KR20130041119A - 공진 선형 압축기를 위한 제어 방법 및 냉각 시스템에 적용된 공진 선형 압축기를 위한 전자 제어 시스템 - Google Patents

공진 선형 압축기를 위한 제어 방법 및 냉각 시스템에 적용된 공진 선형 압축기를 위한 전자 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특히 냉각 시스템의 성능을 제어하기 위해 적용된, 공진 선형 압축기를 위한 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이러한 방법은 기본적으로 다음의 단계를 갖추어 이루어진다; a) 압축기(100)의 기준 동작 전원(Pref)을 판독하는 단계; b) 압축기(100)의 모터의 동작 전류(iMED)를 측정하는 단계; c) 압축기(100)의 제어 모듈의 동작 전압을 측정하는 단계; d) 단계 b)에서 측정된 동작 전류(iMED)와 단계 c)에서 얻어진 동작 전압의 함수로서 압축기(100)의 모터의 입력 전원(PMED)을 계산하는 단계; e) 이전의 단계에서 계산된 입력 전원(PMED)과 기준 동작 전원(Pref)을 비교하는 단계; f) 기준 동작 전원(Pref)이 입력 전원(PMED) 보다 더 높으면, 이때 압축기의 동작 전압(UC)을 증가시키는 단계; 및 g) 기준 동작 전원(Pref)이 입력 전원(PMED) 보다 더 낮으면, 이때 압축기의 동작 전압(UC)을 감소시키는 단계.

Description

공진 선형 압축기를 위한 제어 방법 및 냉각 시스템에 적용된 공진 선형 압축기를 위한 전자 제어 시스템{A CONTROL METHOD FOR A RESONANT LINEAR COMPRESSOR AND AN ELECTRONIC CONTROL SYSTEM FOR A RESONANT LINEAR COMPRESSOR APPLIED TO A COOLING SYSTEM}
본 발명은 공진 선형 압축기를 위한 제어 방법 및 시스템에 관한 것으로, 이 장비는 그 성능을 제어하기 위한 냉각 시스템에 적용된다.
제안된 해법은, 본질적으로 상기 장비를 위해 공급 및/또는 계산된 기준 전원(reference power)과 비교하여 압축기의 입력 전원(inlet power)에 대해 지지된, 최적화된 제어의 이용을 이룬다.
왕복 피스톤 압축기는, 그 피스톤의 축 이동을 통해, 실린더 내부의 가스를 압축하는 것에 의해 압력을 발생시키고, 그에 따라 저-압력 측(흡입 또는 증발 압력) 상의 가스가 흡입 밸브를 통해 실린더로 가게 한다.
상기 가스는, 결국, 피스톤 이동을 통해 실린더 내부를 압축하고, 압축 후, 이는 고-압력 측(방출 또는 응축 압력)으로 방출 밸브를 통해 실린더 바깥으로 나간다.
공진 선형 압축기를 위해, 피스톤은, 하나 이상의 코일에 의해 작동할 수 있는 자석(magnets) 및 지지체(support)와, 이동가능부(피스톤, 지지체 및 자석)를 고정부(실린더, 고정자(stator), 코일, 헤드 및 프레임)에 연결하는 하나 이상의 스프링에 의해 형성된, 선형 액츄에이터에 의해 작동된다. 이동가능부 및 스프링은 압축기의 공진 어셈블리를 형성한다.
이때, 고-압력 측으로 방출 밸브(discharge valve)를 통해 방출될 수 있는 지점인 한에는, 선형 모터에 의해 작동된 공진 어셈블리는, 흡입 밸브를 통해 들어간 가스를 압축하기 위한 압축 동작을 발휘하도록 실린더 내부에서 피스톤 이동을 야기시키는, 선형 왕복 운동(linear alternative movement)을 발전시키는 기능을 갖는다.
선형 압축기의 동작 진폭(operation amplitude)은 모터에 의해 발생된 전원과 가스를 압축하는 메카니즘에 의해 소비된 전원의 균형에 의해 조절된다, 이러한 방법에 있어서, 피스톤 변위(piston displacement)의 최대 진폭을 위해 정의된 한계는 없고, 최대 변위를 측정 또는 추정할 필요가 있어, 제어 시스템은 안전하게 압축기를 작동시킬 수 있고 스트로크 종단(stroke end)에 대한 피스톤의 기계적 충격을 방지한다. 이러한 충격은 효율의 손실, 음향 잡음(acoustic noise), 및 압축기의 고장을 발생시킬 수 있다.
이러한 하나의 장비가 소위 어셈블리의 매스/스프링 시스템(mass/spring system)의 공진 주파수에서의 기능을 위해 설계되므로, 공진 선형 압축기의 다른 중요한 특징은 그 작동 주파수이다. 이러한 상태에 있어서, 장비의 효율은 최대이고, 전체 매스는 이동가능부(피스톤, 지지체 및 자석)의 매스의 합과 동등하게 되며, 소위 등가 스프링(equivalent spring)은 시스템의 공진 스프링에 더하여 가스 압축력에 의해 발생된 가스 스프링(gas spring)의 합과 동등하다.
상기 가스 압축력은, 냉각 시스템의 증발 및 응축 압력에, 또한 시스템에서 이용된 가스에 의존하는, 가변 및 비선형 스프링의 가스 압축력과 유사한 행동을 갖는다.
시스템이 공진 주파수에서 동작할 때, 모터 전류는 변위와 직교하거나, 모터 전류는 변위로부터 추출된 것에 비례하므로 모터의 역기전력(counter electromotive force)과 동위상(in phase)이다.
작동 주파수(actuation frequency)가 공진 주파수에 대해 조정되므로, 냉각 성능을 변경시키기 위해, 피스톤 변위의 진폭을 변경시키는 것이 필요로 됨이 알려져 있고, 따라서 가스 체적(volume)을 변경시키는 것은 압축기의 냉각 성능 및 사이클 당 치환된다.
성능을 제어하기 위한 종래 기술에서 현재 이용가능한 최상의 해법은, 냉각 성능을 변형시키기 위한 이 변위를 조정하는, 최대 변위를 제어하는 시스템으로 스트로크를 측정 또는 추정의 해법을 결합시킨다.
따라서, 압축기 스트로크를 얻기 위해 제안된 해법은, 문헌 PI0001404-4, PI0203724-6, US 5,897,296, JP 1336661, 및 US 5,897,269에 개시된 해법과 같은, 위치 센서의 이용이다.
스트로크를 측정하기 위한 위치 센서를 갖는 모든 해법은, 컴퓨터에 대한 외부 연결 및 더 많은 수의 배선의 필요성 외에, 더욱 복잡한, 더욱 높아진 스트로크를 갖는다는 것이 지적되어져야 한다. 냉각 압축기는 밀폐적이고 높은 온도 및 압력을 겪을 수 있으므로, 압축기의 내부 환경이 또한, 센서의 이용을 더욱 어렵게 만드는, 넓은 온도 변동을 겪는다는 사실 외에, 별도의 연결을 위한 요구는 상당히 어렵다. 부가적으로, 제조 동안 또는 기능하는 동안 상기 센서를 조정하는 프로세스를 위한 요구가 있을 수 있다.
특허 US 5,342,176, US 5,496,153, US 4,642,547와 같이, 다른 해법은 위치 센서를 이용하지 않는다. 이전에 언급한 3가지 해법과 유사한, 문헌 US 6,176,683, KR 96-79125, 및 KR 96-15062는 그들의 객체(objects) 어디에도 위치 센서를 채용하지 않는다.
따라서, 위치 센서가 없는 해법은 양호한 정확성 또는 동작 안정성을 갖추고, 일반적으로 온도 센서와 같은 다른 형태의 센서 또는 충돌을 검출하기 위한 가속도계를 필요로 한다는 것이 지적되어야만 한다. 더욱이, 압축기의 구조는 또한 압축기가, 일반적으로 압축기의 성능을 손상시키거나 부가적인 비용을 가져오는, 기계적 충돌에 대해 더욱 저항하게 만드는 기계적 해법을 필요로 할 수 있다.
상기한 국면에 있어서, 냉각 시스템의 능력을 제어함에 있어서 장비를 위한 더욱 능률적이고 더욱 최적화된 제어를 제공할 수 있는, 공진 압축기를 위한 제어 방법 및 시스템을 제공하는 관점을 갖는 본 발명을 제안한다.
본 발명의 재1 목적은, 장비 성능의 제어를 제공할 수 있는, 공진 선형 압축기를 위한 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제2 목적은, 변위 진폭의 넓은 범위에 대해, 피스톤 스트로크를 추정하기 위해 센서에 대한 요구 또는 복잡한 방법을 제거할 수 있는, 특히 냉각 시스템에 적용되는, 선형 압축기를 위한 전자 제어 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 압축기의 최종 비용을 감소시키기 위한 제어 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.
부가적으로, 본 발명의 목적은 압축기의 잡음 피크를 감소시키고 그 동작 안정성을 개선하는데 있다.
마지막으로, 본 발명의 다른 목적은, 상기 제어의 대규모 제조에 대해, 종래 기술의 해법에 비해 간단한 해법을 구현하는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하는 방안은, 냉각 시스템에 적용되는, 공진 선형 압축기를 위한 제어 방법을 제공하는 것으로, 이러한 방법은 다음의 단계를 갖추어 이루어진다:
a) 압축기의 기준 동작 전원을 판독하는 단계;
b) 압축기의 모터의 동작 전류를 측정하는 단계;
c) 압축기의 제어 모듈의 동작 전압을 측정하는 단계;
d) 단계 b)에서 측정된 동작 전류와 단계 c)에서 얻어진 동작 전압의 함수로서 압축기의 모터의 입력 전원을 계산하는 단계;
e) 이전의 단계에서 계산된 입력 전원과 기준 동작 전원을 비교하는 단계;
f) 기준 동작 전원이 입력 전원 보다 더 높으면, 이때 압축기의 동작 전압을 증가시키는 단계; 및
g) 기준 동작 전원이 입력 전원 보다 더 낮으면, 이때 압축기의 동작 전압을 감소시키는 단계.
본 발명의 목적을 달성하는 제2 방안은, 냉각 시스템에 적용되는, 공진 선형 압축기를 위한 전자 제어 시스템을 제공하는 것으로, 공진 선형 압축기가, 전기 모터 및 변위 피스톤을 구비하여 구성되고, 압축기의 전기 모터가 압축기의 동작 전압으로부터 작동되며, 시스템이 압축기의 전기 모터의 동작 전류를 측정하기 위해 구성된, 처리 전자 장치를 구비하여 구성되는 것으로 특징지워지고, 처리 장치는 모터의 측정된 동작 전류의 함수로서 압축기의 입력 전원을 제공하고, 입력 전원과 기준 동작 전원 값을 비교하기 위해 구성되며, 시스템이 입력 전원과 기준 동작 전원 사이에서 계산된 전원 차이로부터 압축기의 동작 전압을 증가 또는 감소시키기 위해 구성된다.
도 1은 공진 선형 압축기의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 냉각 시스템의 제어의 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자 제어의 간단화된 블록도이다.
도 4는 본 발명의 교시에 따른, 인버터에 의한 작동에 따른 제어의 블록도이다.
도 5는 TRIAC-형 장치에 의한 작동에 따른 제어의 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제어 시스템의 플로우차트이다.
도 7은 본 발명에 따른, 전원에 의한 제어 대 스트로크에 의한 제어에 대한 전원 및 최대 피스톤 변위를 확인하는, 방출 압력의 파형을 나타낸다.
앞에서 언급한 바와 같이, 성능을 제어하기 위해 채택된 최상의 해법은, 최대 피스톤 변위를 제어하는 시스템에 따라, 시스템의 냉각 성능에서 작용하도록 이 변위를 조정하는, 알려진 측정 기술, 또는 스트로크 추정을 결합한다.
부가적으로, 이러한 기술은, 많은 경우에 있어서, 피스톤 스트로크를 측정하기 위해, 피스톤 센서의 이용을 고려하고, 따라서 최종 제품에 대해 비용에서 상당한 증가를 야기시킨다.
한편, 피스톤 센서가 없는 해법은 양호한 정확도 또는 동작 안정성을 갖지 않고, 온도 센서 및 충돌 검출을 위한 가속도계(accelerometers)와 같은, 때때로 부가적인 장치를 이용하는 것이 필요하다. 이러한 구조는 더 높은 비용 및 더 긴 유지보수 시간의 장비를 의미한다.
본 발명은 공진 선형 압축기(100)를 제어하기 위한 독창적인 방법 및 시스템을 채택하고, 이러한 압축기는 도 1에 도시되어 있다. 상기 제어 방법은 바람직하기는 냉각 시스템에 적용되고, 다음의 단계에 따라 동작하도록 고려된다:
a) 압축기(100)의 기준 동작 전원(Pref)을 판독하는 단계;
b) 압축기(100)의 모터의 동작 전류(iMED)를 측정하는 단계;
c) 압축기(100)의 제어 모듈의 동작 전압을 측정하는 단계;
d) 단계 b)에서 측정된 동작 전류(iMED)와 단계 c)에서 얻어진 동작 전압의 함수로서 압축기(100)의 모터의 입력 전원(PMED)을 계산하는 단계;
e) 이전의 단계에서 계산된 입력 전원(PMED)과 기준 동작 전원(Pref)을 비교하는 단계;
f) 기준 동작 전원(Pref)이 입력 전원(PMED) 보다 더 높으면, 이때 압축기의 동작 전압(UC)을 증가시키는 단계;
g) 기준 동작 전원(Pref)이 입력 전원(PMED) 보다 더 낮으면, 이때 압축기의 동작 전압(UC)을 감소시키는 단계.
상기 기준 동작 전원(Pref)은 최종 장비의 오퍼레이터 또는 사용자를 매개로 현재 시스템에 대해 판독 또는 제공된다. 그렇지 않으면, 동작 전원(Pref)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각 시스템의 전자 서모스탯(electronic thermostat)으로부터 신호의 함수로서 계산된다.
해당 도면은, 현재 제안된 목적이 올바르게 기능하는데 필요한, 주요 블록들, 또는 동작 단계들을 가리키는, 냉각 시스템의 제어의 블록도를 나타낸다.
결국, 도 3은 요구된 시스템의 근본적인 단계를 가리키는, 더욱 간단화된 블록도를 나타낸다.
현재 제어 방법은, 다른 방법으로, 다음의 단계를 더 갖추어 이루어짐이 지적되어야만 한다:
h) 압축기(100)의 피스톤 변위 값(Dpis)을 검출하는 단계;
i) 피스톤 변위(Dpjs)와 최대 변위 값(Dpmax)을 비교하는 단계;
j) 피스톤 변위 값(Dpjs)이 최대 변위 값(Dpmax) 보다 더 높은가의 여부를 체크하고, 그렇다면, 이전의 단계 "d"", "e" 및 "f"의 시퀀스를 수행하는 단계; 및
k) 피스톤 변위 값(Dpjs)이 최대 변위 값(Dpmax) 보다 더 낮은가의 여부를 체크하고, 그렇다면, 압축기의 동작 전압(UC)을 감소시키는 단계.
도 6은, 플로우차트에 의해, 제안된 제어 방법에 포함된 주요 단계를 나타낸다.
단계 "j" 및 "k"는 피스톤-스트로크 한계(piston-stroke limit)를 보호 또는 검출하기 위한 시스템을 예견하기 위해 채택되고, 따라서 그 스트로크 종단과의 피스톤의 충돌을 방지한다. 본 출원에 대해, 반드시 변위 값들(displacement values)을 중개하는 것 보다는, 스트로크가 시스템의 보호를 위한 최대 값에 도달하였는가의 여부를 평가하는 것이 더 중요하다.
본 발명의 관점에 있어서, 압축기(100)의 동작 전류(iMED)를 측정하는 것과 처리 전자 장치(200; processing electronic device)를 통해 입력 전원(PMED)을 계산하는 것을 더 예견한다.
제어 모듈과 함께, 상기 전자 장치(200), 또는 전자 전원 장치(300)는 본 발명의 교시 내에서 공진 선형 압축기(100)의 전기 모터를 동작시킨다.
특히, 압축기의 동작 전압(UC)은, 인버터 또는 TRIAC 형태인, 전자 전원 장치(300)로부터 증가되거나 감소된다. 도 4 및 도 5는 본 방법에 대한 전원 단계를 위한 2가지 가능한 실시예를 나타낸다.
결국, 도 7은 냉각 시스템의 성능 제어를 위한 근본적인 단계를 포함하는, 전체 제어 방법의 플로우차트를 나타낸다.
현재 주장된 목적은, 특히 냉각 시스템에 적용된, 공진 선형 압축기(100)를 위한 전자 제어 시스템을 더 예견한다.
상기 시스템은 공진 선형 압축기(100)가 전기 모터(electric motor)와 변위 피스톤(displacement piston)을 구비하여 구성된다는 사실을 고려하여, 압축기(100)의 전기 모터는 압축기의 동작 전압(UC)으로부터 작동된다.
더욱 다양한 방법에 있어서, 제안된 시스템은 이전에 이미 설명된 방법의 단계에 따라 동작한다.
상기 시스템은, 압축기(100)의 전기 모터의 동작 전류를 측정하기 위해 구성된, 처리 전자 장치(200)를 구비하여 구성됨이 지적되어야 한다.
한편, 처리 장치(200)는 측정된 모터 동작 전류의 함수로서 압축기(100)의 입력 전원(PMED)을 제공하고, 입력 전원(PMED)과 기준 동작 전원(Pref) 값을 비교하기 위해 구성된다.
개발된 방법에 따라, 본 시스템은 입력 전원(PMED)과 기준 동작 전원(Pref) 사이에서 계산된 전원 차이(Difpot)로부터 압축기의 동작 전압(UC)을 증가 또는 감소시키기 위해 구성된다.
압축기의 동작 전압(UC)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 인버터 또는 TRIAC 형태의 전자 전원 장치(300)로부터 증가 또는 감소된다.
바람직하기는, 처리 전자 장치(200)는 전체 시스템의 디지털 제어를 위해 구성된다.
다시 한번, 압축기의 동작 전압(UC)의 조정은 기준 동작 전원(Pref)과 입력 전원(PMED)의 비교로부터 주어짐이 지적되어야 한다.
더욱 상세하게, 압축기의 동작 전압(UC)은 기준 동작 전압 값(Pref)이 입력 전원(PMED) 보다 더 높을 때 증가된다. 마찬가지로, 압축기의 동작 전압(UC)은 기준 동작 전원(Pref) 값이 입력 전원(PMED) 보다 더 낮다는 상태에서 감소된다.
더욱 더 바람직하기는, 압축기의 동작 전압(UC)은 PWM(pulse width modulation) 제어로부터 증가 또는 감소된다. 그러나, 본 발명의 교시에 따라, 제어 신호의 다른 형태는 전체 시스템의 기능에 대한 손상 없이 채택될 수 있다.
상기한 국면에 있어서, 현재 주장된 목적은, 센서에 대한 요구 또는 넓은 범위의 변위 진폭에 대한 피스톤 스트로크를 추정하기 위한 복잡한 방법을 제거할 수 있는, 공진 선형 압축기를 위한 제어 방법 및 시스템에 의해 달성된다.
부가적으로, 현재 이용가능한 해법과 비교해서 압축기의 비용을 줄이는 것 외에, 본 발명은 압축기의 가능한 잡음 피크를 줄이는 것뿐만 아니라 그 동작 안정성을 개선하는 것이 더 가능함이 지적되어야 한다. 이러한 안정성은 동일한 전원이 동일한 기준에 대해 일정하게 유지되어 달성된다.
마지막으로, 본 발명의 교시에 따라, 압축기의 시작 동안 압력 피크가 감소되는 반면, 도 7에 도시된 바와 같이, 방출 압력에서 "오버슛(overshot)" 및 소비 피크(consumption peak)를 발생시키는, 이전에 일반적으로 채용된 스트로크-제어 기술과는 달리, 전원이 일정하게 유지됨이 더욱 언급되어져야 한다. 시작 동안 높은 잡음을 발생시키는데 기여할 수 있는, 압력 피크를 더욱 감소시키기 위해, 압력에서 "오버슛(overshot)"을 더욱 제한하는, 본 발명의 교시에 따라, 전원을 위한 램프(ramp)를 도입하는 것이 가능함이 언급되어져야 한다.
바람직한 실시예가 개시되는 바, 본 발명의 관점은 가능한 등가물을 포함하는, 부수되는 청구항의 내용에 의해서만 제한되는, 다른 가능한 변경을 포함함이 이해된다.

Claims (10)

  1. 냉각 시스템에 적용되는, 공진 선형 압축기(100)를 위한 제어 방법으로, 방법이,
    a) 압축기(100)의 기준 동작 전원(Pref)을 판독하는 단계;
    b) 압축기(100)의 모터의 동작 전류(iMED)를 측정하는 단계;
    c) 압축기(100)의 제어 모듈의 동작 전압을 측정하는 단계;
    d) 단계 b)에서 측정된 동작 전류(iMED)와 단계 c)에서 얻어진 동작 전압의 함수로서 압축기(100)의 모터의 입력 전원(PMED)을 계산하는 단계;
    e) 이전의 단계에서 계산된 입력 전원(PMED)과 기준 동작 전원(Pref)을 비교하는 단계;
    f) 기준 동작 전원(Pref)이 입력 전원(PMED) 보다 더 높으면, 이때 압축기의 동작 전압(UC)을 증가시키는 단계; 및
    g) 기준 동작 전원(Pref)이 입력 전원(PMED) 보다 더 낮으면, 이때 압축기의 동작 전압(UC)을 감소시키는 단계;를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 공진 선형 압축기를 위한 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    h) 압축기(100)의 피스톤 변위 값(Dpis)을 검출하는 단계;
    i) 피스톤 변위(Dpjs)와 최대 변위 값(Dpmax)을 비교하는 단계;
    j) 피스톤 변위 값(Dpjs)이 최대 변위 값(Dpmax) 보다 더 높으면, 이때 단계 "e", "f" 및 "g"의 시퀀스를 수행하는 단계; 및
    k) 피스톤 변위 값(Dpjs)이 최대 변위 값(Dpmax) 보다 더 낮으면, 이때 압축기의 동작 전압(UC)을 감소시키는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 공진 선형 압축기를 위한 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    압축기(100) 모터의 동작 전류(iMED)의 측정과 입력 전원(PMED)의 계산이 처리 전자 장치(200) 상에서 수행되는 것을 특징으로 하는 공진 선형 압축기를 위한 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    압축기의 동작 전압(UC)이 인버터 또는 TRIAC 형태의 전자 전원 장치(300)로부터 증가 또는 감소되는 것을 특징으로 하는 공진 선형 압축기를 위한 제어 방법.
  5. 냉각 시스템에 적용되는, 공진 선형 압축기(100)를 위한 전자 제어 시스템으로, 공진 선형 압축기(100)가, 전기 모터 및 변위 피스톤을 구비하여 구성되고, 압축기(100)의 전기 모터가 압축기의 동작 전압(UC)으로부터 작동되며, 시스템이 압축기(100)의 전기 모터의 동작 전류를 측정하기 위해 구성된, 처리 전자 장치(200)를 구비하여 구성되는 것으로 특징지워지고, 처리 장치(200)는 모터의 측정된 동작 전류의 함수로서 압축기(100)의 입력 전원(PMED)을 제공하고, 입력 전원(PMED)과 기준 동작 전원(Pref) 값을 비교하기 위해 구성되며, 시스템이 입력 전원(PMED)과 기준 동작 전원(Pref) 사이에서 계산된 전원 차이(Difpot)로부터 압축기의 동작 전압(UC)을 증가 또는 감소시키기 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 공진 선형 압축기를 위한 전자 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    압축기의 동작 전압(UC)이 인버터 또는 TRIAC 형태의 전자 전원 장치(300)로부터 증가 또는 감소되는 것을 특징으로 하는 공진 선형 압축기를 위한 전자 제어 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    처리 전자 장치(200)가 디지털 제어를 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 공진 선형 압축기를 위한 전자 제어 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    압축기의 동작 전압(UC)이 입력 전원(PMED) 보다 더 높은 기준 동작 전원(Pref) 값에 대해 증가되는 것을 특징으로 하는 공진 선형 압축기를 위한 전자 제어 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    압축기의 동작 전압(UC)이 입력 전원(PMED) 보다 더 낮은 기준 동작 전원(Pref) 값에 대해 감소되는 것을 특징으로 하는 공진 선형 압축기를 위한 전자 제어 시스템.
  10. 제5항에 있어서,
    압축기의 동작 전압(UC)이 PWM 제어로부터 증가 또는 감소되는 것을 특징으로 하는 공진 선형 압축기를 위한 전자 제어 시스템.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9970698B2 (en) * 2011-10-24 2018-05-15 Whirlpool Corporation Multiple evaporator control using PWM valve/compressor
US10502201B2 (en) 2015-01-28 2019-12-10 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for operating a linear compressor
US10208741B2 (en) 2015-01-28 2019-02-19 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for operating a linear compressor
US9890778B2 (en) * 2015-11-04 2018-02-13 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for operating a linear compressor
US10174753B2 (en) 2015-11-04 2019-01-08 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for operating a linear compressor
US10830230B2 (en) 2017-01-04 2020-11-10 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for operating a linear compressor
US10641263B2 (en) 2017-08-31 2020-05-05 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for operating a linear compressor
US10670008B2 (en) 2017-08-31 2020-06-02 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for detecting head crashing in a linear compressor
CN108134557A (zh) * 2018-01-25 2018-06-08 北京市汉华环球科技发展有限责任公司 一种扫描振镜电机驱动***

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1404A (en) 1839-11-09 Improvement in machines for manufacturing long cordage
US4642547A (en) 1985-08-19 1987-02-10 Sunpower, Inc. Adaptive regulation system for a linear alternator driven by a free-piston stirling engine
US5342176A (en) 1993-04-05 1994-08-30 Sunpower, Inc. Method and apparatus for measuring piston position in a free piston compressor
JP3869481B2 (ja) * 1995-10-20 2007-01-17 三洋電機株式会社 リニアコンプレッサの駆動装置
JPH09137781A (ja) 1995-11-15 1997-05-27 Matsushita Refrig Co Ltd 振動型圧縮機
KR0176909B1 (ko) 1996-05-08 1999-10-01 구자홍 선형 압축기 구동장치
US5772355A (en) 1996-12-19 1998-06-30 Precision Optics Corporation Quick attach/release adapter mechanism
KR100237562B1 (ko) 1996-12-31 2000-01-15 구자홍 리니어 컴프레서 구동회로
US6203292B1 (en) 1997-04-20 2001-03-20 Matsushita Refrigeration Company Oscillation-type compressor
JP3469779B2 (ja) 1998-05-22 2003-11-25 三洋電機株式会社 リニアモータ駆動往復機構の制御装置
JP3993332B2 (ja) * 1999-01-19 2007-10-17 三菱電機株式会社 電気冷蔵庫の制御装置および制御方法
DE19918930B4 (de) 1999-04-26 2006-04-27 Lg Electronics Inc. Leistungssteuervorrichtung für einen Linearkompressor und ebensolches Verfahren
DE19931961A1 (de) 1999-07-12 2001-02-01 Danfoss As Verfahren zur Regelung einer Fördergröße einer Pumpe
FR2801645B1 (fr) * 1999-11-30 2005-09-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Dispositif d'entrainement d'un compresseur lineaire, support et ensemble d'informations
JP3554269B2 (ja) * 1999-11-30 2004-08-18 松下電器産業株式会社 リニアモータ駆動装置、媒体、および情報集合体
JP2001200789A (ja) * 2000-01-18 2001-07-27 Matsushita Refrig Co Ltd 振動式圧縮機
BR0001404A (pt) 2000-03-23 2001-11-13 Brasil Compressores Sa Sensor de posição e compressor
JP4129126B2 (ja) * 2001-06-26 2008-08-06 松下電器産業株式会社 リニア圧縮機の駆動制御方法及び車両用リニア圧縮機の駆動制御方法
JP2003176788A (ja) * 2001-12-10 2003-06-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd リニアコンプレッサの駆動装置
JP3540311B2 (ja) 2002-05-31 2004-07-07 松下電器産業株式会社 モータ駆動制御装置
BR0203724B1 (pt) 2002-09-12 2011-08-09 bomba de fluidos e placa de transferência de fluidos e sensor indutivo para bomba de fluidos.
KR100941422B1 (ko) * 2003-08-04 2010-02-10 삼성전자주식회사 리니어 압축기 및 그 제어 장치
US7456592B2 (en) 2003-12-17 2008-11-25 Lg Electronics Inc. Apparatus and method for controlling operation of reciprocating compressor
US7408310B2 (en) * 2005-04-08 2008-08-05 Lg Electronics Inc. Apparatus for controlling driving of reciprocating compressor and method thereof
AU2006201260B2 (en) 2005-04-19 2011-09-15 Fisher & Paykel Appliances Limited Linear Compressor Controller
KR100677290B1 (ko) * 2005-12-30 2007-02-02 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법
KR100850672B1 (ko) * 2007-03-30 2008-08-07 엘지전자 주식회사 냉장고 및 그 제어방법
BRPI0800251B1 (pt) * 2008-02-22 2021-02-23 Embraco Indústria De Compressores E Soluções Em Refrigeração Ltda sistema e método de controle de compressor linear

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