NL8602728A

NL8602728A - Besturingsinrichting voor het besturen van de bekrachtiging van een trillingsmotor voor het aandrijven van een compressoreenheid van het resonerende zuigertype alsmede een compressoreenheid van het resonerende zuigertype voorzien van een dergelijke besturingsinrichting.

Info

Publication number: NL8602728A
Application number: NL8602728A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1986-10-30
Filing date: 1986-10-30
Publication date: 1988-05-16
Also published as: US4772828A; DE3777958D1; ATE74452T1; EP0266835A1; DK563387D0; ES2030713T3; CN87107490A; DK563387A; JPS63124793A; CN1009984B; EP0266835B1

Description

" έ ΡΗΝ 11.926 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Besturingsinrichting voor het besturen van de bekrachtiging van een trillingsmotor voor het aandrijven van een compressoreenheid van het resonerende zuigertype alsmede een compressoreenheid van het resonerende zuigertype voorzien van een dergelijke besturingsinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een besturingsinrichting voor het besturen van de bekrachtiging van een trillingsmotor voor het aandrijven van een compressoreenheid van het resonerende zuigertype omvattende een schakeling voor het vanuit een 5 elektrische energiebron bekrachtigen van de trillingsmotor met een wisselstroom.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een compressoreenheid van het resonerende zuigertype voorzien van een dergelijke besturingsinrichting. Een dergelijke besturingsinrichting en 10 compressoreenheid zijn bekend uit het Amerikaanse octrooischrift nr.

4345442.

Bij de bekende compressoreenheid wordt de zuiger ten opzichte van de cilinder in trilling gebracht door middel van een trillingsmotor in de vorm van een lineaire motor. De frequentie van deze 15 trilling is constant en is in hoofdzaak gelijk aan de resonantiefrequentie van het massa-veersysteem, dat gevormd wordt door de compressor en trillingsmotor. Ter verkrijging van deze trilling wordt de trillingsmotor bekrachtigd met een wisselstroom met een frequentie die gelijk is aan deze constante frequentie. Doordat het 20 resonantiesysteem in hoofdzaak in resonantie wordt aangedreven is de benodigde kracht voor het heen en weer bewegen van de zuiger slechts klein, zodat volstaan kan worden met een motor met geringe aandrijfkracht en dus lage bekrachtigingsstromen. Dit heeft het voordeel dat de afmetingen van de trillingsmotor klein kunnen blijven hetgeen uit 25 kostprijsoverwegingen gunstig is. Dit is vooral van belang voor compressorsystemen voor massaprodukten zoals bijvoorbeeld koelkasten en diepvriezers. Een bekende eigenschap van dergelijke compressoren is dat de resonantiefrequentie als gevolg van de verandering van de omgevingsparameters, zoals bijvoorbeeld de temperatuur, steeds 30 verloopt. Hierdoor wordt een deel van het genoemde voordeel teniet gedaan, omdat de benodigde aandrijfkracht en bekrachtigingsstroom snel toeneemt bij toenemend verschil tussen de werkelijke bedrijfsfrequentie ICC 27 2 8 ΡΗΝ 11.926 2 Λ en de optimale, in hoofdzaak met resonantiefreguentie overeenkomende, bedrijfsfrequentie.

De uitvinding stelt zich ten doel een besturingsinrichting volgens de aanhef te verschaffen, waarmee een 5 compressoreenheid van het resonerende zuigertype steeds met een optimale trillingsfrequentie wordt bedreven. Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de besturingsinrichting is voorzien van detektiemiddelen voor het uit de wisselstroom en spanning over de motor afleiden van een eerste maat, welke althans bij benadering aangeeft of het door de motor 10 opgenomen vermogen als funktie van de frequentie van de wisselstroom maximaal is en middelen voor het in afhankelijkheid van de afgeleide eerste maat instellen van de frequentie van de wisselstroom op een waarde waarbij de genoemde eerste maat aangeeft dat het opgenomen vermogen als funktie van de frequentie tenminste bij benadering optimaal 15 is.

De uitvinding berust op het inzicht dat bij de aandrijving van een compressor van het resonerende zuigertype de benodigde bekrachtigingsstroom als funktie van de frequentie minimaal is bij de frequentie waarbij het elektrische vermogen dat door de 20 trillingsmotor wordt opgenomen maximaal is. Door nu de frequentie van de wisselstroom steeds in te stellen op een waarde waarbij de bepaalde maat aangeeft dat het opgenomen elektrisch vermogen maximaal is, wordt bereikt dat het resonantiesysteem steeds met de optimale frequentie wordt aangedreven.

25 Een ander voordeel van de besturingsinrichting is dat de benodigde informatie voor de bepaling van de genoemde eerste maat volledig uit de wisselstroom en de spanning over de motor afgeleid kan worden. Dit is vooral van belang voor compressoreenheden voor koel- en vriessystemen en/of warmtepompen, waarbij het gebruikelijk is om de 30 compressor tezamen met de aandrijfmotor in een hermetisch gesloten en met een koelmedium gevuld vat onder te brengen. Doordat de besturingsinrichting alle benodigde informatie uit de spanningen tussen de voedingsgeleiders van de motor en de stroom door deze voedingsgeleidersdraden kan afleiden behoeven geen extra sensoren in het 35 hermetisch afgesloten vat aangebracht te worden, hetgeen voordelig is, daar de heersende omstandigheden in dergelijke vaten zodanig slecht zijn dat slechts aan deze omstandigheden aangepaste sensoren kunnen worden

8 β G

** PHN 11.926 3 gebruikt. Bovendien zijn bij toepassing van sensoren extra draaddoorvoeren in de vatwand vereist voor het doorvoeren van de op de sensoren aangesloten signaaldraden.

Een aantrekkelijke uitvoeringsvorm van de 5 besturingsinrichting wordt gekenmerkt, doordat de besturingsinrichting is voorzien van middelen voor het met tussenpozen uitvoeren van een meetcyclus, waartoe de detektieaiddelen zijn voorzien van middelen voor het instellen van de frequentie van de wisselstroom op een aantal verschillende frequentiewaarden en middelen voor het bepalen van de 10 optimale frequentiewaarde uit de verschillende ingestelde frequentiewaarden en de bijbehorende door de detektieaiddelen bepaalde maten en waarbij de besturingsinrichting verder is voorzien van aanpassingsmiddelen voor het na de uitvoering van een meetcyclus aanpassen van de frequentie van de wisselstroom aan de bepaalde optimale 15 frequentie.

Een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de besturingsinrichting is voorzien van vergelijkingsmiddelen voor het bepalen van het verschil tussen de bepaalde optimale maat en de momentane door de detektiemiddelen bepaalde maat en initiatiemiddelen 20 voor het initiëren van een meetcyclus indien het bepaalde verschil buiten voorafbepaalde grenzen is gelegen. Deze uitvoeringsvorm heeft het voordeel dat het aantal meetcycli tot een minimum beperkt kan blijven.

In de praktijk is gebleken dat uit stabiliteitsoverwegingen het de voorkeur verdient om de frequentie van de wisselstroom iets beneden de 25 optimale frequentie te kiezen. Een bijzonder geschikte uitvoeringsvorm van de besturingsinrichting wordt dan ook gekenmerkt, doordat de aanpassingsmiddelen zijn ingericht voor het instellen van de frequentie van de wisselstroom op een frequentie die een bepaalde waarde beneden de optimale frequentie is gelegen.

30 Een andere uitvoeringsvorm van de besturingsinrichting is gekenmerkt, doordat de besturingsinrichting is voorzien van middelen voor het iteratief bepalen van de optimale frequentie. Deze uitvoeringsvorm heeft het voordeel dat in een beperkt aantal iteratieslagen en dus in korte tijd de optimale frequentie wordt bepaald.

35 Uitvoeringsvormen van de uitvinding alsmede verdere voordelen hiervan worden hierna in detail beschreven onder verwijzing naar de figuren 1 tot en met 9, waarin 8 6 0 f . i

M

* Λ ΡΗΝ 11.926 4 figuur 1 een compressoreenheid van het resonerende zuigertype toont waarin de besturingsinrichting volgens de uitvinding toepasbaar is, de figuren 2Ά en 2B het door de trillingsmotor opgenomen 5 vermogen als funktie van frequentie van de bekrachtigingsstroom toont, figuur 3 een uitvoeringsvorm van de besturingsinrichting volgens de uitvinding toont, de figuren 4, 5A, 5B en 6 het stroomdiagram van het door de in figuur 3 getoonde uitvoeringsvorm uitgevoerde programma toont, 10 figuur 7 de relatie tussen het faseverschil tussen bekrachtigingsstroom en bekrachtigingsspanning en het door de motor opgenomen vermogen toont als funktie van de frequentie van de bekrachtigingsstroom, figuur 8 een andere uitvoeringsvorm van de 15 besturingsinrichting toont, en figuur 9 een gedetailleerd schema toont van een uitvoeringsvorm van de bekrachtigingsschakeling welke toepasbaar is in de in figuur 3 en 8 getoonde besturingsinrichtingen.

Figuur 1 toont een compressoreenheid 1, omvattende een 20 compressor 2 van het resonerende zuigertype en een trillingsmotor 3 voor het aandrijven van de compressor 2. Een dergelijke compressor 2 en trillingsmotor 3 zijn in detail beschreven in de Europese octrooiaanvrage EP 0155057 (PHN 10.965C) op naam van aanvraagster. Deze compressor 2 omvat een behuizing 4 welke een cilindervormige holte 5 25 vastlegt waarin in zuiger 6 verschuifbaar is aangebracht. De holte 5 is aan een uiteinde afgesloten met een plaat 7 waarin een gasinlaatklep 8 en een gasuitlaatklep 9 op een gebruikelijke wijze zijn aangebracht. Het andere uiteinde van de holte 5 is afgesloten met een plaat 10 teneinde een kamer met variabel volume te vormen met een uiteinde van de zuiger 30 6, in welke kamer een hoeveelheid gas is opgesloten. Deze kamer met variabel volume vormt een gasveer. Het andere afgesloten uiteinde van zuiger 6 vormt een van de wanden van een kamer met variabel volume, waarin bijvoorbeeld het koelmedium van een koelsysteem wordt gecomprimeerd, waarbij het koelmedium via de kleppen 8 en 9 wordt 35 aangezogen en afgevoerd. De zuiger 6 is via een hefboom 11 gekoppeld met een anker 12 van de trillingsmotor 3. Het anker 12 is draaibaar bevestigd aan een motoras 13. De trillingsmotor omvat verder een stator 860 27 2 8 * PHN 11.926 5 14 (14A, 14B) en een kern 15 eet twee tegenover elkaar opgestelde spoelen 16A, 16B. Tussen de kern 15 en de stator 14 zijn een tweetal magneten 17 en 18 aangebracht. Aan de van elkaar afgekeerde eindvlakken 19 van de spoelen 16 bevinden zich cirkelvormig gebogen luchtspleten 20, 5 21, 22, 23 waarin schuifelementen 24 en 25 van het anker 12 beweegbaar zijn. Indien bij een dergelijke trillingsmotor 3 de spoelen 16 met een wisselstroom worden bekrachtigd dan zal onder invloed van het door de magneten 18 en 19 en de spoelen 16 opgewekte magneetveld in de luchtspleten (20, 21, 22 en 23) opgewekte magneet de schuifelementen 24 10 en 25 van het anker een trillende beweging uitvoeren in de cirkelvormige luchtspleten 20, 21, 22 en 23 met een frequentie die overeenkomt met de frequentie van de bekrachtigingsstroom door de spoelen 16. Deze trillende beweging van het anker 12 wordt via de hefboom 11 overgebracht op de zuiger 6.

15 In figuur 2A is voor het door de compressor 2 en trillingsmotor 3 gevormde massaveersysteem het door de trillingsmotor opgenomen vermogen P als funktie van de frequentie van een bekrachtigingsstroom met een konstante amplitude I weergegeven. Het opgenomen vermogen P vertoont een maximum Popt bij de frequent fopt.

20 Daar de amplitude van de stroom I konstant is is het verlies in de motor voor het weergegeven frequentiebereik nagenoeg konstant. De verliezen in de motor bestaan voornamelijk uit koper en ijzer verliezen, welke slechts afhangen van de amplitude van de wisselstroom door de motor.

Omdat het motorverlies onafhankelijk is van de frequentie is het door de 25 motor aan de compressor afgegeven vermogen eveneens maximaal voor de frequentie fopt, hetgeen inhoudt dat dan de amplitude van de door de zuiger 6 uitgevoerde trillende beweging maximaal is. Bij toepassing van de compressor 2 in een koelsysteem betekent dat de koudeproduktie eveneens maximaal is voor deze frequentie. Door nu de trillingsmotor 3 30 te bekrachtigen met een wisselstroom met optimale frequentie fopt is de voor een bepaalde koudeproduktie benodigde stroomsterkte steeds minimaal, hetgeen betekent dat de afmetingen van de motor bijzonder klein kunnen blijven en dat bovendien de verliezen in de motor minimaal zijn.

35 Het is in de praktijk gebleken dat de relatie tussen het opgenomen vermogen en de frequentie sterk afhankelijk is van de omgevingsparameters zoals bijvoorbeeld de temperatuur in de compressor, 8602728

--3=—J

PHN 11.926 6 met het gevolg dat de optimale frequentie fopt tijdens bedrijf steeds verloopt. Een uitvoeringsvorm van een besturingsinrichting 30 volgens de uitvinding waarmee steeds met tussenpozen de optimale frequentie wordt bepaald en vervolgens de frequentie van de bekrachtigingsmotor op de 5 bepaalde optimale frequentie fopt wordt ingesteld is weergegeven in figuur 3. De besturingsinrichting 30 is voorzien van een programmeerbare besturingseenheid 40 van een gebruikelijke soort, omvattende een centrale verwerkingseenheid 31 (CPU), een uitsluitend leesbaar geheugen 32 (RON), een lees/schrijf-geheugen 33 (RAM), analoog/digitaal omzetters 10 34 en 35 en digitaal/analoog omzetters 36 en 37. De geheugens 32 en 33 en de analoog/digitaal omzetters 34 en 35 en de digitaal/analoog omzetters zijn op een gebruikelijke wijze met de centrale verwerkingseenheid 31 gekoppeld via een adresbus 38, een databus 39 en een besturingsbus 41. De analoge uitgang van de digitaal/analoog 15 omzetter 36 is verbonden met de stuuringang van een spanningsgestuurde oscillator 42 van een gebruikelijke soort die een sinusvormig uitgangssignaal opwekt met konstante amplitude en een frequentie welke afhangt van de spanningswaarde op de stuuringang. Het uitgangssignaal van de oscillator 42 wordt toegevoerd aan een eerste ingang van een 20 vermenigvuldiger 43, terwijl een tweede ingang van de vermenigvuldiger is verbonden met de analoge uitgang van de digitaal/analoog omzetter 37. Het uitgangssignaal Ig van de vermenigvuldiger 43, welke het produkt van de uitgangssignalen van oscillator 42 en digitaal/analoog omzetter 37 vertegenwoordigt, wordt aangeboden aan een bekrachtigingsschakeling 25 44, welke tussen een gelijkspanningsbron 45 en de motorspoelen 16 is geschakeld. De bekrachtigingsschakeling 44 is er een van een soort die de spoelen 16 vanuit de gelijkspanningsbron 45 bekrachtigt met een stroom Is welke evenredig is met de momentane waarde van het signaal Ig. Bekrachtigingsschakeling 44 is verder voorzien van een 30 meetschakeling voor het meten van de bekrachtigingsstroom en het opwekken van een meetsignaal lm dat evenredig is met de gemeten bekrachtigingsstroom. Bekrachtigingsschakeling 44 zal verder in de beschrijving in detail beschreven worden onder verwijzing naar figuur 9.

De uitgangsklemmen van de spoelen 16 zijn verbonden met 35 de inverterende en niet-inverterende ingang van een verschilversterker 46 voor het meten van de spanning over de motor. Verschilversterker 46 wekt daarbij een signaal Um op dat evenredig is met de spanning over de ¢6027 2 8 PHN 11.926 7 motor. Het signaal Um wordt aan een eerste ingang van een vermenigvuldiger 47 en het signaal lm wordt aan een tweede ingang van deze vermenigvuldiger 47 toegevoerd, zodat het uitgangssignaal van vermenigvuldiger 47 het momentaan door de motor 3 opgenomen elektrische 5 vermogen vertegenwoordigt. Het uitgangssignaal van vermenigvuldiger 47 wordt toegevoerd aan een laagdoorlaatfilter 48, zodat het uitgangssignaal Pin van het laagdoorlaatfilter 48 het gemiddelde door de motor 3 opgenomen vermogen vertegenwoordigt. Het signaal Pin wordt toegevoerd aan de ingang van analoog/digitaal omzetter 34. Verder worden 10 aan de inverterende ingang en de niet-inverterende ingang van een verschilversterker 49 respektievelijk aan signaal Tm en een signaal Tg toegevoerd. Het signaal Tm vertegenwoordigt de door een (niet weergegeven) sensor in de te koelen ruimte gemeten temperatuur. Het signaal Tg vertegenwoordigt de gewenste temperatuur. Het uitgangssignaal 15 Tin van de verschilversterker dat het verschil tussen Tm en Tg vertegenwoordigt wordt toegevoerd aan de ingang van analoog/digitaal omzetter 35.

Centrale verwerkingseenheid 31 voert een programma uit dat in het uitsluitend leesbaar geheugen 32 is opgeslagen. Tijdens de 20 uitvoering van dit programma wordt met tussenpozen de optimale frequentie van de bekrachtigingsstroom bepaald. Ha elke bepaling van de optimale frequentie wordt de frequentie van de bekrachtigingsstroom aangepast. Een stroomdiagram van een voorbeeld van een dergelijk programma is weergegeven in de figuren 4, 5 en 6.

25 Figuur 4 toont het stroomdiagram van het hoofdprogramma dat door centrale verwerkingseenheid 31 continu wordt uitgevoerd.

Tijdens de uitvoering van stap S10 wordt een subroutine Fopt aangeroepen welke de optimale frequentie fopt en de bijbehorende waarde van het opgenomen vermogen Popt bepaalt en wordt de frequentie van de 30 bekrachtigingsstroom van de motor aan de bepaalde optimale frequentie fopt aangepast. Vervolgens wordt tijdens de uitvoering van stap S11 getest of een vlag FL op de logische waarde *1" gezet is. Deze vlag geeft aan of de gewenste waarde Iref van de amplitude van de bekrachtigingsstroom aangepast moet worden. Zo ja, dan wordt tijdens de 35 uitvoering van stap S12 de nieuwe waarde van Iref uitgevoerd naar digitaal/analoog omzetter 37 welke de digitale waarde Iref omzet in het signaal lout voor het instellen van de amplitude van de

6t C ·' '· C

PHN 11.926 8 bekrachtigingsstroom via de vermenigvuldiger 43. Verder wordt tijdens de uitvoering van stap S12 de vlag FL weer op de logische waarde "0" teruggezet. Na de uitvoering van stap S12 wordt het programma met stap S10 vervolgd. Indien echter tijdens stap S11 is gebleken dat vlag FL 5 niet op de logische waarde "1" is gezet wordt stap S11 gevolgd door stap S13. Tijdens de uitvoering van stap S13 wordt de digitale waarde van Pin op de uitgang van analoog/digitaal omzetter 34 gelezen door de centrale verwerkingseenheid 31. Deze digitale waarde van Pin, welke de momentaan opgenomen vermogen van de motor 3 vertegenwoordigt wordt vergeleken met 10 de optimale waarde Popt. Verder wordt de absolute waarde ΔΡ van het verschil tussen Popt en Pin bepaald. Vervolgens wordt tijdens de uitvoering van stap S14 getest of de absolute waarde ΔΡ van het verschil kleiner is dan een voorafbepaalde kleine waarde E. Zo ja, dan betekent dit dat de motor 3 nog steeds wordt bekrachtigd met een wisselstroom 15 waarvan de frequentie in de nabijheid van de optimale waarde fopt is gelegen. In dat geval gaat het programma verder met stap S14. Echter in het geval dat de waarde ΔΡ groter is dan £, dan betekent dit dat als gevolg van de veranderende bedrijfsparameters, zoals bijvoorbeeld de temperatuur van het medium in de compressor 2, dat de frequentie fopt 20 waarop de bekrachtigingsstroom is ingesteld niet meer overeenkomt met de werkelijke optimale waarde. In dat geval wordt vervolgd met stap S10, waarna de optimale frequentie fopt tijdens de uitvoering van de subroutine Fopt opnieuw wordt bepaald.

De figuren 5A en 5B tonen het stroomdiagram van de 25 subroutine Fopt. Na de aanroep van de subroutine Fopt wordt allereerst tijdens de uitvoering van stap S20 de frequentie van de bekrachtigingsstroom op een beginwaarde fo ingesteld. Daarbij voert de centrale verwerkingseenheid 31 een digitale waarde Fo, die de beginwaarde fo (zie figuur 2A) vertegenwoordigt, uit naar 30 digitaal/analoog omzetter 36. Ditigitaal/analoog omzetter 26 zet de digitale waarde Fo om in het signaal Fr voor de instelling van de frequentie van de wisselstroom via de spanningsgestuurde oscillator 42. Vervolgens wordt tijdens de uitvoering van stap S21 gewacht totdat het resonantiesysteem zich opnieuw ingestelde frequentie heeft ingesteld.

35 Daarna wordt tijdens stap 522 de bij de nieuw ingestelde frequentie behorende opgenomen vermogens via analoog/digitaal omzetter 34 ingelezen en als variabele P3 opgeslagen in het lees/schrijf-geheugen 33.

86 0 2 7G

PHN 11.926 9

Bovendien wordt het uitgangssignaal Fr verhoogd met een konstante waarde AF, welke overeenkomt met een frequentieverandering Af (zie figuur 2A). Hierdoor wordt de frequentie van de bekrachtigingsstroom ingesteld op een nieuwe waarde welke gelijk is aan fo+Af.

5 Tijdens de uitvoering van de stappen S23, S24r S25 en S26 wordt het opgenomen vermogen bij de frequentie fo+Af en fo+2Af bepaald en opgeslagen als respektievelijk variabele P2 en P1. Tijdens de uitvoering van S27 wordt voor de laatst ingestelde frequentie een schatting van de afgeleide Afg (= dp/df) bepaald uit de waarden van P1, 10 P2r P3 en AF volgens de onderstaande daarvoor geschikte relatie:

Afg = * W-

Tijdens stap S28 wordt getest of de afgeleide Afg kleiner dan nul is. Zo 15 nee, dan betekent dit dat elke maximale van P nog niet bereikt. In dat geval wordt tijdens de uitvoering van stappen S29, S30 en S31 de frequentie van de wisselspanning nogmaals met de waarde Af verhoogd en een de bijbehorende waarde van het opgenomen vermogen bepaald en opgeslagen in P1. Bovendien worden de waardes van P2 en P3, welke de 20 opgenomen vermogens voor de twee voorgaande frequentie-instellingen vertegenwoordigen aangepast. Daarna wordt tijdens de uitvoering van stap S27 de afgeleide voor de nieuw ingestelde frequentie bepaald. De door stappen S27, S28, S29, S30 en S31 gevormde programmalus wordt steeds herhaald, totdat de bepaalde afgeleide Afg kleiner dan nul is. Dit geeft 25 aan dat de optimale frequentie is gelegen tussen de laatst en de voorlaatst ingestelde frequentie, welke in figuur 2A zijn aangegeven met verwijzingscijfers 50 en 51. In dit geval wordt vervolgens tijdens stap 532 de waarde van Fr verlaagd met een waarde AF', welke veel kleiner is dan de waarde AF, zodat de frequentie van de bekrachtigingsstroom wordt 30 verminderd met een kleine waarde Af' (zie figuur 2B). Na een wachtstap 533 wordt tijdens stap S34 het opgenomen vermogen bepaald voor de nieuw ingestelde frequentie. Vervolgens wordt tijdens stap S35 getest of het laatst bepaalde vermogen, vertegenwoordigd door P2, kleiner is dan het voorlaatst bepaalde vermogen, vertegenwoordigd door Pr, Zo nee, dan 35 wordt vervolgd met stap S35. De door stappen S32, S33, S34 en S35 gevormde programmalus wordt steeds herhaald totdat het laatst bepaalde vermogen kleiner is dan het voorlaatst bepaalde vermogen. (De PHN 11.926 10 bijbehorende frequentie f en opqenomen vermogen is in figuur 2B aangegeven met een punt 52. In dat geval is het laatste bepaalde vermogen vrijwel gelijk aan de maximale waarde, en is dus de bijbehorende frequentie vrijwel gelijk aan de optimale frequentie fopt 5 van de bekrachtigingsstroom, zodat de subroutine Fopt beëindigd wordt. In de praktijk is gebleken dat het uit stabiliteitsoogpunt wenselijk kan zijn om de frequentie van de wisselstroom niet in te stellen op een waarde waarbij het opgenomen vermogen maximaal is, maar bij een frequentie die iets lager is dan deze frequentie. In dat geval 10 kan na bepaling van de optimale frequentie volgens de beschreven subroutine Fopt, de frequentie van de wisselstroom worden ingesteld op een waarde die een voorafbepaalde waarde beneden de bepaalde optimale frequentie is gelegen. Het zal voor de vakman duidelijk zijn dat het aan de hand van figuur 5 bij wijze van voorbeeld beschreven programma voor 15 het bepalen van een maximum in de relatie tussen een opgenomen vermogen en de ingestelde frequentie zonder meer kan worden vervangen door een ander van de vele bekende programma's voor het vinden van een maximum.

Het hoofdprogramma Main wordt met constante tussenpozen onderbroken. Tijdens deze onderbrekingen wordt een regelprogramma 20 Control voor het bepalen van de gewenste amplitude van de bekrachtigingsstroom uitgevoerd. Een stroomdiagram van een voorbeeld van het regelprogramma is weergegeven in figuur 6. Tijdens de eerste stap S1 van dit regelprogramma Control wordt de gedigitaliseerde waarde Tin aan op de uitgangen van analoog/digitaal converter 35 gelezen door de 25 centrale verwerkingseenheid 31. Vervolgens wordt tijdens stap S2 een nieuwe gewenste waarde Iref voor de amplitude van de bekrachtigingsstroom bepaald volgens een gebruikelijk regelalgorithme van een soort dat de gewenste waarde Iref instelt op een waarde waarbij de gewenste temperatuur Tg en de gemeten temperatuur in de te koelen 30 ruimte in hoofdzaak aan elkaar gelijk gehouden worden. Verder wordt tijdens stap S2 de vlag FL op de logische waarde "1M gezet om aan te geven dat de instelling van de amplitude van de bekrachtigingsstroom aangepast moet worden bij de eerstvolgende keer dat stap S11 en S12 van het hoofdprogramma worden uitgevoerd. Na het beëindigen van het 35 regelprogramma Control wordt het hoofdprogramma Main weer hervat.

In de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de optimale frequentie van de bekrachtigingsstroom 8 a 0 ? 7 2 8 « PHN 11.926 11 bepaald door bij een constante amplitude van de bekrachtigingsstroom de frequentie van de bekrachtigingsstroom te veranderen en tegelijkertijd het door de motor opgenomen vermogen te bepalen. Uit de bepaalde waarde van het opgenomen vermogen wordt dan het maximale opgenomen vermogen 5 bepaald. De optimale frequentie kan echter op velerlei andere wijzen bepaald worden bij voorbeeld door het door de motor opgenomen vermogen van de motor door middel van een regeling constant te houden, terwijl de frequentie van de bekrachtigingsstroom wordt gevarieerd. Door tegelijkertijd de amplitude van de bijbehorende bekrachtigingsstroom te 10 bepalen en vervolgens uit de bepaalde waarde van de amplitude en de bijbehorende frequentie, die frequentie te bepalen waarbij de amplitude van de bekrachtigingsstroom minimaal is kan eveneens de optimale frequentie gevonden worden.

Ook is het mogelijk om uit het faseverschil tussen de 15 bekrachtigingsstroom en bekrachtigingsspanning als funktie van de frequentie een frequentie af te leiden waarbij het opgenomen vermogen nagenoeg maximaal is. Dit geldt vooral bij motoren waarbij de spanningsval over de zelfinduktie zeer klein is ten opzichte van de in de motorspoelen opgewekte tegen-emk. In dat geval is het faseverschil 20 tussen de tegen-emk en de bekrachtigingsstroom nagenoeg gelijk aan het faseverschil tussen de spanning over de motor en de bekrachtigingsstroom.

Aangezien het door de motor afgegeven vermogen, en dus de koude-produktie, maximaal is indien de bekrachtigingsstroom en tegen-emk in fase zijn, is bij een motor met zeer lage zelfinduktie het maximaal 25 opgenomen vermogen als funktie van de frequentie vrijwel optimaal indien het faseverschil φ tussen bekrachtigingsstroom en bekrachtigingsspanning gelijk aan nul is. Door nu de frequentie te variëren en met behulp van een cos® detektor de cos® bij verschillende frequenties te bepalen en vervolgens uit de bepaalde waarden voor cos® en bijbehorende frequenties 30 de frequentie te bepalen waarbij de cos® maximaal is kan eveneens een vrijwel optimale frequentie gevonden worden. Het is eveneens mogelijk om direkt uit het faseverschil een signaal af te leiden waarmee de ingestelde frequentie kan worden aangepast.

In figuur 7 is het opgenomen vermogen P en het 35 faseverschil ® tussen de bekrachtigingsstroom en de bekrachtigingsspanning als funktie van de frequentie f van de bekrachtigingsstroom weergeven. Indien frequentie f lager is dan de 8 6 P 2 > 2 6 PHN 11.926 12 optimale frequentie fopt ijlt de bekrachtigingsspanning voor op de bekrachtigingsstroom (φ<0). In het geval dat de frequentie f veel groter is dan de optimale frequentie fopt dan ijlt de bekrachtigingsspanning na op de bekrachtigingsstroom (φ>0). Indien de frequentie in de buurt van 5 de optimale frequentie is gelegen is het faseverschil φ klein. Bij een frequentie f'opt waarbij het faseverschil φ gelijk aan nul is is het opgenomen vermogen P'opt op een kleine fout na gelijk aan de optimale waarde Popt.

In figuur 8 is een uitvoeringsvorm van een 10 besturingsinrichting weergegeven, waarbij de frequentie van de bekrachtigingsstroom wordt aangepast in afhankelijkheid van het faseverschil φ. In figuur 7 zijn de elementen welke overeenkomen met reeds in figuur 3 getoonde elementen met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid.

15 De signalen Um en lm welke de momentane waarden van respektievelijk de bekrachtigingsspanning over de motor en de bekrachtigingsstroom door de motor vertegenwoordigen worden toegevoerd aan een fasedetektor 60 van een gebruikelijke soort voor het bepalen van het faseverschil tussen de signalen üm en lm. Het uitgangssignaal van de 20 fasedetektor 60, dat het faseverschil vertegenwoordigt wordt toegevoerd aan een regelschakeling van een gebruikelijke soort welke Fr in afhankelijkheid van het uitgangssignaal van de fasedetektor 60 zodanig aanpast dat het faseverschil φ in hoofdzaak gelijk aan nul gehouden wordt.

25 Figuur 9 toont een uitvoeringsvorm van de bekrachtigingsschakeling 44. Een uiteinde 72 van de serieschakeling van de spoelen 16A en 16B van motor 3 is via electronische schakelaars 74 en 75, welke bijvoorbeeld worden gevormd door vermogenstransistoren van het Fet-type, gekoppeld met respektievelijk een positieve voedingsklem 70 en 30 een negatieve voedingsklem 71 van de gelijkspanningsbron 44. Het andere uiteinde 73 van de serieschakeling van spoelen 16A en 16B is via soortgelijke electronische schakelaars 76 en 77 gekoppeld met respektievelijk de positieve voedingsklem 70 en de negatieve voedingsklem 71. De schakelaars 74, 77 zijn elk parallel geschakeld met 35 een niet weergegeven beveiligingscircuit van een gebruikelijke soort. In de verbinding van de schakelaar 75 met voedingsklem 71 en in de verbinding tussen de schakelaar 77 en de voedingsklem 71 zijn 8602728 PHN 11.926 13 respectievelijk een lage ohmige weerstand 78 en een laag-ohmige weerstand 79 aangebracht.

De schakelaars 74, ..., 77 worden door middel van respektievelijk besturingsschakelingen 80, ..., 83 gestuurd.

5 Besturingsschakelingen 80, ..., 83 zijn van een gebruikelijke soort die een besturingssignaal voor het openen van de schakelaar opwekt in reactie op een puls op een "R"-ingang en die een stuursignaal voor het sluiten van de schakelaar opwekt in reactie op een puls op een "S"-ingang. De "S*-ingangen van de besturingsschakelingen 80 en 83 van de 10 twee diagonaal ten opzichte van elkaar gelegen schakelaars 74 en 77 zijn via een vertragingsschakeling 84 met de uitgang van een pulsgenerator 85 verbonden. De "S"-ingangen van de besturingsschakelingen 81 en 82 van de andere twee diagonaal ten opzichte van elkaar gelegen schakelaars 75 en 76 zijn op gelijksoortige wijze via een vertragingsschakeling 86 met de 15 uitgang van een pulsgenerator 87 verbonden. De MR"-ingangen van besturingsschakelingen 81 en 82 zijn verbonden met de uitgangen van respektievelijk pulsgenerators 87 en 85.

Pulsgenerator 85 is er een van een soort dat een puls opwekt in reactie op logische 0-1 overgang op zijn ingang, zoals 20 bijvoorbeeld een monostabiele multivibrator. Pulsgenerator 87 is er een van een soort dat een puls opwekt in reactie op een logische 1-0 overgang op zijn ingang. De ingangen van pulsgenerators 85 en 87 zijn verbonden met de uitgang van een pulsbreedtemodulator 88 van een soort dat een pulsbreedtegemoduleerd uitgangssignaal opwekt, waarvan de 25 frequentie veel hoger is dan de frequentie van de gewenste bekrachtigingsstroom en een duty-cycle welke wordt bepaald door de amplitude van het signaal op zijn ingang. Met de door de hier beschreven besturing wordt in reactie op een 0-1 overgang van het uitgangssignaal van pulsbreedtemodulator 88 de diagonaal ten opzichte van elkaar gelegen 30 schakelaars gesloten, en een korte tijd, welke bepaald wordt door vertragingsschakelaar 84, de twee andere diagonaal ten opzichte van elkaar gelegen schakelaars 80 en 83 geopend. De spoelen 16A en 16B zijn dan via de schakelaars 80 en 83 op de voedingsklemmen 70 en 71 aangesloten. Bij de eerstvolgende logische 1-0 overgang van het 35 uitgangssignaal van pulsbreedtemodulator 88 worden de schakelaars 72 en 77 gesloten en vervolgens korte tijd daarna de schakelaars 75 en 76 geopend. De spoelen 16A en 16B zijn dan via de schakelaars 75 en 76 op 8602728 PHN 11.926 14 de voedingsklemmen 70 en 71 aangesloten. Op deze wijze worden de spoelen 16A en 16B gevoed met een gemiddelde spanning welke wordt bepaald door de duty-cycle van het uitgangssignaal van pulsbreedtemodulator 88. De door het schakelen van de schakelaars 70, ..., 77 veroorzaakte 5 hoogfrequente spanningskomponent heeft als gevolg van de zelfinduktie van de motorspoelen nauwelijks invloed op de bekrachtigingsstroom van de motor. De bekrachtigingsstroom door de motor wordt bepaald door middel van een verschilversterker 89, waarvan de inverterende ingang is aangesloten op het knooppunt tussen weerstand 78 en schakelaar 75 en 10 waarvan de niet-inverterende ingang is aangesloten op het knooppunt tussen schakelaar 77 en weerstand 79. Het uitgangssignaal lm van verschilversterker 89 welke evenredig is met het spanningsverschil tussen de genoemde knooppunten is dus evenredig met de bekrachtigingsstroom door de spoelen 16A en 16B.

15 Het signaal lm wordt toegevoerd aan de inverterende ingang van een verschilversterker 90. Aan de niet-inverterende ingang van de verschilversterker 90 wordt het van vermenigvuldiger 43 afkomstige signaal Ig toegevoerd, welk signaal de gewenste momentane waarde van de bekrachtigingsstroom vertegenwoordigt. Het uitgangssignaal 20 van verschilversterker 90, welke het verschil tussen de gewenste waarde Ig en de gemeten waarde lm van de bekrachtigingsstroom vertegenwoordigt wordt toegevoerd aan een regelschakeling 91 van een gebruikelijke soort, bijvoorbeeld een integrerende regelschakeling. De regelschakeling 91 is zodanig gedimensioneerd dat deze in afhankelijkheid van het verschil 25 tussen Ig en lm een zodanig stuursignaal voor de pulsbreedtemodulator 88 opwekt dat de duty-cycle van het uitgangssignaal wordt ingesteld op een waarde waarbij de door gemiddelde spanning over de spoelen 16A en 16B veroorzaakte bekrachtigingsstroom wordt ingesteld op een waarde waarbij het genoemde verschil tussen Ig en lm in hoofdzaak gelijk aan nul wordt 30 gehouden.

8602728

Claims

1. Besturingsinrichting voor het besturen van de bekrachtiging van een trillingsmotor voor het aandrijven van een compressoreenheid van het resonerende zuigertype, omvattende een schakeling voor het vanuit een elektrische energiebron bekrachtigen van 5 de trillingsmotor met een wisselstroom, met het kenmerk, dat de besturingsinrichting is voorzien van detektiemiddelen voor het uit de wisselstroom en spanning over de motor afleiden van een eerste maat, welke althans bij benadering aangeeft of het door de motor opgenomen vermogen als funktie van de frequentie van de wisselstroom maximaal is 10 en middelen voor het in afhankelijkheid van de afgeleide maat instellen van de frequentie van de wisselstroom op een waarde waarbij de genoemde eerste maat aangeeft dat het opgenomen vermogen als funktie van de frequentie tenminste bij benadering optimaal is.

2. Besturingsinrichting volgens conclusie 1, met het 15 kenmerk, dat de besturingsinrichting is voorzien van middelen voor het met tussenpozen uitvoeren van een meetcyclus, waartoe de detektiemiddelen zijn voorzien van middelen voor het instellen van de frequentie van de wisselstroom op een aantal verschillende frequentiewaarden en middelen voor het bepalen van de optimale 20 frequentiewaarde uit de verschillende ingestelde frequentiewaarden en de bijbehorende door de detektiemiddelen bepaalde eerste maten en waarbij de besturingsinrichting verder is voorzien van aanpassingsmiddelen voor het na de uitvoering van een meetcyclus aanpassen van de frequentie van de wisselstroom aan de bepaalde optimale frequentie.

3. Besturingsinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de besturingsinrichting is voorzien van vergelijkingsmiddelen voor het bepalen van het verschil tussen de bepaalde optimale maat en de momentane door de detektiemiddelen bepaalde maat en initiatiemiddelen voor het initiëren van een meetcyclus indien 30 het bepaalde verschil buiten voorafbepaalde grenzen is gelegen.

3 PHN 11.926 15

4. Besturingsinrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de besturingsinrichting is voorzien van middelen voor het gelijkhouden van de amplitude van de bekrachtigingsstroom aan een referentiewaarde, waarbij de detektiemiddelen zijn ingericht voor het 35 bepalen van het door de motor opgenomen vermogen als eerste maat.

5. Besturingsinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aanpassingsmiddelen zijn ingericht 8602/28 Λ ΡΗΝ 11.926 16 voor het instellen van de frequentie van de wisselstroom op een frequentie die een bepaalde waarde beneden de optimale frequentie is qelegen.

6. Besturingsinrichting volgens één der conclusies 2 tot 5 en met 5, met het kenmerk, dat de besturingsinrichting is voorzien van middelen voor het iteratief bepalen van de optimale frequentie.

7. Compressoreenheid van het resonerende zuigertype, omvattende een trillingsmotor voor het aandrijven van het mechanische resonantiesysteem, welke compressoreenheid is voorzien van een 10 besturingsinrichting volgens één der conclusies 1 tot en met 6. 3602728