專(zhuān)利名稱(chēng)：控制往復(fù)式壓縮機(jī)的工作的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制往復(fù)式壓縮機(jī)的工作的裝置和方法，尤其涉及一種能夠獨(dú)立的控制上止點(diǎn)和下止點(diǎn)的控制往復(fù)式壓縮機(jī)的工作的裝置和方法。
背景技術(shù)：
通常，通過(guò)控制提供給壓縮機(jī)內(nèi)的馬達(dá)的電壓，通過(guò)改變往復(fù)式壓縮機(jī)的壓縮比可以改變往復(fù)式壓縮機(jī)的壓縮容量。
下面將結(jié)合參考圖1詳細(xì)描述往復(fù)式壓縮機(jī)。
圖1是顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置示意方框圖。
如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的用于控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置包括具有確定壓縮容量的往復(fù)式壓縮機(jī)，而定位在其中的活塞通過(guò)根據(jù)沖程命令值(沖程基準(zhǔn)值)來(lái)控制沖程的電壓在垂直方向移動(dòng)；電壓檢測(cè)單元12，用于檢測(cè)提供給往復(fù)式壓縮機(jī)的電壓；電流檢測(cè)單元11，用于檢測(cè)往復(fù)式壓縮機(jī)上的電流；微型計(jì)算機(jī)13，用于基于檢測(cè)的電壓和電流計(jì)算沖程估算值，并基于計(jì)算的沖程估算值與沖程命令值的比較結(jié)果輸出切換控制信號(hào)；以及根據(jù)切換控制信號(hào)打開(kāi)或關(guān)閉的三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件(Tr1)，從而控制普通AC輸入電源的電流。
控制往復(fù)式壓縮機(jī)的工作的裝置通過(guò)控制三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件Tr1的接通/關(guān)閉(ON/OFF)的工作而接通或關(guān)閉普通的AC輸入電源(AC 220V)來(lái)控制往復(fù)式壓縮機(jī)的馬達(dá)。
在此，因?yàn)槠胀ˋC輸入電源是AC電壓，普通AC輸入電源的一半周期的電壓(正(+)電壓)被用于控制活塞的上止點(diǎn)(TDC)的位置，而普通AC輸入電源的另一半周期的電壓(負(fù)(-)電壓)被用于控制活塞的下止點(diǎn)(BDC)的位置。
當(dāng)往復(fù)式壓縮機(jī)執(zhí)行抽氣沖程(suction stroke)時(shí)(即，當(dāng)活塞被升高到它的最大限度)，該TDC涉及活塞的上表面的位置。當(dāng)往復(fù)式壓縮機(jī)處于抽氣沖程時(shí)(即，當(dāng)活塞下降到它的最大限度時(shí))，BDC涉及活塞的上表面的位置。在TDC和BDC之間的距離稱(chēng)作沖程。
基于活塞的初始狀態(tài)的位置，隨著一半周期的電壓(+電壓)量的增加，該TDC上升，而隨著另一半周期的電壓量的增加，該BDC被降低。
在此，打開(kāi)三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件Tr1以提供一半周期的電壓(+)電壓來(lái)控制TDC的時(shí)間點(diǎn)稱(chēng)作TDC點(diǎn)火角(firing angle)，而打開(kāi)三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件Tr1以提供另一半周期的電壓(-)電壓來(lái)控制BDC的時(shí)間點(diǎn)稱(chēng)作BDC點(diǎn)火角。
現(xiàn)有技術(shù)的用于控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置和方法的問(wèn)題在于，不能獨(dú)立的控制TDC和BDC，這是因?yàn)橐韵嗤姆绞娇刂芓DC點(diǎn)火角和BDC點(diǎn)火角。
此外，由于不能獨(dú)立的控制TDC和BDC，往復(fù)式壓縮機(jī)的沖程的尺寸不能被最大化，不能獲得最大的壓縮效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供用于控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置和方法，通過(guò)控制上止點(diǎn)(TDC)能夠增強(qiáng)往復(fù)式壓縮機(jī)的效率以便適配預(yù)設(shè)的位置和獨(dú)立的控制TDC和下止點(diǎn)(BDC)以便使BDC適配期望的位置。
為實(shí)現(xiàn)這些和其他的優(yōu)點(diǎn)以及根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此具體和廣義所述的，提供了一種控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置，包括TDC/BDC檢測(cè)單元，用于檢測(cè)往復(fù)式壓縮機(jī)的TDC和BDC；和控制器，用于獨(dú)立的控制TDC和BDC以便基于檢測(cè)的TDC和BDC來(lái)適配每個(gè)基準(zhǔn)位置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，還提供了用于控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的方法，包括檢測(cè)往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的TDC和BDC；和獨(dú)立的控制往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的TDC或BDC以便分別適配第一和第二基準(zhǔn)位置。
根據(jù)結(jié)合附圖進(jìn)行的本發(fā)明的下面的描述，本發(fā)明的前述的和其他的目的、特點(diǎn)、方面和優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見(jiàn)。


所包括的附圖提供本發(fā)明的進(jìn)一步解釋并結(jié)合和構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的實(shí)施例連同說(shuō)明書(shū)用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置的方框圖；圖2是顯示了根據(jù)本發(fā)明的往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置的方框圖；圖3是顯示了根據(jù)本發(fā)明的控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的方法的流程圖；和圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的沖程的尺寸。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，用于控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置和方法通過(guò)控制上止點(diǎn)(TDC)能夠提高往復(fù)式壓縮機(jī)的效率，并獨(dú)立的控制TDC和下止點(diǎn)(BDC)以使BDC適配期望的位置，現(xiàn)在結(jié)合參考圖2-4進(jìn)行描述。
首先，此后所述的電源例如是220V 60Hz。優(yōu)選的，用于控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置和方法不包括匹配于往復(fù)的馬達(dá)的電抗的電容器。
圖2是顯示了根據(jù)本發(fā)明的控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置的方框圖。
如圖2所示，用于控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置包括TDC/BDC檢測(cè)單元21，用于檢測(cè)往復(fù)式壓縮機(jī)的TDC和BDC；和控制器，用于獨(dú)立的控制TDC和BDC以便基于檢測(cè)的TDC和BDC適配每個(gè)基準(zhǔn)位置。
控制器基于檢測(cè)的TDC和BDC來(lái)控制TDC以適配第一基準(zhǔn)位置，并接著控制BDC以適配第二基準(zhǔn)位置。
該控制器獨(dú)立地控制TDC點(diǎn)火角和BDC點(diǎn)火角以使TDC適配第一基準(zhǔn)位置和BDC適配第二基準(zhǔn)位置。
該控制器基于檢測(cè)的TDC和BDC來(lái)控制BDC以適配第二基準(zhǔn)位置，并接著獨(dú)立的控制TDC以適配第一基準(zhǔn)位置。
該控制器基于檢測(cè)的TDC和BDC來(lái)控制TDC以適配第一基準(zhǔn)位置，并且同時(shí)，獨(dú)立的控制該BDC以適配該第二基準(zhǔn)位置。
該控制器包括電壓和電流檢測(cè)單元22和23，用于檢測(cè)提供給往復(fù)式壓縮機(jī)的電壓和往復(fù)式壓縮機(jī)上的電流；微型計(jì)算機(jī)24，用于基于檢測(cè)的電壓和電流計(jì)算沖程估算值，并基于計(jì)算的沖程估算值與沖程命令值比較而獲得的結(jié)果輸出切換控制信號(hào)；和開(kāi)關(guān)25，根據(jù)輸出的控制信號(hào)接通或關(guān)閉以控制TDC或BDC。
該基準(zhǔn)位置由用戶(hù)以查表的形式提前設(shè)置在存儲(chǔ)單元(未顯示)中，或在微型計(jì)算機(jī)計(jì)算之后被提前存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元(未顯示)中。
開(kāi)關(guān)25是半導(dǎo)體閘流管，其根據(jù)切換控制信號(hào)和輸入AC電源來(lái)控制電流。
現(xiàn)在將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的用于控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置的工作。
圖3是顯示了根據(jù)本發(fā)明的控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的方法的流程圖。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的方法包括檢測(cè)往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的TDC和BDC(第一步驟，步驟S31)；和獨(dú)立地控制往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的TDC和BDC以分別地適配第一和第二基準(zhǔn)位置(第二步驟，步驟S32和S33)。
第二步驟(步驟S32和S33)包括當(dāng)TDC不適配第一基準(zhǔn)位置時(shí)減少TDC點(diǎn)火角和BDC點(diǎn)火角。
第二步驟包括首先控制往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的TDC以便適配第一基準(zhǔn)位置(步驟S32)；以及當(dāng)活塞的TDC適配第一基準(zhǔn)位置時(shí)，控制活塞的BDC以便適配第二基準(zhǔn)位置(步驟S33)。
在第二步驟中，當(dāng)BDC不適配期望的位置時(shí)，該TDC點(diǎn)火角被增加而該BDC點(diǎn)火角被減少。
第二步驟包括第一TDC控制步驟，首先控制往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的TDC以便適配第一基準(zhǔn)位置；和第一BDC控制步驟，控制BDC以便當(dāng)活塞的TDC適配第一基準(zhǔn)位置時(shí)適配第二基準(zhǔn)位置。
該第二步驟包括第二BDC控制步驟，首先控制往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的BDC以便適配第二基準(zhǔn)位置；和第二TDC控制步驟，當(dāng)活塞的BDC適配第二基準(zhǔn)位置時(shí)控制活塞的TDC以便適配第一基準(zhǔn)位置。
第二步驟包括第三TDC控制步驟，控制往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的TDC以便適配第一基準(zhǔn)位置；和同時(shí)和獨(dú)立地控制活塞的BDC以便適配第二基準(zhǔn)位置。
TDC和BDC的值具有與TDC和BDC點(diǎn)火角的大小成反比的值。就是說(shuō)，當(dāng)TDC點(diǎn)火角增加而B(niǎo)DC點(diǎn)火角減小時(shí)，TDC值被減小而B(niǎo)DC值被增加，與各自點(diǎn)火角的大小成反比。相反的，當(dāng)TDC點(diǎn)火角被減小而B(niǎo)DC點(diǎn)火角被增加時(shí)，TDC值被增加而B(niǎo)DC值被減小，與各自的點(diǎn)火角的大小成反比。
參考TDC和BDC點(diǎn)火角之間的關(guān)系，被減小的BDC點(diǎn)火角的值小于被增加的TDC點(diǎn)火角的值。
在使TDC適配第一基準(zhǔn)位置的步驟中，該TDC被控制到零(0)。
下面將詳細(xì)描述控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的方法。
該TDC和BDC檢測(cè)單元21檢測(cè)往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的TDC和BDC(步驟S31)。在此，TDC和BDC能夠通過(guò)各種方法來(lái)檢測(cè)，這些方法將不詳細(xì)描述。
接著，微型計(jì)算機(jī)24控制TDC處于預(yù)設(shè)的位置，最好是為零(0)(TDC＝0)，同時(shí)實(shí)時(shí)地監(jiān)視檢測(cè)的TDC(步驟S32)。就是說(shuō)，微型計(jì)算機(jī)24基于電壓和電流檢測(cè)單元22和23檢測(cè)的電壓和電流來(lái)計(jì)算往復(fù)式壓縮機(jī)的沖程估算值，比較計(jì)算的沖程估算值和沖程命令值，和基于比較結(jié)果和檢測(cè)的TDC，輸出切換控制信號(hào)以使往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的TDC為零(TDC＝0)。因而，根據(jù)切換控制信號(hào)通過(guò)接通或關(guān)閉開(kāi)關(guān)(例如，三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件)，該往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的TDC可以變?yōu)榱?TDC＝0)。
在此情況下，如果TDC不是零，該TDC和BDC點(diǎn)火角被減小以增加TDC。就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的方法，根據(jù)TDC點(diǎn)火角的減小而增加的TDC被控制為零(TDC＝0)。
當(dāng)TDC是零時(shí)，微型計(jì)算機(jī)24控制BDC以便適配期望的位置，同時(shí)實(shí)時(shí)地監(jiān)視檢測(cè)的BDC(步驟S33)。就是說(shuō)，微型計(jì)算機(jī)24基于電壓和電流檢測(cè)單元22和23檢測(cè)的電壓和電流來(lái)計(jì)算往復(fù)式壓縮機(jī)的沖程估算值，比較計(jì)算的沖程估算值和沖程命令值，并基于比較結(jié)果和檢測(cè)的BDC，輸出切換控制信號(hào)以使往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的BDC在期望的位置。因而，根據(jù)切換控制信號(hào)可以接通或關(guān)閉開(kāi)關(guān)(例如，三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件)以使往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的BDC達(dá)到期望的位置。在此，根據(jù)沖程命令值，通過(guò)沖程的尺寸來(lái)確定期望的位置。
在此情況下，如果BDC沒(méi)有處于期望的位置，通過(guò)一點(diǎn)點(diǎn)地增加TDC點(diǎn)火角和減小BDC點(diǎn)火角來(lái)增加BDC。就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的方法，根據(jù)BDC點(diǎn)火角的減小而增加的BDC被控制達(dá)到期望的位置。這里，優(yōu)選的是，被增加的TDC點(diǎn)火角小于被減小的BDC點(diǎn)火角。
當(dāng)BDC達(dá)到期望地位置時(shí)，在時(shí)間上保持TDC和BDC點(diǎn)火角(步驟S34)。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置和方法的沖程的尺寸。
圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的沖程的尺寸。
如圖4所示，本發(fā)明的控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置和方法可以增加沖程的尺寸以至于大于現(xiàn)有技術(shù)的沖程尺寸。
在不脫離本發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)性特征的情況下本發(fā)明可以以許多形式實(shí)施，此外還應(yīng)該明白的是，上述的實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，除非另外指定，而是廣義的被解釋為所附權(quán)利要求所定義的精神和范圍內(nèi)，并因此落入權(quán)利要求邊界內(nèi)的所有改變和修改，或這種邊界的等效物意在被所附權(quán)利要求所包圍。
權(quán)利要求
1.一種控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置，包括上止點(diǎn)(TDC)/下止點(diǎn)(BDC)檢測(cè)單元，用于檢測(cè)往復(fù)式壓縮機(jī)的TDC和BDC；和控制器，用于基于檢測(cè)的TDC和BDC根據(jù)每個(gè)基準(zhǔn)位置來(lái)獨(dú)立地控制TDC和BDC。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該控制器基于檢測(cè)的TDC和BDC來(lái)控制TDC以適配第一基準(zhǔn)位置，并接著獨(dú)立地控制BDC以適配第二基準(zhǔn)位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該控制器基于檢測(cè)的TDC和BDC來(lái)控制BDC以適配第二基準(zhǔn)位置，并接著獨(dú)立地控制TDC以適配第一基準(zhǔn)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該控制器基于檢測(cè)的TDC和BDC來(lái)控制TDC以適配第一基準(zhǔn)位置，并接著獨(dú)立地和同時(shí)地控制BDC以適配第二基準(zhǔn)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該控制器獨(dú)立地控制TDC點(diǎn)火角和BDC點(diǎn)火角以使該TDC適配第一基準(zhǔn)位置和BDC適配第二基準(zhǔn)位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該控制器包括電壓和電流檢測(cè)單元，用于檢測(cè)提供給往復(fù)式壓縮機(jī)的電壓和往復(fù)式壓縮機(jī)上的電流；微型計(jì)算機(jī)，用于基于檢測(cè)的電壓和電流計(jì)算沖程估算值，和基于通過(guò)比較計(jì)算的沖程估算值與沖程命令值而獲得的結(jié)果輸出切換控制信號(hào)；和開(kāi)關(guān)，根據(jù)輸出的控制信號(hào)來(lái)接通或關(guān)閉以控制TDC或BDC。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中基準(zhǔn)位置以查表的形式被提前設(shè)置在存儲(chǔ)單元中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該基準(zhǔn)位置基于根據(jù)初始的啟動(dòng)檢測(cè)的TDC和BDC由微型計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算，并提前存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中該開(kāi)關(guān)是半導(dǎo)體閘流管，用于根據(jù)切換信號(hào)和輸入AC電源來(lái)控制電流的流動(dòng)。
10.一種控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的方法，包括檢測(cè)往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的上止點(diǎn)(TDC)和下止點(diǎn)(BDC)(第一步驟)；和分別根據(jù)第一和第二基準(zhǔn)位置獨(dú)立地控制往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的TDC或BDC(第二步驟)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該第一步驟包括當(dāng)TDC不適配第一基準(zhǔn)位置時(shí)，減少TDC點(diǎn)火角和BDC點(diǎn)火角。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該第二步驟包括第一控制往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的TDC的第一TDC控制步驟以便適配第一基準(zhǔn)位置；和當(dāng)活塞的TDC適配第一基準(zhǔn)位置時(shí)，控制BDC的第一BDC控制步驟以便適配第二基準(zhǔn)位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該第二步驟包括往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的第一控制BDC的第二BDC控制步驟以便適配第二基準(zhǔn)位置；和當(dāng)活塞的BDC適配第二基準(zhǔn)位置時(shí)，控制活塞的TDC的第二TDC控制步驟以便適配第一基準(zhǔn)位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該第二步驟包括控制往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞的TDC的第三TDC控制步驟以便適配第一基準(zhǔn)位置；和同時(shí)地和獨(dú)立地控制活塞的BDC以便適配第二基準(zhǔn)位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該第二步驟包括當(dāng)BDC沒(méi)有適配期望的位置時(shí)，增加TDC點(diǎn)火角并減少BDC點(diǎn)火角。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中該TDC和BDC具有與TDC和BDC點(diǎn)火角的大小成反比的值。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中被減小的BDC點(diǎn)火角的值小于被增加的TDC點(diǎn)火角的值。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在調(diào)整TDC以適配第一基準(zhǔn)位置時(shí)，該TDC被控制為零。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種控制往復(fù)式壓縮機(jī)的裝置和方法。用于控制往復(fù)式壓縮機(jī)工作的裝置包括TDC/BDC檢測(cè)單元，用于檢測(cè)往復(fù)式壓縮機(jī)的TDC和BDC；和控制器，用于獨(dú)立的控制TDC和BDC以便基于檢測(cè)的TDC和BDC來(lái)適配每個(gè)基準(zhǔn)位置。通過(guò)獨(dú)立地控制上止點(diǎn)和下止點(diǎn)能夠增強(qiáng)往復(fù)式壓縮機(jī)的效率。
文檔編號(hào)F04B49/06GK1959113SQ20061014328
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者許慶范 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社