[发明专利]往复式压缩机的冲程控制设备及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种往复式压缩机的冲程控制设备及其方法，尤其涉及这样一种往复式压缩机的冲程控制设备及其方法，能够通过检测冲程和电流之间的相位差来提高往复式压缩机的工作效率，并改变工作频率，从而在每个负荷变化中产生接近TDC(上止点)＝0的冲程位置工作距离。

技术背景

普通的往复式压缩机使用开关装置，间歇地为环绕电动机多相定子的线绕转子施加电源，根据电动机的转动来制造扭矩，并通过逐渐改变转子和定子间的激励状态，根据磁吸力进行的旋转来产生扭矩。

图1为传统往复式压缩机冲程控制设备的结构的方框图。

如图1所示，传统往复式压缩机冲程控制设备包括往复式压缩机10，它通过上下运动活塞和改变冲程来调整制冷能力；电流检测单元20，用于检测在往复式压缩机10中产生的电流；冲程检测单元30，用于根据施加给往复式压缩机10的电压检测活塞的冲程；相位差检测单元40，用于检测在电流检测单元20和冲程检测单元30内测出的电流和冲程的每一相的差值；冲程振动检测单元50，它利用所检测相位差的变化量来检测冲程变化；冲程控制单元60，用于检测冲程变化，计算根据使用者设定的期望制冷能力在往复式压缩机10运行中产生的冲程，将计算的冲程和使用者早时操作往复式压缩机10时输入的参照冲程值相比较，并输出转换控制信号以控制冲程；和逆变器70，用于接收用于控制冲程的转换控制信号并运行往复式压缩机10。

下面将描述传统往复式压缩机冲程控制设备的运行。

首先，借助根据使用者设定的最初参照冲程值的冲程输入电压，往复式压缩机10的活塞进行线性往复运动，通过活塞的线性往复运动测定作为活塞运动距离的冲程，从而通过改变冲程来控制制冷能力。这里，电流检测单元20和冲程检测单元30检测往复式压缩机10的电流和冲程。

随后，相位差检测单元40利用测出的电流和冲程检测相位，根据所检测的相位计算差值，并利用相位差的变化量来判断冲程振动。

在往复式压缩机10的初期运行过程中，冲程控制单元60根据最初的参照冲程值来控制往复式压缩机10的运行，在往复式压缩机10的运行过程中当从冲程变化检测单元50输入冲程变化检测信号时，冲程控制单元60向逆变器70输入反向信号。

如上所述，实现了以最大效率运行往复式压缩机10的操作控制。

然而，由于根据现有技术的往复式压缩机控制设备在其机械运动功能方面具有严重的非线性特点，不能通过不考虑非线性的线性控制方法来精确地实现往复式压缩机的运行。通过检测往复式压缩机的电流和冲程间的相位差之拐点，可提高运行效率并据此实现运行控制，但当持续运行往复式压缩机时，由于周围环境改变产生的负荷变化可能会导致运行效率降低。

发明概述

因此，为解决上述问题，本发明的目的是提供一种往复式压缩机的冲程控制设备及其方法，能够利用检测冲程和电流间的相位差来提高运行效率，并在负荷变化中改变运行频率。

为实现上述目的，根据本发明的一种往复式压缩机的冲程控制设备包括往复式压缩机；电流检测单元，用来检测往复式压缩机的电动机中的电流；冲程检测单元，利用施加给往复式压缩机的电动机的电流和电压来检测活塞的冲程；相位差检测单元，通过接收从冲程检测单元检测的活塞冲程和电流检测单元检测的电动机电流来检测相位差；运行频率确定单元，根据所检测的相位差确定与运行区域相应的运行频率；频率/冲程存储单元，利用所确定的运行频率存储活塞冲程值；参照冲程值确定单元，利用预先存储在频率/冲程存储单元中的冲程值，确定与所确定运行频率相应的参照冲程值；控制单元，用于比较参照冲程值和一定时刻之后的当前活塞冲程值，并根据比较结果输出冲程控制信号；和逆变器，用于根据控制单元产生的冲程控制信号，改变运行频率和施加给往复式压缩机的电动机的电压。

另外，根据本发明的一种往复式压缩机的冲程控制方法包括：当往复式压缩机按照参照运行频率运行时，检测负荷变化；当测出负荷变化时，通过增加/减少运行频率来测定运行区域内的运行频率；测出与高频运行区域内的运行频率相应的参照冲程值后，根据该参照冲程值实现冲程控制。

附图概述

附图用于对本发明提供进一步理解，并构成本发明的一部分，示出本发明的实施例，还与说明书一起解释本发明的原理。

其中：

图1为传统往复式压缩机冲程控制设备的结构简图；

图2示出本发明往复式压缩机冲程控制设备的结构简图；

图3示出往复式压缩机的稳定运行区域的示意图；

图4示出根据本发明的往复式压缩机冲程控制方法的流程图；