[发明专利]线性压缩机控制系统、线性压缩机的控制方法以及线性压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及线性压缩机控制系统，涉及相应的控制方法以及涉及结 合入本发明控制系统的线性控制。

现有技术的描述

冷却系统的基本目的是保持一个(或多个)腔室(或甚至封闭的环 境，在空调系统的情况下)内的低温，其利用将热量从所述腔室内部传 递到外部环境的装置，利用该环境(这些环境)内部的温度测量来控制 装置用于传递热量，试图保持温度处于正在讨论类型冷却系统的预定限 值内。

取决于冷却系统的复杂性和使用的类型，所保持的温度限值或多或 少受到限制。

将热量从冷却系统内部传递到外部环境的一个常规形式是利用连接 到闭合回路的气密性压缩机，其包括冷却流体通过其进行循环的蒸发器 和冷凝器，该压缩机具有促使冷却气体流动到该冷却系统内部的功能， 能够获得发生冷却气体蒸发和冷凝位置之间的预定压力差异，使得进行 热传递过程和形成低温成为可能。

压缩机具有一定的尺寸，以便具有一定的冷却容积，该冷却容积高 于常规运行环境中、预见的临界要求环境下必需的冷却容积，其中该压 缩机冷却容积的一些调节类型对于将腔室内的温度保持在可接受限值内 是必要的。

调节常规压缩机冷却容积的最通常形式是利用自动调温器根据冷却 环境内部的温度将其打开或关闭，当冷却室内的温度升高并高于预定限 值时该自动调温器接通压缩机，而当该环境内部的温度达到等于预定低 限值时该自动调温器关闭压缩机，这些限值以压力平衡的方式建立。这 种现象可在图1和图2中看出。如其中所公开的那样，平均温度T_M波动， 并且当在预定时刻测得的温度高于希望水平时压缩机打开和关闭。冷却 流体压力的变化可在图2中看出；可发现冷凝压力P_C明显升高，同时由 于蒸发器中的气体热量损失，蒸发压力P_E减小。一旦关闭压缩机，冷凝 压力P_C降低以及蒸发压力P_E升高，直到它们达到平衡，换言之，直到它 们相等。由于之前由压缩机推动的冷却流体到现在已经离开，其通过管 路系统扩散直到在所有位置达到压力平衡，因此形成冷凝压力P_C和蒸发 压力P_E的平衡。

对于具有可变容积的压缩机而言，通过改变压缩机的转动使得控制 生效，换言之，当冷却环境的温度升高并高于特定的预定限值时，安装 于冷却系统内的自动调温器控制压缩机增加转动，并且结果容积也升高， 直到在转动减小的时刻温度返回先前状态。但是，由于结构上的原因， 存在最小转动的限值，这样，如果有必要将转动降低到最小转动之下的 值，那么就需要关闭压缩机。

具有可变容积的压缩机性质可在图3和图4中看出，作为平均温度 T_M函数的冷凝压力P_C和蒸发压力P_E的变化性质类似于常规压缩机的上述 变化性质，换言之，一旦关闭压缩机，冷凝压力P_C和蒸发压力P_E就平衡。

在具有可变容积的线性压缩机的情况下，通过改变由活塞位移的体 积来控制容积。由安装于冷却系统内的自动调温器发出的信号给出该控 制，其要求压缩机增高容积(位移体积)，直到温度返回先前状态，并 且再次减少位移体积。

现有技术的缺陷

根据现有技术的教导，常规压缩机的容积控制由于该类型设备的本 质特性而存在问题。如众所周知的那样，在实践中在冷却压力不平衡的 情况下人们不会设法启动常规的压缩机。这是因为，为了启动具有不平 衡压力的常规压缩机，人们必须使用高扭矩的启动电机，除了需要过高 的启动电流之外，其也过于昂贵，因此上述使得该类型的应用不能实行。 在该方面，人们发现可变容积类型压缩机的一个功能其实是为了防止系 统压力变得不平衡，为了防止停止设备的需求而允许冷却流体压力保持 平衡。

该特性的结果造成压缩机应该工作长时间段(在若干分钟的范围内) 并且也要停机长时间段(在若干分钟的范围内)，以便同时保证环境将 达到希望温度而冷却流体压力在压缩机关闭时将变得平衡，并且压缩机 可再次启动。

使用压缩机(它们是可变容积类型或常规类型)造成的另一问题在 于下述事实：当设备关机时，由于由压缩机压缩的流体压力将消散或等 于冷却流体的剩余压力，流体回流到冷却回路内部导致热量损失。