[发明专利]控制往复式压缩机运行的设备与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制往复式压缩机运行的设备与方法，并特别涉及一种能够通过改变工作频率来提高压缩机运行效率的控制往复式压缩机运行的设备与方法。

背景技术

普通的往复式压缩机(下面，用压缩机来指代)通过依次向定子线圈提供正弦波电压或方波脉冲电压并向动子重复施加一定的线性行程来实现动子的往复运动。更详细地，当连续电流流到定子线圈时，定子的铁芯被磁化并变成电磁体。然后，由铁芯制成并用轴承支撑出气隙的动子被磁化，并受吸引力作用而移动。接下来，当改变定子的电流方向时，作用于动子的吸引力运行方向也改变，动子则向相反的方向运动。如上所述，如果定子的励磁电流方向依次持续改变，动子就不断地进行往复式运动。

图1是普通用于控制压缩机运行的设备的结构方框图。如图1所示，这种普通的设备包括：直线压缩机150，利用根据行程参照值向压缩机施加的电压来上下运动活塞，从而调整冷冻能力；电压检测单元130，根据行程的加大来检测施加给压缩机150的电压；电流检测单元120，根据行程的加大来检测施加给压缩机150的电流；微电脑140，利用检测的电压和电流来计算行程，将计算的行程与行程参照值进行比较，并根据比较结果输出控制信号；电路单元110，根据微电脑140的控制信号间歇流到双向晶闸管的交流电，并向压缩机150施以电流。

在压缩机150中，因为按照使用者设定的行程参照值所施加的电压，活塞上下运动，所以能够改变行程，因而可以调节冷冻能力。

根据微电脑140的控制信号，通过延长电路单元110的双向晶闸管的导通周期，能够加大行程。这里，电压检测单元130和电流检测单元120分别检测施加给压缩机150的电压和电流，并将检测后的结果提供给微电脑140。

然后，微电脑140使用电压和电流来计算行程，将计算的行程与行程参照值相比较，并根据比较结果输出控制信号。更详细地，当计算的行程小于行程参照值时，微电脑140通过输出控制信号延长双向晶闸管的导通周期，提高施加给压缩机150的电压。当计算的行程大于行程参照值时，微电脑140通过输出控制信号缩短双向晶闸管的导通周期，降低施加给压缩机150的电压。

然而，由于根据传统技术的往复式压缩机的控制设备的机械运动特征具有严重的非线性，不考虑非线性就不能用线性控制方法来精确恰当地实现往复式压缩机的运行。

通过统一控制电流和行程之间的相位差能够提高压缩机的运行效率，然而当压缩机不断运行时，由于环境改变引起的负荷变化可能会降低其运行效率。

发明概述

因此，本发明的一个目的是，通过恒定地控制运行速度，从而利用活塞速度和电流之间的相位差并随负荷变化来改变工作频率，以便把压缩机的工作点置于高效运行区内，来改进压缩机的运行效率。

另外，本发明的另一目的是，通过恒定地控制上止点(TDC)，以便利用活塞速度和电流之间的相位差并随负荷变化来改变工作频率，从而把压缩机的工作点置于高效运行区内，来改进压缩机的运行效率。

为实现上述目的，一种控制压缩机运行的设备包括：检测装置，用于检测与压缩机运行效率相关的各种因素；相位差比较装置，用于比较各因素彼此之间的相位，并根据比较结果输出相位差；工作频率确定装置，根据相位差，按一定的频率单位来升高/降低参照工作频率，以便把某一时刻的频率确定为工作频率；运行参照值确定装置，用于按照工作频率确定装置输出的工作频率，来确定运行参照值；控制装置，用于比较运行参照值与检测装置检测的因素，根据比较结果向压缩机施加控制信号，并根据工作频率确定装置所确定的工作频率来改变压缩机的工作频率。

一种控制压缩机运行的方法包括：按照参照频率运行压缩机；利用压缩机的活塞速度与施加给压缩机的电流之间的相位差计算出拐点之后，把拐点的速度确定为速度参照值；按照速度参照值运行压缩机；当发生负荷变化时改变压缩机的工作频率，根据改变的工作频率改变速度参照值。

一种控制压缩机运行的方法包括：按照参照频率运行压缩机；利用电压与电流之间的相位差计算出拐点之后，把拐点的上止点(TDC)确定为TDC参照值；按照TDC参照值运行压缩机；当发生负荷变化时改变压缩机的工作频率，根据改变的工作频率改变TDC参照值。

附图概述

下述附图用于进一步理解本发明，并入说明书中成为说明书的一部分，附图示出本发明的实施例并且和说明书一同用来解释本发明的原理。

图中：

图1是普通控制压缩机运行的设备的结构方框图；