向半周期内,动 子的估算位置为:
动子运动负向半周期时间为△T2=T2-T1,动子运动负向半周期内,动子 的估算位置为:
具体而言,线性压缩机中线圈电感量较小,反电动势接近于正弦波,宜 采用正弦波驱动控制,而本实施例线性压缩机正弦波控制方法采用部分正弦 波来控制线性压缩机的运行,由于动子在TDC和BDC两个死点之间往复移 动过程中,动子到达TDC或BDC位置后,动子处于往复运动换向的临界点, 此时,施加的正弦波驱动冲量对于动子运动意义较小,因此,本实施例线性 压缩机正弦波控制方法则去掉正弦波对应与端点位置附近对应的末端驱动量 来驱动动子运动,这对动子运行与输出量影响不大,这样,便可以利用较长 控制间歇对反电动势进行采样,根据电机***获得的反电动势,估算电 机运行位置,为正弦波控制下的位置估算提供依据。
基于上述原理,放弃了TDC与BDC附近δ时间内的正弦波驱动量,具 体实现过程如下:
当线性压缩机的动子即将运行到BDC端点时,在离BDC端点δ1时间 内,停止正弦波驱动,等待动子由于惯性***到对应BDC端点,当检测 动子的反电动势由正值变为负值时,记录当前时间T0,此时,动子做反向运 动;当动子离开BDC端点δ1时间后,重新开始进行正弦波驱动,并且,在 动子即将运行到TDC端点时,在离TDC端点约δ2时间内,停止正弦波驱 动,等待动子由于惯性***到TDC端点,当检测动子的反电动势由负值 变为正值时,记录当前时间T1;至此,正向半周期时间测定结束,由于在不 施加正弦波驱动的时间段内,可以持续检测此时的反电动势值,且检测到的 波形非常干净,有效的提高了检测的精度。
继续的,当动子离开TDC端点约δ2时间后,重新开始进行正弦波驱动, 当动子再次即将运动到BDC端点时,在离BDC端点约δ1时间内,停止正 弦波驱动,等待动子由于惯性***到BDC端点,当***反电动势由 正值变为负值时,记录当前时间T2;至此,负向半周期时间测定结束。
采用部分正弦波驱动控制方式,既发挥了正弦波快速调节的特点,又可 以巧妙的估算电机位置,为程序进行位置控制提供了可靠性依据。
进一步的,在线性压缩机断电后再次通电时,如何初始化TDC与BDC 附近δ时间也是决定后期进行精确性的关键,本实施例线性压缩机正弦波控 制方法还包括初始化模式;所述初始化模式包括:线性压缩机通电启动运行 后,先预估半周期时间△T1和△T2,并取δ1=a*△T1,δ2=b*△T2,线性 压缩机内的定时器启动;动子向BDC端点运动时,先施加时长为(0.5-*a)* △T1的正弦波驱动后,停止正弦波驱动,此时,采集动子的反电动势并在反电动势由正值变为负值时,定时器清零并重启;动子向TDC端点运动过程中, 定时器运行δ2时长后重新启动正弦波驱动,定时器运行(1-b)*△T2时长 后停止正弦波驱动,此时,采集动子的反电动势并在反电动势由正值变为负 值时,定时器清零并重启,同时,根据动子的反电动势正负值变化的时间差 来更新△T2;动子再次向BDC端点运动过程中,定时器运行δ1时长后重新 启动正弦波驱动,定时器运行(1-a)*△T1时长后停止正弦波驱动,此时, 采集动子的反电动势并在反电动势由正值变为负值时,定时器清零并重启, 同时,根据动子的反电动势正负值变化的时间差来更新△T1;其中,0.05≤a ≤0.4,0.05≤b≤0.4。具体的,在线性压缩机断电后又再次通电时,则进行 初始化模式,这样,便可以有效的获取更加有效的获取BDC与TDC停止正 弦波驱动的时长δ1与δ2,其中,a和b数值的选取,则根据当***整体波 动的大小来选取调整,当***整体波动较大时,应适当提高δ1与δ2的占比, 保证采样不受***波动及开关管谐波震荡影响,当***整体波动较小时,应 适当减小δ1与δ2占比,增加输出量。
本发明提供的线性压缩机正弦波控制方法,通过采用部分正弦波驱动 的方式控制线性压缩机运行,不需要在每个载频周期外采样反电动势电 压、电流,而是在运动的端点附近,不施加驱动,以动子***的方式, 获得运行半周期时间,利用较长控制间歇对反电动势采样,根据电机自由 运动获得的反电动势,估算电机运行位置,以获得更加精准的动子位置信 息,以提高线性压缩机的控制精度和使用可靠性。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其 限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术 人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或 者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技 术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种线性压缩机正弦波控制方法,其特征在于,包括动态控制模式;
所述动态控制模式包括:线性压缩机的动子在BDC和TDC两个端点位置之间往复移动过程中,在一个正弦波驱动周期内,当动子即将移动到其中一端点位置时,提前停止正弦波驱动,等待动子由于惯性***到该端点位置,并在检测到动子的反电动势发生正负值变化时,记录当前时间T0,此时,动子做反向运动并进行正弦波驱动;当动子即将移动到另一端点位置时,提前停止正弦波驱动,等待动子由于惯性***到该端点位置,并在检测到动子的反电动势发生正负值变化时,记录当前时间T1,此时,动子复位重新正向运动并进行正弦波驱动;当动子再次即将移动到其中一端点位置时,提前停止正弦波驱动,等待动子由于惯性***到该端点位置,并在检测到动子的反电动势发生正负值变化时,记录当前时间T2;
动子运动正向半周期时间为△T1=T1-T0,动子运动正向半周期内,动子的估算位置为:
动子运动负向半周期时间为△T2=T2-T1,动子运动负向半周期内,动子的估算位置为:
2.根据权利要求1所述的线性压缩机正弦波控制方法,其特征在于,所述动态控制模式具体为:当线性压缩机的动子即将运行到BDC端点时,在离BDC端点δ1时间内,停止正弦波驱动,等待动子由于惯性***到对应BDC端点,当检测动子的反电动势由正值变为负值时,记录当前时间T0,此时,动子做反向运动;当动子离开BDC端点δ1时间后,重新开始进行正弦波驱动,并且,在动子即将运行到TDC端点时,在离TDC端点约δ2时间内,停止正弦波驱动,等待动子由于惯性***到TDC端点,当检测动子的反电动势由负值变为正值时,记录当前时间T1;继续的,当动子离开TDC端点约δ2时间后,重新开始进行正弦波驱动,当动子再次即将运动到BDC端点时,在离BDC端点约δ1时间内,停止正弦波驱动,等待动子由于惯性***到BDC端点,当***反电动势由正值变为负值时,记录当前时间T2。
3.根据权利要求2所述的线性压缩机正弦波控制方法,其特征在于,所述方法还包括初始化模式;
所述初始化模式包括:线性压缩机通电启动运行后,先预估半周期时间△T1和△T2,并取δ1=a*△T1,δ2=b*△T2,线性压缩机内的定时器启动;
动子向BDC端点运动时,先施加时长为(0.5-*a)*△T1的正弦波驱动后,停止正弦波驱动,此时,采集动子的反电动势并在反电动势由正值变为负值时,定时器清零并重启;
动子向TDC端点运动过程中,定时器运行δ2时长后重新启动正弦波驱动,定时器运行(1-b)*△T2时长后停止正弦波驱动,此时,采集动子的反电动势并在反电动势由正值变为负值时,定时器清零并重启,同时,根据动子的反电动势正负值变化的时间差来更新△T2;
动子再次向BDC端点运动过程中,定时器运行δ1时长后重新启动正弦波驱动,定时器运行(1-a)*△T1时长后停止正弦波驱动,此时,采集动子的反电动势并在反电动势由正值变为负值时,定时器清零并重启,同时,根据动子的反电动势正负值变化的时间差来更新△T1;
其中,0.05≤a≤0.4,0.05≤b≤0.4。
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