[發明專利]控制直線壓縮機的系統和方法

有效

• 申請號: 200980106109.0
• 申請日: 2009-02-20
• 公開（公告）號: CN101952593A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: P·S·戴恩茨;D·埃里希伯恩哈德利利;N·F·費賴拉;M·克尼斯
• 申請（專利權）人: 惠而浦股份公司
• 主分類號: F04B49/06
• 分類號: F04B49/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;王忠忠

技術領域

本發明涉及一種控制直線壓縮機(linear?compressor)的系統和方法，其能夠在必要時在其整個工作周期內對壓縮機進行微調，以便壓縮機以最大容量進行操作，其中，活塞達到最大位移幅度，在不與汽缸蓋碰撞的情況下盡可能近地與之接近。根據本發明的系統和方法還意圖在直線壓縮機的整個工作周期中控制其操作，還設法使其性能最大化并減少或優化其功率消耗。這種直線壓縮機通常應用于冷卻器、空調單元，有時應用于流體泵。

背景技術

目前，在諸如冷卻器和空調裝置的冷卻系統中，由直線電動機(linear?motor)驅動的直線壓縮機的使用很普遍。直線壓縮機表現出低能耗，因此，在正在討論的應用中效率很高。

直線壓縮機通常包括在汽缸內部進行往復運動的活塞。此汽缸的蓋(head)通常容納吸氣閥和放氣閥，其調整低壓氣體的進入和高壓氣體從汽缸內部的排出。活塞在直線壓縮機的汽缸內部的軸向運動將由吸氣閥允許進入的氣體壓縮，增加其壓力，并由排氣閥將其排出到高壓區。

直線壓縮機必須能夠識別活塞在汽缸內部的位置并控制活塞位移以防止活塞與汽缸蓋相碰撞，除了設備的磨損之外，該碰撞還導致大聲且令人厭惡的噪聲，因此降低其耐用性。

同時，為了使直線壓縮機的效率和性能最優化并使壓縮機的功率消耗最小化，希望的是活塞應盡可能多地在汽缸內部移位，在不與活塞頭相碰撞的情況下盡可能緊密地與之接近。為此，必須精確地知道壓縮機處于工作狀態時的汽缸的位移幅度，并且此幅度的估計誤差越大，在活塞的最大位移點與汽缸蓋之間將必須有越大的安全距離以避免其碰撞。此安全距離提供壓縮機的效率損失。如果未使壓縮機的性能最優化，則將常常必須針對壓縮機將進行工作的條件使其設計尺寸過大，這增加設備的成本以及其功率消耗。

活塞在汽缸內部的位移控制和位置識別的某些系統在沒有目前工藝水平的情況下就已經是已知的，特別是應用于直線電動機和/或壓縮機，其同時對活塞位移幅度進行微調。

可以將目前的工藝水平概括成兩個系統組。第一個指的是沒有傳感器的情況下的壓縮機的控制。在這種控制方法中，不存在安裝在壓縮機中的真實(物理傳感器)。控制機構讀取其它系統變量，諸如：壓縮機的電流和/或電壓、蒸發器的溫度、工作頻率，并估計活塞沖程。

第二系統組包括具有傳感器的控制機構。在這種情況下，傳感器測量例如汽缸蓋或任何其它點的固定部分與活塞或運動部分的任何點之間的位移和/或距離，或僅僅是用于安全工作的極限距離。根據這種方法，在壓縮機的生產階段期間或在其運行期間，可能要求進行微調。

國際專利申請WO?0148379描述了一種控制壓縮機的方法，其被設計為控制直線壓縮機的活塞的沖程，允許活塞前進直至其機械沖程的終點處于極限負荷條件為止，而不允許活塞與閥門系統碰撞。向直線電動機施加平均電壓，控制活塞的運動。測量活塞的第一運動時間并將其與預測運動時間相比較。改變施加于電動機的電壓，如果第一運動時間不同于預測運動時間，則預測運動時間使得活塞的運動將到達基本上接近于活塞沖程的終點的最大點(M)。

專利文獻WO?2005006537描述了一種控制被饋送與電力網電壓成比例的總電壓的電動機的運動的方法。該方法包括步驟：在第一測量時刻進行電力網電壓電平的第一測量；在第二測量時刻進行電力網電壓電平的第二測量；計算根據(in?function?of)第一和第二測量時刻測量的值的導數(derivative)值以獲得比例電力網電壓的值；以及與比例電力網的值成比例地改變饋送給電動機的總電壓的值。

專利文獻WO?2005071265描述了在整個工作過程中以其最大可能效率處于諧振狀態的直線壓縮機的工作。直線壓縮機包括由直線電動機驅動的活塞，該活塞具有借助于受控電壓控制的位移幅度，該受控電壓具有施加于直線電動機并由處理單元調整的電壓頻率。根據冷卻系統的可變需要動態地控制活塞位移的幅度。所述處理單元調整活塞位移的幅度，以便使直線壓縮機在冷卻系統需要的整個變化過程中將動態地保持諧振。

專利文獻WO?2005054676涉及一種控制流體泵的系統，該流體泵提供有在第一次使用時或在由于電或機械故障而引起問題的情況下校準各機能的裝置。流體泵提供有活塞位置感測組件和與該傳感器組件相關聯的電子控制器。該電子控制器將通過檢測撞擊信號來檢測相應汽缸內的活塞位移。該撞擊信號由所述感測組件在發生活塞與沖程終點的撞擊時發送。該電子控制器在發生觸發信號時連續地增加活塞位移沖程直至發生撞擊為止以存儲活塞位移的最大值。