[发明专利]一种动磁式直线压缩机活塞位移控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种动磁式直线压缩机活塞位移控制装置，具体地说是一种动磁式直线压缩机活塞位移的自传感检测及控制系统。

背景技术

直线压缩机是一种新型的高效往复活塞式压缩机，其没有传统活塞压缩机所具有的曲柄连杆机构，直接由直线电机驱动活塞做往复直线运动。由于没有曲柄连杆机构，其活塞行程和上死点位置不受限制，与所加给系统的能量大小有关，因此，活塞位移是可变的。

直线压缩机的活塞行程与上死点位移决定着系统的制冷量及性能系数，因为活塞行程与压缩机的排气量有关，而上死点位移决定了压缩机的余隙容积，从而影响容积效率，最终决定了系统的性能系数。直线压缩机的活塞行程与上死点位移与所加给直线电机的能量有关，为了保证压缩机高效、高可靠性的运行，必须对压缩机的活塞位移进行有效的控制，而控制的前提条件是必须知道活塞的位移。早期的控制系统中，安装了位移传感器进行活塞位移检测，但位移传感器的引入，不仅增加了系统的成本，而且使得压缩机结构变得复杂，由于位移传感器的自身性能的差异，封装到冰箱压缩机壳体内后，容易受到电磁干扰，影响了整机的可靠性，一旦出现故障，则冰箱压缩机系统无法正常工作。

自传感技术是一种利用直线电机本身作为位移传感器的技术，其不同于传统的位移传感器，具有结构简单、成本低、鲁棒性强及易于维修等优点。动磁式直线压缩机由动磁直线电机驱动活塞作往复直线运动，由于动磁式直线电机自身参数的稳定性，使其作为活塞位移传感器成为可能，其主要通过测量直线电机线圈两端的电压及电流，通过微分及积分运算得出活塞的位移。

对于直线压缩机的控制方法，主要有开环和闭环控制两种，但由于开环控制的不实时性和不高速性，常用闭环反馈控制系统，调节电压、电流或其它驱动参数以达到控制目的。直线压缩机是一个典型的非线性、多场耦合的振动系统，其活塞处于自由运动状态，活塞的行程和上死点位移主要受压缩机的排气压力、驱动电压值、工作频率及环境温度等影响，因此对于活塞位移的精确控制而言，其需要大量精确的数学模型及实验数据，而且压缩机系统的传递函数会随压缩机工况的改变而改变，其具有很大的不确定性。而模糊控制是一种不需要系统模型，以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的非线性智能控制。

发明内容

本发明中的一种动磁式直线压缩机活塞位移控制装置克服了现有技术中控制系统所存在的结构复杂、需要加装位移传感器、可靠性差、控制精度差成本高等不足，使得动磁式直线压缩机控制系统结构更加简单、性能更加稳定、成本更低，对于动磁式直线压缩机的商业应用及产业化具有重要的意义。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种动磁式直线压缩机活塞位移控制装置，具体地说是一种动磁式直线压缩机活塞位移的自传感检测及控制系统。

一种动磁式直线压缩机活塞位移控制装置，包含电流检测单元1、电压检测单元2、活塞位移模拟计算单元3、位移幅值检测单元4、初始活塞平衡位置输入单元5、活塞位移平衡位置偏移检测单元6、活塞上死点位移计算单元7、活塞上死点位移控制单元8、命令值输入单元9及三端双向可控硅功率驱动单元10；

所述电流检测单元1与电压检测单元2分别与活塞位移模拟计算单元3单向连接；所述活塞位移模拟计算单元3通过位移幅值检测单元4和活塞上死点位移计算单元7单向连接；所述活塞上死点位移计算单元7和命令值输入单元9分别与活塞上死点位移控制单元8单向连接；所述活塞上死点位移控制单元8上连接有功率驱动单元10；所述三端双向可控硅功率驱动单元10设置在压缩机驱动电路中，与直线电机线圈、启动电容、采样电阻及电源单相连接，组成闭合回路。

所述活塞位移平衡位置偏移检测单元6上分别连接有蒸发温度检测单元11及冷凝温度检测单元12，其中蒸发温度检测单元11和冷凝温度检测单元12单向连接在活塞上死点位移控制单元8上。

所述的活塞位移模拟计算单元3，通过对电流检测单元1检测的电流和电压检测单元2检测的电压进行模拟计算得出活塞的位移波形，通过活塞位移幅值检测单元4计算活塞的行程值。

所述的活塞位移上死点计算单元7通过对命令值输入单元9输入的活塞行程值、活塞位移平衡位置偏移检测单元6检测的活塞平衡位置偏移量及初始活塞平衡位置输入单元5输入的活塞初始平衡位置计算可得出直线压缩机的上死点值。