[發明專利]一種動磁式直線壓縮機活塞位移控制裝置

無效

• 申請號: 201010600509.1
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102042204A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 暢云峰;張金權
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F04B49/06
• 分類號: F04B49/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及一種動磁式直線壓縮機活塞位移控制裝置，具體地說是一種動磁式直線壓縮機活塞位移的自傳感檢測及控制系統。

背景技術

直線壓縮機是一種新型的高效往復活塞式壓縮機，其沒有傳統活塞壓縮機所具有的曲柄連桿機構，直接由直線電機驅動活塞做往復直線運動。由于沒有曲柄連桿機構，其活塞行程和上死點位置不受限制，與所加給系統的能量大小有關，因此，活塞位移是可變的。

直線壓縮機的活塞行程與上死點位移決定著系統的制冷量及性能系數，因為活塞行程與壓縮機的排氣量有關，而上死點位移決定了壓縮機的余隙容積，從而影響容積效率，最終決定了系統的性能系數。直線壓縮機的活塞行程與上死點位移與所加給直線電機的能量有關，為了保證壓縮機高效、高可靠性的運行，必須對壓縮機的活塞位移進行有效的控制，而控制的前提條件是必須知道活塞的位移。早期的控制系統中，安裝了位移傳感器進行活塞位移檢測，但位移傳感器的引入，不僅增加了系統的成本，而且使得壓縮機結構變得復雜，由于位移傳感器的自身性能的差異，封裝到冰箱壓縮機殼體內后，容易受到電磁干擾，影響了整機的可靠性，一旦出現故障，則冰箱壓縮機系統無法正常工作。

自傳感技術是一種利用直線電機本身作為位移傳感器的技術，其不同于傳統的位移傳感器，具有結構簡單、成本低、魯棒性強及易于維修等優點。動磁式直線壓縮機由動磁直線電機驅動活塞作往復直線運動，由于動磁式直線電機自身參數的穩定性，使其作為活塞位移傳感器成為可能，其主要通過測量直線電機線圈兩端的電壓及電流，通過微分及積分運算得出活塞的位移。

對于直線壓縮機的控制方法，主要有開環和閉環控制兩種，但由于開環控制的不實時性和不高速性，常用閉環反饋控制系統，調節電壓、電流或其它驅動參數以達到控制目的。直線壓縮機是一個典型的非線性、多場耦合的振動系統，其活塞處于自由運動狀態，活塞的行程和上死點位移主要受壓縮機的排氣壓力、驅動電壓值、工作頻率及環境溫度等影響，因此對于活塞位移的精確控制而言，其需要大量精確的數學模型及實驗數據，而且壓縮機系統的傳遞函數會隨壓縮機工況的改變而改變，其具有很大的不確定性。而模糊控制是一種不需要系統模型，以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎的非線性智能控制。

發明內容

本發明中的一種動磁式直線壓縮機活塞位移控制裝置克服了現有技術中控制系統所存在的結構復雜、需要加裝位移傳感器、可靠性差、控制精度差成本高等不足，使得動磁式直線壓縮機控制系統結構更加簡單、性能更加穩定、成本更低，對于動磁式直線壓縮機的商業應用及產業化具有重要的意義。

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種動磁式直線壓縮機活塞位移控制裝置，具體地說是一種動磁式直線壓縮機活塞位移的自傳感檢測及控制系統。

一種動磁式直線壓縮機活塞位移控制裝置，包含電流檢測單元1、電壓檢測單元2、活塞位移模擬計算單元3、位移幅值檢測單元4、初始活塞平衡位置輸入單元5、活塞位移平衡位置偏移檢測單元6、活塞上死點位移計算單元7、活塞上死點位移控制單元8、命令值輸入單元9及三端雙向可控硅功率驅動單元10；

所述電流檢測單元1與電壓檢測單元2分別與活塞位移模擬計算單元3單向連接；所述活塞位移模擬計算單元3通過位移幅值檢測單元4和活塞上死點位移計算單元7單向連接；所述活塞上死點位移計算單元7和命令值輸入單元9分別與活塞上死點位移控制單元8單向連接；所述活塞上死點位移控制單元8上連接有功率驅動單元10；所述三端雙向可控硅功率驅動單元10設置在壓縮機驅動電路中，與直線電機線圈、啟動電容、采樣電阻及電源單相連接，組成閉合回路。

所述活塞位移平衡位置偏移檢測單元6上分別連接有蒸發溫度檢測單元11及冷凝溫度檢測單元12，其中蒸發溫度檢測單元11和冷凝溫度檢測單元12單向連接在活塞上死點位移控制單元8上。

所述的活塞位移模擬計算單元3，通過對電流檢測單元1檢測的電流和電壓檢測單元2檢測的電壓進行模擬計算得出活塞的位移波形，通過活塞位移幅值檢測單元4計算活塞的行程值。

所述的活塞位移上死點計算單元7通過對命令值輸入單元9輸入的活塞行程值、活塞位移平衡位置偏移檢測單元6檢測的活塞平衡位置偏移量及初始活塞平衡位置輸入單元5輸入的活塞初始平衡位置計算可得出直線壓縮機的上死點值。