技术领域
[0001] 本
发明涉及压缩机，尤其涉及一种基于行程判断的
线性压缩机上死点检测方法。
背景技术
[0002] 目前，
制冷设备中使用的压缩机有旋转式和直线式两种，线性压缩机通常包括
外壳、
定子、线圈、动子、
活塞、
气缸、
弹簧后
挡板和弹簧等部件组成；其中，动子上设置有磁体，磁体插在定子形成的
磁场空间中，定子中置有线圈，活塞的一端连接在动子上，活塞的另一端插置于位于气缸6的内腔中。在使用过程中，线圈通电产生交变磁场驱动动子带着活塞高频往复运动，而在线性压缩机运行稳定后，线性压缩机将在共振
频率下工作，而共振频率在线性压缩机运行参数不同的情况下也会发生变化，而不同状态下的共振频率可以通过现有控制技术中检测共振频率的方法而轻易的获得。而受线性压缩机运行原理的限制，在线性压缩机
活塞行程增大的同时，其效率并不是一直呈线性增加，由于活塞的有效行程是一定的，在活塞往复移动过程中，当活塞移动的最大行程
位置时，线性压缩机的效率最高，而活塞最大行程位置通常为其移动到气缸的最接近排气
阀的位置，通常称为上死点（Top Dead Center，简称TDC）。
现有技术中，线性压缩机在运行过程中判断上死点的方法有多种方式，例如：采用
传感器（如位移、压
力、震动等类型传感器）直接检测活塞的位置找到上死点的位置；或者根据
电流或
电压的变化特点（如变化率或者高次谐波成分比例等信息）找到上死点的位置。针对上述两种方案，安装传感器会增加压缩机的成本并降低其运行可靠性，而根据电流或电压的变化进行判断则需要进行
信号过滤分析运算，信号检测过程中容易出现信号失真而影响检测准确性。如何设计一种成本低、运行可靠且检测准确性较高的基于行程判断的线性压缩机上死点检测方法是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于行程判断的线性压缩机上死点检测方法，实现无需增加传感器便可以准确的检测线性压缩机的上死点，以提高线性压缩机的运行效率和可靠性。
[0004] 本发明提供的技术方案是，一种基于行程判断的线性压缩机上死点检测方法，逐渐增大线性压缩机的活塞行程X，在活塞行程X增大的过程中，线性压缩机的共振频率f也随之变化，当共振频率f的变化趋势发生改变时，则此状态下的线性压缩机达到上死点状态。
[0005] 进一步的，当线性压缩机的共振频率随活塞行程的变化率df/dX=0时，则此状态下的线性压缩机达到上死点状态。
[0006] 进一步的，当线性压缩机的共振频率对活塞行程二次求导值出现拐点时，则此状态下的线性压缩机达到上死点状态。
[0007] 进一步的，线性压缩机的初始行程为X0， X0对应的初始共振频率为f0，活塞行程增加量为∆X，运行状态活塞行程为Xn= X0+n∆X， Xn对应的运行状态共振频率为fn，其中，n≥0；随着Xn的增加，对应的共振频率fn发生变化，当fn的变化趋势发生改变时，则此状态下的线性压缩机达到上死点状态；在确定上死点状态的活塞行程Xn后，控制线性压缩机以Xn或Xn-1的活塞行程运行，对应的，线性压缩机以fn或fn-1的共振频率运行。
[0008] 进一步的，活塞行程X满足如下公式： ；其中，X’为活塞的运动速度，U（t）为线性压缩机的供电电压，I为线性压缩机的供电电流，R为线性压缩机的
电阻，L为线性压缩机的电感，c为线性压缩机的电容，为
电机常数。
[0009] 本发明还提供一种基于行程判断的线性压缩机上死点检测方法，逐渐减小线性压缩机的活塞行程X，在活塞行程X减小的过程中，线性压缩机的共振频率f也随之变化，当共振频率f的变化趋势发生改变时，则此状态下的线性压缩机达到上死点状态。
[0010] 进一步的，线性压缩机的初始行程为X0， X0对应的初始共振频率为f0，活塞行程减小量为∆X，运行状态活塞行程为Xn= X0-n∆X， Xn对应的运行状态共振频率为fn，其中，n≥0；随着Xn的减小，对应的共振频率fn发生变化，当fn的变化趋势发生改变时，则此状态下的线性压缩机达到上死点状态；在确定上死点状态的活塞行程Xn后，控制线性压缩机以Xn或Xn+1的活塞行程运行，对应的，线性压缩机以fn或fn+1的共振频率运行。
[0011] 本发明提供的基于行程判断的线性压缩机上死点检测方法，通过分析在活塞行程改变的过程中，利用共振频率的变化来找上死点，不需要依赖电流或电压的检测，即可找到上死点的准确位置，同时，也无需在线性压缩机中额外增加传感器检测活塞的位置，利用线性压缩机在共振频率下运行，以活塞行程增大为例，在活塞行程增加的过程中，活塞的行程逐渐增大，而相对应的共振频率呈缩小趋势，随着活塞行程的继续增加，当活塞达到上死点位置时，共振频率将发生突变，共振频率的值将突然增大，以此来精确的判断线性压缩机的上死点运行状态，在准确的找到上死点对应的活塞行程后，便可以控制线性压缩机在上死点附近运行以保证线性压缩机的高效运转，实现无需增加传感器便可以准确的检测线性压缩机的上死点，以提高线性压缩机的运行效率和可靠性。
附图说明
[0012] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013] 图1为本发明基于行程判断的线性压缩机上死点检测方法实施例中共振频率与活塞行程的变化曲线图；
[0014] 图2为本发明基于行程判断的线性压缩机上死点检测方法实施例中共振频率与活塞速度的变化率曲线图；
[0015] 图3为本发明基于行程判断的线性压缩机上死点检测方法实施例中共振频率与活塞行程的二次求导变化曲线图。
具体实施方式
[0016] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017] 如图1所示，线性压缩机在运行过程中，随着活塞行程X的规律性变化（连续增加或连续减少），线性压缩机的共振频率f也将发生变化，而当共振频率f的变化趋势发生改变时，则可以确认活塞移动到上死点位置附近。以下以活塞行程X逐渐增大为例进行说明。
[0018] 随着活塞行程X的增加，线性压缩机的共振频率f也将发生变化，在活塞行程X刚开始增大的过程中，线性压缩机的活塞行程将变大，同时，共振频率f的变化为呈逐渐减小的趋势，而当活塞移动到上死点位置处时，再随着活塞行程X继续增大，共振频率f的变化为呈突然增大的趋势，则当共振频率f的变化趋势发生改变时，则此状态下的线性压缩机达到上死点状态。上述过程为扫描上死点的过程，根据实际使用情况，有时因线性压缩机所处的运行工况的原因，这个扫描上死点的过程需要反复进行几次，根据几次扫描的结果，综合确定上死点的位置，如取几次扫描结果的平均值或取最后一次扫描结果，或
抽取几次扫描结果确定等，可以根据线性压缩机运行情况进行选择。
[0019] 基于上述技术方案，根据共振频率f的变化趋势，可以采用多种方式获取上死点。例如：如图2所示，当线性压缩机的共振频率随活塞行程的变化率df/dX=0时，则此状态下的线性压缩机达到上死点状态；或者，如图3所示，当线性压缩机的共振频率对活塞行程二次求导值出现拐点时，则此状态下的线性压缩机达到上死点状态。其中，共振频率和活塞行程的变化曲线是在找上死点过程中，通过线性压缩机的
控制器根据共振频率和活塞行程的数据信息，累积信息得到，具体方式不做限制。另外，活塞行程的调节方式可以采用改变电流或电压的方式进行调整。
[0020] 而通过上述方式在获得线性压缩机上死点的运行状态参数后，便可以准确的控制线性压缩机的活塞运动至上死点附近，以提高压缩机的效率。具体的操作过程为：线性压缩机的初始行程为X0， X0对应的初始共振频率为f0，活塞行程增加量为∆X，运行状态活塞行程为Xn= X0+n∆X， Xn对应的运行状态共振频率为fn，其中，n≥0；随着Xn的增加，对应的共振频率fn发生变化，当fn的变化趋势发生改变时，则此状态下的线性压缩机达到上死点状态；在确定上死点状态的活塞行程Xn后，控制线性压缩机以Xn或Xn-1的活塞行程运行，对应的，线性压缩机以fn或fn-1的共振频率运行。
[0021] 其中，有关活塞行程X的获取可以根据公式 求得。其中，X’为活塞的运动速度，U（t）为线性压缩机的供电电压，I为线性压缩机的供电电流，R为线性压缩机的电阻，L为线性压缩机的电感，c为线性压缩机的电容，为电机常数。
[0022] 本发明提供的基于行程判断的线性压缩机上死点检测方法，通过分析在活塞行程增加的过程中，共振频率的变化来找上死点，不需要依赖电流或电压的检测，即可找到上死点的准确位置，同时，也无需在线性压缩机中额外增加传感器检测活塞的位置，利用线性压缩机在共振频率下运行，在活塞行程增加的过程中，活塞的行程逐渐增大，而相对应的共振频率呈缩小趋势，随着活塞行程的继续增加，当活塞达到上死点位置时，共振频率将发生突变，共振频率的值将突然增大，依次来精确的判断线性压缩机的上死点运行状态，在准确的找到上死点对应的活塞行程后，便可以控制线性压缩机在上死点附近运行以保证线性压缩机的高效运转，实现无需增加传感器便可以准确的检测线性压缩机的上死点，以提高线性压缩机的运行效率和可靠性。
[0023] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
