JP3554269B2

JP3554269B2 - Linear motor drive, medium, and information aggregate

Info

Publication number: JP3554269B2
Application number: JP2000361301A
Authority: JP
Inventors: 光男植田; 包晴吉岡; 秀樹中田; 寛長谷川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2020-11-28
Also published as: JP2002155868A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、シリンダ内のピストンをリニアモータにより往復運動させ、シリンダとピストンにより形成される圧縮室において圧縮ガスを生成するリニアコンプレッサの駆動装置、媒体、および情報集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮ガスを生成するための、機械的な弾性部材又は圧縮ガスの弾性を利用したリニアコンプレッサは知られている。
【０００３】
そこで、従来のリニアコンプレッサの構成図である図７を参照しながら、弾性部材としてバネを用いた従来のリニアコンプレッサの構成および動作について説明する。
【０００４】
シリンダ６０には、ピストン６１がその軸線方向に沿って摺動自在に支持される。ピストン６１には、マグネット６２が固持される。また、マグネット６２と相対向する位置には、アウターヨーク６３に埋設されるステータコイル６４が配設される。
【０００５】
シリンダ６０とピストン６１とで形成される圧縮室６５には、吸入管６６および吐出管６７が連結され、吸入管６６には吸入バルブ６８が、吐出管６７には吐出バルブ６９がそれぞれ設けられている。また、ピストン６１は、共振バネ７０により弾性支持される。
【０００６】
アウターヨーク６３、ステータコイル６４、マグネット６２からなるリニアモータ７１に、モータドライバ（図示省略）を介して断続的に通電を行うことにより、ピストン６１がその軸線方向に往復動し、圧縮室６５内において冷媒の吸入、圧縮が行われる。
【０００７】
リニアコンプレッサを高効率駆動するためには、そのリニアコンプレッサの共振周波数で駆動する必要がある。そして、リニアコンプレッサの共振周波数は、（１）弾性部材を備えたものでは、機械的に備え付けられた弾性部材と圧縮ガスとにより生じる弾性によって、（２）圧縮ガスの弾性のみを利用するものでは、その弾性のみによって決定されている。
【０００８】
しかし、何れにしても、圧縮ガスによって生じる弾性は負荷変動に伴い大きく変化するため、このリニアコンプレッサの共振周波数を一意に決めることはできない。そこで、入力電流とピストン速度との位相が等しいとき共振状態であるという現象を利用し、変動する共振周波数を算出しようとする方法などがとられてきた（特開平１０−２６０８３号公報参照）。
【０００９】
そこで、このような方法の一例を、従来の位置センサ付きリニアコンプレッサの共振追従動作を説明するためのフローチャートである図８を参照しながら、簡単に説明する。
【００１０】
共振周波数検知制御が開始されると、ステップＳ２０において、駆動周波数ｆからリニアコンプレッサに入力される正弦波電流指令値Ｉｒｅｆが作成される。そして、ステップＳ２１において、リニアコンプレッサに備え付けられている位置センサからのピストンの位置情報より、ピストンの現在の速度Ｖｎｏｗを求める。
【００１１】
ステップＳ２２では、先ほど求めたＩｒｅｆとＶｎｏｗの位相差を求め、Ｉｒｅｆが進んでいたならばステップＳ２３に、位相が等しければステップＳ２４に、Ｉｒｅｆが遅れていたならばステップＳ２５に進む。
【００１２】
ステップＳ２２では、現在の駆動周波数が共振周波数より低いということなので、駆動周波数ｆを増加させてステップＳ２０に戻る。ステップＳ２３では、現在の駆動周波数が共振周波数に等しいということなので、駆動周波数ｆを変化させずにステップＳ２０に戻る。ステップＳ２４では、現在の駆動周波数が共振周波数より高いということなので、駆動周波数ｆを減少させてステップＳ２０に戻る。
【００１３】
このように位置センサにより得られたピストンの位置情報を用いて、駆動周波数を共振周波数になるように制御していた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような手法をとるためには、前述されたようにシリンダ内のピストンの変位を測定する必要があるため、リニアコンプレッサ内に変位測定装置を組み込まなければならなかった。そのため、リニアコンプレッサの容積が変位測定装置の体積だけ大きくなってしまうのみならず、変位測定装置自体をリニアコンプレッサのシェル内に封入しなければならないことから、温度、圧力などに関して過酷な動作条件下において変位測定装置の動作信頼性を保証しなければならないという課題があった。
【００１５】
本発明は、上記従来のこのような課題を考慮し、ピストンの変位を用いずにリニアコンプレッサを高効率で駆動するリニアコンプレッサ駆動装置、媒体、および情報集合体を提供することを目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
第一の本発明（請求項１に対応）は、ピストンをシリンダ内でリニアモータにより駆動させ、圧縮ガスを生成させるリニアコンプレッサのリニアモータ駆動装置であって、
前記リニアモータに供給する交流電流を出力するインバータと、
前記インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、
前記インバータの出力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記出力電流の電流振幅値を決定する電流振幅値決定手段と、
前記検出された出力電流および前記検出された出力電圧に基づいて、前記インバータの出力電力を算出する出力電力算出手段と、
前記電流振幅値を一定に保ちながら前記出力電力が最大になるように、前記出力電流の周波数を決定するための周波数決定手段と、
前記決定された電流振幅値および前記決定された周波数に基づいて、前記インバータを制御するインバータ制御手段とを備えたことを特徴とするリニアモータ駆動装置である。
【００１７】
第二の本発明（請求項２に対応）は、前記電圧検出手段は、前記インバータに入力される直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、前記インバータ制御手段から前記インバータに送られる制御信号および前記検出された直流電圧に基づいて、前記インバータの出力電圧を算出する出力電圧算出手段とを有することを特徴とする第一の本発明のリニアモータ駆動装置である。
【００１８】
第三の本発明（請求項３に対応）は、前記周波数決定手段は、周波数制御周期および周波数変化量の二変数を有し、前記周波数制御周期ごとに、前々回決定した周波数での運転により得られた前記出力電力と前回決定した周波数での運転により得られた前記出力電力とを比較し、（１）前記出力電力が増加している場合には、前記前回と同じ方向に前記周波数変化量だけ前記周波数を変化させ、（２）前記出力電力が減少している場合には、前記前回と異なる方向に前記周波数変化量だけ前記周波数を変化させることにより、今回の周波数を決定することを特徴とする第一または第二の本発明のリニアモータ駆動装置である。
【００１９】
第四の本発明（請求項４に対応）は、前記周波数決定手段は、所定の回数以上続けて前記同じ方向に前記周波数を変化させ、かつ前記出力電力が所定量以上変化している場合には、前記前回決定した周波数を保持することを特徴とする第三の本発明のリニアモータ駆動装置である。
【００２０】
第五の本発明（請求項５に対応）は、前記周波数決定手段は、前記出力電力の変化量に基づいて、前記周波数制御周期を変更することを特徴とする第三の本発明のリニアモータ駆動装置である。
【００２１】
第六の本発明（請求項６に対応）は、前記周波数決定手段は、前記出力電力の変化量に基づいて、前記周波数変化量を変更することを特徴とする第三の本発明のリニアモータ駆動装置である。
【００２２】
第七の本発明（請求項７に対応）は、前記周波数決定手段は、前記決定された電流振幅値が変化した場合には、前回決定した周波数を保持することを特徴とする第一の本発明のリニアモータ駆動装置である。
【００２３】
第八の本発明（請求項８に対応）は、前記電流振幅値決定手段は、前記出力電力が所定量以上変化した場合には、前記決定した電流振幅値を保持することを特徴とする第一の本発明のリニアモータ駆動装置である。
【００２４】
第九の本発明（請求項９に対応）は、前記リニアコンプレッサは、冷凍サイクル装置の一部として使用され、
前記電流振幅値決定手段は、前記冷凍サイクル装置の周囲温度およびそれに対応した設定温度に基づいて、前記電流振幅値を決定することを特徴とする第一の本発明のリニアモータ駆動装置である。
【００２５】
第十の本発明（請求項１０に対応）は、前記電流振幅値決定手段は、前記周囲温度と前記設定温度との温度差を減少させるように、前記電流振幅値を決定することを特徴とする第九の本発明のリニアモータ駆動装置である。
【００２６】
第十一の本発明（請求項１１に対応）は、前記電流振幅値決定手段は、前記算出された出力電力が、前記周囲温度および前記設定温度に基づいて設定される前記リニアコンプレッサに入力すべき設定電力となるように、前記電流振幅値を決定することを特徴とする第九の本発明のリニアモータ駆動装置である。
【００２７】
第十二の本発明（請求項１２に対応）は、前記電流振幅値決定手段は、前記リニアコンプレッサの起動時には、前記電流振幅値を徐々に増加させることを特徴とする第一の本発明のリニアモータ駆動装置である。
【００２８】
第十三の本発明（請求項１３に対応）は、前記電流振幅値決定手段は、前記リニアコンプレッサの停止時には、前記電流振幅値を徐々に減少させることを特徴とする第一の本発明のリニアモータ駆動装置である。
【００２９】
第十四の本発明（請求項１４に対応）は、ピストンをシリンダ内でリニアモータにより駆動させ、圧縮ガスを生成させるリニアコンプレッサのリニアモータ駆動装置であって、
前記リニアモータに供給する交流電流を出力するインバータと、
前記インバータの入力電流を検出する入力電流検出手段と、
前記インバータの出力電流の電流振幅値を決定する電流振幅値決定手段と、
（１）前記検出された入力電流、および（２）あらかじめ分かっている、または検出された前記インバータの入力電圧に基づいて、前記インバータの入力電力を算出する入力電力算出手段と、
前記入力電力が最大になるように、前記インバータの出力電流の周波数を決定するための周波数決定手段と、
前記決定された電流振幅値および前記決定された周波数に基づいて、前記インバータを制御するインバータ制御手段とを備えたことを特徴とするリニアモータ駆動装置である。
【００３０】
第十五の本発明（請求項１５に対応）は、第一、第二、第七、第八、第九、第十二、第十三、第十四の何れかの本発明の全部または一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムおよび／またはデータを担持した媒体であって、コンピュータにより処理可能なことを特徴とする媒体である。
【００３１】
第十六の本発明（請求項１６に対応）は、第一、第二、第七、第八、第九、第十二、第十三、第十四の何れかの本発明の全部または一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムおよび／またはデータであることを特徴とする情報集合体である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。なお、本願発明の特徴は、リニアモータに入力する電流の振幅を一定として、リニアモータ入力が最大となるように入力電流の周波数を調整し、リニアモータを駆動することにより、リニアコンプレッサを高効率で駆動できることを見いだした点にある。この理論的な説明は、本実施の形態１の後半部で述べる。
【００３３】
（実施の形態１）
はじめに、本実施の形態１のリニアコンプレッサ駆動装置の構成について、本実施の形態のリニアコンプレッサ駆動装置のブロック図である図１を参照しながら説明する。
【００３４】
リニアコンプレッサ駆動装置は、直流電源５、電流検出手段８、電圧検出手段１０、出力電力算出手段１１、インバータ制御手段９、インバータ６、電流振幅値決定手段２、駆動周波数決定手段４、および入力電流波形指令手段３から構成される。なお、インバータ制御手段９および入力電流波形指令手段３を含む手段は、本発明のインバータ制御手段に対応する。
【００３５】
つぎに、本実施の形態におけるリニアコンプレッサ駆動装置の構成について、さらに詳しく説明する。
【００３６】
直流電源５は、インバータ６に直流電圧を供給する。一般的には、交流電源とその交流を整流するダイオードブリッジ、平滑用コンデンサから構成される。
【００３７】
電流検出手段８は、電流センサ７からリニアコンプレッサ１を駆動するリニアモータ（図示省略）に供給する電流を検出する。
【００３８】
電圧検出手段１０は、インバータ６からリニアコンプレッサ１を駆動するリニアモータに供給する電圧を検出する。ただし、インバータ６の出力はＰＷＭ（パルス幅変調）波形なので、直接測定することは困難である。そこで、トランスやコンデンサと抵抗によって作製されたローパスフィルタなどを用いて、ＰＷＭ波形を整形し測定する。
【００３９】
出力電力算出手段１１は、インバータ６の、電流検出手段８によって検出された出力電流と電圧検出手段１０によって検出された出力電圧とから、インバータ６のインバータ出力電力（以下では単に出力電力ともいう）Ｐを算出する。具体的には、測定された瞬時電圧と瞬時電流との積から瞬時電力を算出し、駆動周波数の１周期またはその整数倍の期間加算することによって、インバータ出力電力Ｐを算出する。なお、出力電力Ｐの算出は、瞬時電力をローパスフィルタにかけることによっても実現できる。たとえば、前回算出した瞬時電力に所定の重み（例えば０．９９９９）をかけ、今回算出した瞬時電力に先ほどかけた重みと足すと１になる重み（先ほどの例では０．０００１）をかけ、加算していけばよい。
【００４０】
インバータ制御手段９は、指令電流波形と検出電流との偏差を減少させるように、インバータ６の出力ＰＷＭ幅を制御する。なお、具体的な制御方法としては、指令電流波形と検出電流との偏差に対して、適切なゲインを備えたＰ（比例）制御もしくはＰＩ（比例積分）制御をかけ、インバータ６の出力ＰＷＭ幅を決定する方法がある。
【００４１】
インバータ６は、インバータ制御手段９によって決定されたＰＷＭ幅で駆動される。なお、ここで使用されているインバータ６は、単相フルブリッジインバータでも、単相ハーフブリッジインバータでもよい。
【００４２】
電流振幅値決定手段２は、リニアコンプレッサ１の状態、もしくはリニアコンプレッサ１が組み込まれているシステムの状態から、リニアコンプレッサ１を駆動するためにリニアモータに入力する電流の振幅値Ｉを決定する。
【００４３】
駆動周波数決定手段４は、リニアモータに入力する電流の振幅を一定の状態としたときに、出力電力算出手段１１によって計測されたリニアモータへの入力電力が最大となるように、周波数を調整し決定する。
【００４４】
入力電流波形指令手段３は、決定された振幅値Ｉと周波数ωとを有する電流波形を作成し、同様な波形を出力するようにインバータ制御手段９に指令する。
【００４５】
つぎに、本実施の形態のリニアコンプレッサ駆動装置の動作について、本実施の形態のリニアコンプレッサ駆動装置の制御動作を示すフローチャートである図２も参照しながら説明する。
【００４６】
リニアコンプレッサ１が起動され、定常状態に落ち着き、本発明の制御方法の起動が指示されると、ステップＳ１において、電流振幅値決定手段２によってリニアコンプレッサ１の状態、もしくはリニアコンプレッサ１が組み込まれているシステムの状態から、リニアコンプレッサ１を駆動するリニアモータ（図示省略）に入力する電流の振幅値Ｉを決定する。
【００４７】
ステップＳ２において、入力電流波形指令手段３によって、電流振幅値決定手段２により決定されたＩと駆動周波数決定手段４により決定されたωから、指令電流波形Ｉ×ｓｉｎωｔを生成する。
【００４８】
ステップＳ３において、電流検出手段８によって検出された電流および指令電流波形Ｉ×ｓｉｎωｔに基づき、インバータ制御手段９およびインバータ６が、リニアコンプレッサ１に電流を供給する。
【００４９】
ステップＳ４において、出力電力算出手段１１が、リニアコンプレッサ１に供給する電力Ｐを測定する。
【００５０】
ステップＳ５において、駆動周波数決定手段４によってリニアコンプレッサ１に供給する電流振幅Ｉが一定である条件下で、供給電力Ｐが最大となるように入力する電流の周波数ωを調整する。
【００５１】
供給電力Ｐが最大となるまでは、ステップＳ２〜Ｓ５を繰り返す。そして、供給電力Ｐが最大となれば、ステップＳ１に戻る。
【００５２】
つぎに、駆動周波数決定手段４の動作について、駆動周波数決定手段４の制御動作を示すフローチャートである図３も参照しながら、より詳しく説明する。
【００５３】
以下では、２つの変数（すなわち、駆動周波数変化周期および駆動周波数変化量）、および１つのフラグ（すなわち、駆動周波数変化方向フラグ）を利用する。なお、駆動周波数変化周期は、駆動周波数決定手段４が動作を行う制御周期であり、駆動周波数変化量は、駆動周波数決定手段４が１回の動作で変化させる駆動周波数変化量である。また、駆動周波数変化方向フラグは、駆動周波数決定手段４が決定した駆動周波数の変化方向に基づいており、１の場合は周波数増加であり、−１の場合は周波数減少を示している。
【００５４】
駆動周波数決定手段４が呼び出されると、前回駆動周波数決定手段４が呼び出されたときに取得したリニアコンプレッサ１に入力されている電力と、今回取得した電力とを、ステップＳ１０において比較する。具体的には、前回の電力から今回の電力を引き、それらの電力差を算出する。
【００５５】
この電力差が負であれば、前回決定した駆動周波数が、リニアコンプレッサ１の最大電力駆動周波数をはずす方向に変更されたということで、ステップＳ１１において駆動周波数変化方向フラグを正負反転する。また、電力差が正もしくは０であれば、前回決定した駆動周波数が、リニアコンプレッサ１の最大電力駆動周波数を追従する方向に変更されたということで、ステップＳ１２において駆動周波数変化方向フラグをそのまま保持する。
【００５６】
駆動周波数変化方向フラグが正ならば、ステップＳ１３において、駆動周波数を駆動周波数変化量だけ増加させて決定する。逆に、駆動周波数変化方向フラグが負ならば、ステップＳ１４において、駆動周波数を駆動周波数変化量だけ減少させて決定する。
【００５７】
そして、ステップＳ１５で駆動周波数変化周期だけ待機し、ステップＳ１０に戻る。
【００５８】
このようにして、駆動周波数決定手段４は、駆動周波数変化周期ごとに、駆動周波数を駆動周波数変化量づつ変化させることにより、リニアコンプレッサ１に入力される電力を最大にするように、駆動周波数を変化させる。
【００５９】
つぎに、前述した通り、本願発明のリニアコンプレッサ駆動装置の特徴について、理論的な裏付けとして（数１）〜（数３）を参照しながら説明する。
【００６０】
リニアコンプレッサを駆動するリニアモータでの入出力エネルギーの関係は、
【００６１】
【数１】

と表すことができる。ここに、（数１）において、Ｐ_ｏはリニアモータの平均出力エネルギー、Ｐ_ｉはリニアモータの平均入力エネルギー、Ｒはリニアモータ内に存在する等価抵抗、Ｉはリニアモータに入力する正弦波電流の振幅である。なお、リニアモータの平均入力エネルギーＰ_ｉは、上述したインバータ６の出力電力に対応する。
【００６２】
（数１）からわかるように、リニアモータでの損失は、リニアモータ内に存在する等価抵抗によるジュール熱であり、等価抵抗が不変とすると、電流の周波数にかかわらず電流の振幅値によってのみ決定される。
【００６３】
また、リニアコンプレッサ出力Ｐ_ｃ（以下ではリニアモータ出力ともいう）とリニアモータの平均出力エネルギーＰ_ｏとの比（以下ではコンプレッサメカ効率ともいう）は、
【００６４】
【数２】

を満足する。ここに、（数２）において、Ｐ_ｃはリニアコンプレッサ出力、η_ｍはコンプレッサメカ効率である。
【００６５】
よって、リニアコンプレッサ出力Ｐ_ｃとリニアモータの平均入力エネルギーＰ_ｉとの比（以下では総合効率ともいう）は、
【００６６】
【数３】

と表される。ここに、（数３）において、ηは総合効率である。
【００６７】
リニアコンプレッサのある動作状態の近傍ではコンプレッサメカ効率η_ｍが一定であると考えてもよい。したがって、リニアモータに入力する正弦波電流の振幅Ｉを一定としてリニアコンプレッサを駆動するとき、総合効率ηを最大にするには、（数３）よりリニアモータの平均出力エネルギーＰ_ｏが最大になるように制御すればよいことがわかる。また、リニアモータに入力する正弦波電流の振幅Ｉを一定として駆動しているのであるから、リニアモータの平均出力エネルギーＰ_ｏが最大であるということは、（数１）より、リニアモータの平均入力エネルギーＰ_ｉが最大であることを意味する。
【００６８】
以上のことから、リニアモータに入力する正弦波電流の振幅Ｉを一定として、リニアモータの平均入力エネルギー（つまり、電源出力）が最大となるように入力電流の周波数を調整することにより、リニアコンプレッサを高効率で駆動できることが、理論的に証明された。
【００６９】
つぎに、本実施の形態の実験結果のグラフを図５に示し、本実験結果を用いて本発明の構成の正当性をさらに説明する。なお、図５は、本実施の形態のリニアコンプレッサに入力する電流振幅値を一定に保ちながら駆動周波数を変化させたときの、入力電力、ピストンの速度と電流の位相差、効率の三つの物理量の測定結果を示す。ここに、効率としては、ある値を基準としてその相対値を採用している。
【００７０】
図５より、本実施の形態のリニアコンプレッサに入力する電流の振幅値を一定とした条件下で、その入力電力を最大になるように駆動周波数を決定する（図中ではｆ０と示されている）ことにより、リニアコンプレッサを最高の効率で駆動できることが、実験的にも裏付けられた。また、その最高の効率でリニアコンプレッサを駆動しているとき、ピストンの速度と電流の位相が同位相になっていることから、リニアコンプレッサが共振状態にあることもわかる。
【００７１】
（実施の形態２）
つぎに、本実施の形態２のリニアコンプレッサ駆動装置の構成および動作について、本実施の形態のリニアコンプレッサ駆動装置のブロック図である図６を参照しながら説明する。
本実施の形態のリニアコンプレッサ駆動装置は、前述された本実施の形態１のリニアコンプレッサ駆動装置とほぼ同様の構成を有しているが、電圧検出を行うための手段が、直流電圧検出手段１２、および出力電圧算出部１３から構成されている。
【００７２】
前述した本実施の形態１では、インバータの出力電圧を直接検出しようとしていた。しかしながら、インバータの制御装置のグランドは、入力の直流電圧のグランドと同電位である。そのため、インバータの出力電圧を検出するためには、絶縁を行うトランスやフォトカップラといった回路部品が必要である。本実施の形態２では、インバータの出力電圧を間接的に算出することによって、上述の回路部品を不要にし、制御回路の部品点数の減少およびサイズの縮小を可能とするものである。
【００７３】
直流電圧検出手段１２は、直流電源５からインバータ６に供給する直流電圧を検出する。具体的には、抵抗分圧によって直流電圧を検出するのである。
【００７４】
出力電圧算出手段１３は、インバータ６に入力される直流電圧とインバータ制御手段９からインバータ６に送られるＰＷＭ幅とから、インバータ６の出力電圧を算出する。前述の実施の形態１において説明されたように、トランスやローパスフィルタなどを用いずに、インバータ６の出力電圧を算出するのである。
【００７５】
ここに、インバータ６の出力電圧は、０と入力電圧のＶｄｃの２値である。ただし、Ｖｄｃの電圧を出力する期間は、インバータ制御手段９によって決定されたＰＷＭ幅である。このようにすることによって０とＶｄｃの間の電圧値を表現でき、入力電圧のＶｄｃとＰＷＭ幅との割合から、出力しようとしている電圧を算出することができるわけである。
【００７６】
ただし、実際にインバータ制御手段９がインバータ６に指令するＰＷＭ幅と、実際にインバータ６が出力するＰＷＭ幅との間には差異があることを、考慮しておかなければならない。このような現象の発生する原因としては、インバータ６を駆動するドライブ回路での遅延、インバータ６の短絡保護を回避するために設けられているデッドタイム、インバータ６を構成する電力用半導体素子自体が持つ遅延などが考えられる。
【００７７】
なお、本実施の形態のリニアコンプレッサ駆動装置は、その他に関しては、前述された本実施の形態１のリニアコンプレッサ駆動装置とほぼ同様の動作を行う。
【００７８】
以上述べたところから明らかなように、本発明は、たとえば、リニアコンプレッサ内のシリンダの変位からではなく、リニアコンプレッサを駆動するリニアモータへの入力電力より共振周波数を算出し、リニアコンプレッサを高効率で駆動するリニアコンプレッサの駆動装置である。
【００７９】
また、本発明は、たとえば、ピストンと、それを囲むシリンダ、前記ピストンがリニアモータにより駆動され、機械的な弾性部材もしくは圧縮ガスの弾性を利用し、シリンダとピストンにより形成される圧縮室で圧縮ガスを作成するリニアコンプレッサの駆動装置において、直流電源、インバータ、電流振幅値決定手段、入力電流波形指令手段、電流検出手段、電圧検出手段、出力電力算出手段、インバータ制御手段、駆動周波数決定手段、を備えることとしたものである。直流電源はインバータに直流電圧を供給する。インバータはインバータ制御手段によって決定されたＰＷＭ幅で駆動される。電流振幅値決定手段は、リニアコンプレッサが必要とする強制力より、リニアコンプレッサを駆動するインバータが出力する正弦波電流の振幅値を決定する。入力電流波形指令手段は、電流振幅値決定手段によって決定された振幅値と、駆動周波数決定手段によって決定された周波数より、リニアモータに入力する電流をインバータ制御手段に指令する。電流検出手段はインバータからリニアコンプレッサを駆動するリニアモータに供給する電流を検出する。電圧検出手段はインバータからリニアコンプレッサを駆動するリニアモータに供給する電圧を検出する。出力電力算出手段はインバータの出力電流と出力電圧からインバータの出力電力を算出する。インバータ制御手段は指令電流波形と検出電流の偏差を減少させるようにインバータの出力ＰＷＭ幅を制御する。駆動周波数決定手段は、インバータが出力する電流の振幅値を一定とした条件下で、出力電力算出手段により検出された電力を最大とするように駆動周波数を調整し決定することを特徴とするリニアコンプレッサの駆動装置である。
【００８０】
また、本発明は、たとえば、電圧検出手段が、直流電圧検出手段と出力電圧算出手段からなり、直流電圧検出手段は直流電源からインバータに供給する直流電圧を検出する。出力電圧算出手段はインバータに入力される直流電圧とインバータ制御手段からインバータに送られるＰＷＭ幅からインバータの出力電圧を算出することを特徴とする上記本発明である。
【００８１】
また、本発明は、たとえば、駆動周波数決定手段が、駆動周波数制御周期と駆動周波数変化量の変数を持ち、駆動周波数制御周期ごとに、前々回決定された駆動周波数での運転により得られた電力と、前回決定された駆動周波数での運転により得られた電力を比較し、電力が増加していれば前回と同方向に駆動周波数変化量を加え、電力が減少していれば逆方向に駆動周波数変化量を加えることにより今回駆動する周波数を決定することを特徴とする上記本発明である。
【００８２】
また、本発明は、たとえば、駆動周波数決定手段が、少なくとも２回以上同一駆動周波数を決定し、電力が一定以上変化していれば前回決定された駆動周波数を保持することを特徴とする上記本発明である。
【００８３】
また、本発明は、たとえば、駆動周波数決定手段が、電力の変化量に応じ、前記駆動周波数制御周期を変更することを特徴とする上記本発明である。
【００８４】
また、本発明は、たとえば、駆動周波数決定手段が、電力の変化量に応じ、駆動周波数変化量を変更することを特徴とする上記本発明である。
【００８５】
また、本発明は、たとえば、駆動周波数決定手段が、電流振幅値決定手段により電流振幅値が変化したときその動作を停止させ、前回決定された駆動周波数を保持することを特徴とする上記本発明である。
【００８６】
また、本発明は、たとえば、電流振幅値決定手段は駆動周波数決定手段によって得られる電力変化量が一定以上ならばその動作を停止し、前回決定された電流振幅値を保持することを特徴とする上記本発明である。
【００８７】
また、本発明は、たとえば、前記リニアコンプレッサを少なくとも凝縮器、絞り装置、および蒸発器を備えた冷凍サイクル装置の一部として使用する場合において、請求項１に係る発明の電流振幅値決定手段は少なくとも１個所の前記冷凍サイクル装置の周囲温度とそれに対応した設定温度から、前記リニアコンプレッサに入力する電流振幅値を決定することを特徴とする上記本発明である。
【００８８】
また、本発明は、たとえば、電流振幅値決定手段は、前記周囲温度と前記設定温度からその温度差を減少させるように、前記リニアコンプレッサに入力する電流振幅値を決定することを特徴とする上記本発明である。
【００８９】
また、本発明は、たとえば、前記電流振幅値決定手段は、前記周囲温度と前記設定温度から前記リニアコンプレッサに入力すべき設定電力を算出し、前記出力電力算出手段から得られた出力電力を設定電力とするように、前記リニアコンプレッサに入力する電流振幅値を決定することを特徴とする上記本発明である。
【００９０】
また、本発明は、たとえば、電流振幅値決定手段は前記リニアコンプレッサの起動時に、前記リニアコンプレッサに入力する電流振幅値を徐々に増加させるように決定することを特徴とする上記本発明である。
【００９１】
また、本発明は、たとえば、電流振幅値決定手段は前記リニアコンプレッサの停止時に、前記リニアコンプレッサに入力する電流振幅値を徐々に減少させるように決定することを特徴とする上記本発明である。
【００９２】
なお、リニアコンプレッサの負荷が不安定なときには、駆動周波数を変化させなくても入力される電力は変化するため、駆動周波数決定手段４が、リニアコンプレッサ１の最大電力駆動周波数をはずす方向に、駆動周波数を決定してしまう恐れがある。そこで、駆動周波数決定手段４が、少なくとも２回以上同一方向に駆動周波数を変化させ、電力が所定値以上変化していれば、前回決定された駆動周波数を保持するように設定し、負荷が安定するまで駆動周波数を変化させないようにすることもできる。このようにすることにより、負荷が不安定な状態においても、駆動周波数決定手段４が、最大電力駆動周波数をはずす方向に駆動周波数を決定することが少なくなり、安定な動作を行わせることができる。もちろん、上述されたような所定値は、ある一定の所定値でもよいし、所定の時点における電力量に基づく所定値（たとえば、駆動周波数を決定しようとする時点における電力量の１０％の値など）でもよい。
【００９３】
また、電力の変化量が大きいときには、最大電力駆動周波数から大きく離れていると考えられるので、駆動周波数変化周期を短くすればよく、電力の変化量が小さいときには、最大電力駆動周波数の近くで駆動されていると考えられるので、駆動周波数変化周期を長くすればよい。このようにすることにより、より高速で安定な最大電力駆動周波数追従が可能である。
【００９４】
また、以上で説明されたような方法では、駆動周波数決定手段４は、常に駆動周波数を変化させ、最大電力となる駆動周波数を監視しているため、駆動周波数は、駆動周波数変化周期で、最大電力となる駆動周波数を中心として上下に駆動周波数変化量だけの幅をもって変動している。そのため、最大電力を得られる駆動周波数から離れて駆動している部分が、無視できなくなることがある。そこで、電力の変化量が大きいときには、最大電力駆動周波数から大きく離れていると考えられるので、駆動周波数変化量を大きくすればよく、電力の変化量が小さいときには、最大電力駆動周波数の近くで駆動されていると考えられるので、駆動周波数変化量を小さくすればよい。このようにすることにより、より高速で正確な最大電力駆動周波数追従が可能である。
【００９５】
また、リニアコンプレッサ１を効率よく制御するためには、電流振幅値を変化させることが必要不可欠であるが、駆動周波数決定手段４は、電流振幅値一定の条件以外での動作は補償されていないため、電流振幅値変化時に、リニアコンプレッサ１の最大電力駆動周波数を大きくはずして駆動周波数を決定してしまう恐れがある。そこで、電流振幅値が変化している最中には、駆動周波数決定手段４の動作を停止させることにより、電流振幅値を変化させつつ、安定な動作を行わせることができる。
【００９６】
また、電流振幅値を変化させるとき、駆動周波数決定手段４の決定した駆動周波数がリニアコンプレッサ１の最大電力駆動周波数から離れているため、必要以上に電流振幅値を変化させてしまう恐れがある。そこで、駆動周波数決定手段４において、電力の変化量が一定以上大きければ、駆動周波数がリニアコンプレッサ１の最大電力駆動周波数から離れている考えられるので、電流振幅値の変化を抑えればよい。このようにすることにより、必要以上に電流振幅値を上昇させることなく、安定な動作を行わせることができる。
【００９７】
また、本実施の形態のリニアコンプレッサ駆動装置を利用した冷凍サイクル装置のブロック図である図４に示すように、凝縮器４０、絞り装置４１、および蒸発器４２を備えた冷凍サイクル装置４３の一部として、リニアコンプレッサ駆動装置を使用する場合、電流振幅値決定手段２は、冷凍サイクル装置４３の少なくとも１つの部分の周囲温度、およびその周囲温度に対応した設定温度に基づいて、リニアコンプレッサ１に入力する電流振幅値を決定する。具体的には、（１）周囲温度と設定温度との温度差を減少させるように、比例積分制御などを用いて電流振幅値を決定したり、（２）そのような温度差に関する、あらかじめ作成しておいたテーブル値などを参照し、電流振幅値を決定したりする。このような場合にも、リニアコンプレッサ駆動装置は、使用者が望む温度となるように、リニアコンプレッサ１を制御することができる。なお、周囲温度と設定温度との温度差に基づいて、リニアコンプレッサ１に入力すべき電力を算出し、その電力が得られるように電流振幅値を決定することもできる。
【００９８】
また、リニアコンプレッサ１の起動時には、中に充填されたガスの状態が安定していないため、電流振幅値を急激に増加させると、ピストンの先端部とシリンダのヘッドとが衝突する恐れがある。そこで、電流振幅値決定手段２は、起動時においては徐々に電流振幅値を増加させる。なお、逆に、リニアコンプレッサ１の停止時には、吸入圧と吐出圧に圧力差がついているため、電流振幅値を急激に減少させると、ピストンの先端部とシリンダのヘッドとが衝突したり、共振に使用しているバネが塑性変形したりする恐れがある。そこで、電流振幅値決定手段２は、停止時においては徐々に電流振幅値を減少させる。
【００９９】
また、本発明のインバータの制御は、上述された本実施の形態では、インバータの出力電力を算出することによって行われたが、それに限らず、インバータの入力電力を算出することによって行われてもよい。なぜならば、インバータの出力電力は、その入力電力にほぼ等しいからである。
【０１００】
そのような場合、本発明のリニアコンプレッサ駆動装置は、たとえば、図９に示されているように、ピストンをシリンダ内でリニアモータにより駆動させ、圧縮ガスを生成させるリニアコンプレッサ１のリニアコンプレッサ駆動装置であって、リニアモータに供給する交流電流を出力するインバータ６と、インバータ６の入力電流を検出する入力電流検出手段８’と、インバータ６の出力電流を検出する出力電流検出手段８’’と、インバータ６の出力電流の電流振幅値を決定する電流振幅値決定手段２と、（１）検出された入力電流、および（２）電圧検出手段１０’によって検出されたインバータ６の入力電圧に基づいて、インバータ６の入力電力を算出する入力電力算出手段１１’と、入力電力が最大になるように、インバータ６の出力電流の周波数を決定するための駆動周波数決定手段４と、出力電流検出手段８’’の検出結果を利用し、決定された電流振幅値および決定された周波数に基づいてインバータ６を制御するインバータ制御手段９とを備えたことを特徴とするリニアコンプレッサ駆動装置である。
【０１０１】
なお、インバータの入力電圧は、上述したように電圧検出手段によって検出される必要はなく、あらかじめ分かっている値を利用してもよい。
【０１０２】
具体的には、たとえば直流電源として高力率コンバータを利用する場合、その高力率コンバータへの入力電流を検出し、（１）その検出された入力電流の振幅値、および（２）あらかじめ分かっている高力率コンバータへの入力電圧の振幅値に基づいて、高力率コンバータの入力電力として、インバータの入力電力を算出してもよい。
【０１０３】
また、本発明のインバータの出力電流は、上述したように、出力電流検出手段によって検出される必要は必ずしもない。たとえば、本発明のインバータの制御を、フィードバック制御によって行うのではなく、オープン・ループ制御によって行う場合には、出力電流検出手段は不要である。
【０１０４】
また、本発明は、上述した本発明の全部または一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムおよび／またはデータを担持した媒体であり、コンピュータにより読み取り可能、かつ読み取られた前記プログラムおよび／またはデータが前記コンピュータと協動して前記機能を実行する媒体である。
【０１０５】
また、本発明は、上述した本発明の全部または一部のステップの全部または一部の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムおよび／またはデータを担持した媒体であり、コンピュータにより読み取り可能、かつ読み取られた前記プログラムおよび／またはデータが前記コンピュータと協動して前記機能を実行する媒体である。
【０１０６】
また、本発明は、上述した本発明の全部または一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムおよび／またはデータを担持した情報集合体であり、コンピュータにより読み取り可能、かつ読み取られた前記プログラムおよび／またはデータが前記コンピュータと協動して前記機能を実行する情報集合体である。
【０１０７】
また、本発明は、上述した本発明の全部または一部のステップの全部または一部の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムおよび／またはデータを担持した情報集合体であり、コンピュータにより読み取り可能、かつ読み取られた前記プログラムおよび／またはデータが前記コンピュータと協動して前記機能を実行する情報集合体である。
【０１０８】
データとは、データ構造、データフォーマット、データの種類などを含む。媒体とは、ＲＯＭ等の記録媒体、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波等の伝送媒体を含む。担持した媒体とは、たとえば、プログラムおよび／またはデータを記録した記録媒体、やプログラムおよび／またはデータを伝送する伝送媒体等を含む。コンピュータにより処理可能とは、たとえば、ＲＯＭなどの記録媒体の場合であれば、コンピュータにより読みとり可能であることであり、伝送媒体の場合であれば、伝送対象となるプログラムおよび／またはデータが伝送の結果として、コンピュータにより取り扱えることであることを含む。情報集合体とは、たとえば、プログラムおよび／またはデータ等のソフトウエアを含むものである。
【０１０９】
なお、以上説明したように、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。
【０１１０】
このように、本発明は、リニアコンプレッサに供給する電流の振幅を一定とし、その供給電力を最大となるように入力電流の周波数を調整する。従って、負荷変動に伴う共振周波数の変化に追従することができ、結果としてリニアコンプレッサの高効率化を図ることができる。また、この制御方法ではピストンの位置を検出する位置センサが不要なため、リニアコンプレッサの駆動装置のサイズを小さくすることができ、更に、コストダウンを図ることができる。さらに、本発明の制御手段を用いることにより、安定かつ迅速に必要とされている能力を維持しながら共振周波数の追従を実現できる。
【０１１１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、ピストンの変位を用いずにリニアコンプレッサを高効率で駆動するリニアコンプレッサ駆動装置、媒体、および情報集合体を提供することができるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のリニアコンプレッサ駆動装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１のリニアコンプレッサ駆動装置の制御動作を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１の駆動周波数決定手段４の制御動作を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態１のリニアコンプレッサ駆動装置を利用した冷凍サイクル装置のブロック図
【図５】電流振幅値を一定に保ちながら駆動周波数を変化させたときの、入力電力、ピストンの速度と電流の位相差、効率の三つの物理量の測定結果を示すグラフ
【図６】本発明の実施の形態２のリニアコンプレッサ駆動装置のブロック図
【図７】従来のリニアコンプレッサの構成図
【図８】従来の位置センサ付きリニアコンプレッサの共振追従動作を説明するためのフローチャート
【図９】本発明のリニアコンプレッサ駆動装置のブロック図
【符号の説明】
１リニアコンプレッサ
２電流振幅値決定手段
３入力電流波形指令手段
４駆動周波数決定手段
５直流電源
６インバータ
７電流センサ
８電流検出手段
９インバータ制御手段
１０電圧検出手段
１１出力電力算出手段
１２直流電圧検出手段
１３出力電圧算出手段
６０シリンダ
６１ピストン
６２マグネット
６３アウターヨーク
６４ステータ
６５圧縮室
６６吸入管
６７吐出管
６８吸入バルブ
６９吐出バルブ
７０共振バネ
７１リニアモータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a drive device, a medium, and an information aggregate of a linear compressor that reciprocate a piston in a cylinder by a linear motor and generate a compressed gas in a compression chamber formed by the cylinder and the piston.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a linear compressor using a mechanical elastic member or the elasticity of a compressed gas for generating a compressed gas is known.
[0003]
Therefore, the configuration and operation of a conventional linear compressor using a spring as an elastic member will be described with reference to FIG. 7, which is a configuration diagram of a conventional linear compressor.
[0004]
A piston 61 is slidably supported by the cylinder 60 along the axial direction thereof. A magnet 62 is fixed to the piston 61. A stator coil 64 buried in the outer yoke 63 is provided at a position facing the magnet 62.
[0005]
A suction pipe 66 and a discharge pipe 67 are connected to a compression chamber 65 formed by the cylinder 60 and the piston 61. The suction pipe 66 is provided with a suction valve 68, and the discharge pipe 67 is provided with a discharge valve 69. I have. Further, the piston 61 is elastically supported by the resonance spring 70.
[0006]
When a linear motor 71 composed of an outer yoke 63, a stator coil 64, and a magnet 62 is intermittently energized via a motor driver (not shown), the piston 61 reciprocates in its axial direction. , Refrigerant is sucked and compressed.
[0007]
In order to drive the linear compressor with high efficiency, it is necessary to drive the linear compressor at the resonance frequency of the linear compressor. The resonance frequency of the linear compressor is not limited to (1) the elastic member provided with the elastic member and the elasticity generated by the mechanically provided elastic member and the compressed gas. , Is determined solely by its elasticity.
[0008]
However, in any case, since the elasticity generated by the compressed gas greatly changes with the load fluctuation, the resonance frequency of the linear compressor cannot be uniquely determined. Therefore, a method of calculating a fluctuating resonance frequency by using a phenomenon that a resonance state occurs when a phase between an input current and a piston speed is equal has been taken (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-26083).
[0009]
Thus, an example of such a method will be briefly described with reference to FIG. 8 which is a flowchart for explaining the resonance following operation of a conventional linear compressor with a position sensor.
[0010]
When the resonance frequency detection control is started, a sine wave current command value Iref to be input to the linear compressor is created from the drive frequency f in step S20. Then, in step S21, the current speed Vnow of the piston is obtained from the position information of the piston from the position sensor provided in the linear compressor.
[0011]
In step S22, the phase difference between the previously obtained Iref and Vnow is obtained. If Iref is advanced, the process proceeds to step S23. If the phases are the same, the process proceeds to step S24. If Iref is delayed, the process proceeds to step S25.
[0012]
In step S22, since the current drive frequency is lower than the resonance frequency, the drive frequency f is increased and the process returns to step S20. In step S23, since the current drive frequency is equal to the resonance frequency, the process returns to step S20 without changing the drive frequency f. In step S24, since the current drive frequency is higher than the resonance frequency, the drive frequency f is reduced, and the process returns to step S20.
[0013]
By using the position information of the piston obtained by the position sensor as described above, the drive frequency is controlled to be the resonance frequency.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to adopt such a method, it is necessary to measure the displacement of the piston in the cylinder as described above, and therefore, a displacement measuring device must be incorporated in the linear compressor. Therefore, not only does the volume of the linear compressor increase by the volume of the displacement measurement device, but also the displacement measurement device itself must be enclosed in the shell of the linear compressor. However, there is a problem that the operation reliability of the displacement measuring device must be guaranteed.
[0015]
An object of the present invention is to provide a linear compressor driving device, a medium, and an information aggregate that drive a linear compressor with high efficiency without using the displacement of a piston in consideration of the above conventional problems. It is.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
A first invention (corresponding to claim 1) is a linear motor driving device of a linear compressor that generates a compressed gas by driving a piston in a cylinder by a linear motor,
An inverter that outputs an alternating current to be supplied to the linear motor,
Current detection means for detecting the output current of the inverter;
Voltage detection means for detecting an output voltage of the inverter;
Current amplitude value determining means for determining a current amplitude value of the output current;
Output power calculation means for calculating the output power of the inverter based on the detected output current and the detected output voltage,
While keeping the current amplitude constant Frequency determining means for determining the frequency of the output current, so that the output power is maximized,
An inverter control means for controlling the inverter based on the determined current amplitude value and the determined frequency.
[0017]
According to a second aspect of the present invention (corresponding to claim 2), the voltage detecting means includes a DC voltage detecting means for detecting a DC voltage input to the inverter, a control signal sent from the inverter control means to the inverter, Output voltage calculating means for calculating an output voltage of the inverter based on the detected DC voltage. motor It is a driving device.
[0018]
According to a third aspect of the present invention (corresponding to claim 3), the frequency determination means has two variables of a frequency control cycle and a frequency change amount, and is obtained by operating at a frequency determined twice before each frequency control cycle. Comparing the output power obtained and the output power obtained by the operation at the previously determined frequency, and (1) when the output power is increasing, the frequency change amount in the same direction as the previous time. (2) When the output power is decreasing, the present frequency is determined by changing the frequency by the amount of the frequency change in a direction different from the previous time. The first or second linear of the present invention motor It is a driving device.
[0019]
A fourth aspect of the present invention (corresponding to claim 4) is that, when the frequency determining means continuously changes the frequency in the same direction for a predetermined number of times or more and the output power changes for a predetermined amount or more. Holds the previously determined frequency. motor It is a driving device.
[0020]
A fifth aspect of the present invention (corresponding to claim 5) is that the frequency determining means changes the frequency control cycle based on the variation of the output power. motor It is a driving device.
[0021]
In a sixth aspect of the present invention (corresponding to claim 6), the frequency determination means changes the frequency change amount based on the output power change amount. motor It is a driving device.
[0022]
A seventh aspect of the present invention (corresponding to claim 7) is that, when the determined current amplitude value changes, the frequency determining means retains the previously determined frequency. Invention linear motor It is a driving device.
[0023]
An eighth invention (corresponding to claim 8) is characterized in that the current amplitude value determination means holds the determined current amplitude value when the output power changes by a predetermined amount or more. One linear of the present invention motor It is a driving device.
[0024]
According to a ninth aspect of the present invention (corresponding to claim 9), the linear compressor is used as a part of a refrigeration cycle device,
The current amplitude value determining means determines the current amplitude value based on an ambient temperature of the refrigeration cycle device and a set temperature corresponding to the ambient temperature of the refrigeration cycle device. motor It is a driving device.
[0025]
According to a tenth aspect of the present invention (corresponding to claim 10), the current amplitude value determining means determines the current amplitude value so as to reduce a temperature difference between the ambient temperature and the set temperature. The ninth linear of the present invention motor It is a driving device.
[0026]
According to an eleventh aspect of the present invention (corresponding to claim 11), the current amplitude value determining means inputs the calculated output power to the linear compressor set based on the ambient temperature and the set temperature. Ninth aspect of the present invention, wherein the current amplitude value is determined so as to be a set power to be set. motor It is a driving device.
[0027]
A twelfth invention (corresponding to claim 12) is characterized in that the current amplitude value determining means gradually increases the current amplitude value when the linear compressor is started. linear motor It is a driving device.
[0028]
A thirteenth invention (corresponding to claim 13) is characterized in that the current amplitude value determining means gradually reduces the current amplitude value when the linear compressor is stopped. linear motor It is a driving device.
[0029]
A fourteenth aspect of the present invention (corresponding to claim 14) is a linear compressor of a linear compressor in which a piston is driven by a linear motor in a cylinder to generate compressed gas. motor A drive device,
An inverter that outputs an alternating current to be supplied to the linear motor,
Input current detecting means for detecting an input current of the inverter;
Current amplitude value determining means for determining a current amplitude value of the output current of the inverter;
(1) input power calculation means for calculating the input power of the inverter based on the detected input current and (2) a known or detected input voltage of the inverter;
Frequency determining means for determining the frequency of the output current of the inverter so that the input power is maximized,
An inverter control means for controlling the inverter based on the determined current amplitude value and the determined frequency. motor It is a driving device.
[0030]
The fifteenth invention (corresponding to claim 15) is the invention according to any one of the first, second, seventh, eighth, ninth, twelfth, thirteenth and fourteenth inventions, or A medium that carries a program and / or data for causing a computer to execute all or a part of the functions of some means, and is a medium that can be processed by a computer.
[0031]
The sixteenth invention (corresponding to claim 16) may be any or all of the first, second, seventh, eighth, ninth, twelfth, thirteenth, and fourteenth inventions or An information aggregate, which is a program and / or data for causing a computer to execute all or a part of the function of a part of the means.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The feature of the present invention is that the linear motor is driven at a high efficiency by adjusting the frequency of the input current so that the linear motor input is maximized and driving the linear motor while keeping the amplitude of the current input to the linear motor constant. In that it can be driven by This theoretical description will be described later in the first embodiment.
[0033]
(Embodiment 1)
First, the configuration of the linear compressor driving device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1, which is a block diagram of the linear compressor driving device according to the present embodiment.
[0034]
The linear compressor driving device includes a DC power supply 5, a current detection unit 8, a voltage detection unit 10, an output power calculation unit 11, an inverter control unit 9, an inverter 6, a current amplitude value determination unit 2, a drive frequency determination unit 4, and an input current. It comprises a waveform command means 3. The means including the inverter control means 9 and the input current waveform command means 3 corresponds to the inverter control means of the present invention.
[0035]
Next, the configuration of the linear compressor driving device according to the present embodiment will be described in more detail.
[0036]
DC power supply 5 supplies a DC voltage to inverter 6. Generally, it comprises an AC power supply, a diode bridge for rectifying the AC power, and a smoothing capacitor.
[0037]
The current detecting means 8 detects a current supplied from the current sensor 7 to a linear motor (not shown) for driving the linear compressor 1.
[0038]
The voltage detecting means 10 detects a voltage supplied from the inverter 6 to a linear motor that drives the linear compressor 1. However, since the output of the inverter 6 is a PWM (pulse width modulation) waveform, it is difficult to directly measure it. Therefore, the PWM waveform is shaped and measured by using a transformer, a low-pass filter made of a capacitor and a resistor, or the like.
[0039]
The output power calculating means 11 calculates the inverter output power of the inverter 6 (hereinafter simply referred to as output power) from the output current of the inverter 6 detected by the current detecting means 8 and the output voltage detected by the voltage detecting means 10. Calculate P. Specifically, the inverter output power P is calculated by calculating the instantaneous power from the product of the measured instantaneous voltage and the instantaneous current, and adding one period of the driving frequency or a period that is an integral multiple thereof. The output power P can be calculated by applying the instantaneous power to a low-pass filter. For example, the instantaneous power calculated last time is multiplied by a predetermined weight (for example, 0.9999), and the instantaneous power calculated this time is multiplied by a weight that becomes 1 (0.0001 in the above example) when added to the weight applied earlier, and added. Just do it.
[0040]
The inverter control means 9 controls the output PWM width of the inverter 6 so as to reduce the deviation between the command current waveform and the detected current. As a specific control method, P (proportional) control or PI (proportional integral) control with an appropriate gain is applied to the deviation between the command current waveform and the detected current, and the output PWM width of the inverter 6 is controlled. There is a way to determine
[0041]
The inverter 6 is driven at the PWM width determined by the inverter control means 9. Note that the inverter 6 used here may be a single-phase full-bridge inverter or a single-phase half-bridge inverter.
[0042]
The current amplitude value determining means 2 determines the amplitude value I of the current input to the linear motor to drive the linear compressor 1 from the state of the linear compressor 1 or the state of the system in which the linear compressor 1 is incorporated.
[0043]
The drive frequency determination means 4 adjusts the frequency so that the input power to the linear motor measured by the output power calculation means 11 becomes maximum when the amplitude of the current input to the linear motor is kept constant. decide.
[0044]
The input current waveform command means 3 creates a current waveform having the determined amplitude value I and frequency ω, and instructs the inverter control means 9 to output a similar waveform.
[0045]
Next, the operation of the linear compressor driving device of the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 which is a flowchart showing the control operation of the linear compressor driving device of the present embodiment.
[0046]
When the linear compressor 1 is started and settles in a steady state, and the start of the control method of the present invention is instructed, in step S1, the state of the linear compressor 1 or the linear compressor 1 is incorporated by the current amplitude value determining means 2. An amplitude value I of a current input to a linear motor (not shown) for driving the linear compressor 1 is determined from the state of the system.
[0047]
In step S2, the input current waveform commanding means 3 generates a command current waveform I × sin ωt from I determined by the current amplitude value determining means 2 and ω determined by the driving frequency determining means 4.
[0048]
In step S3, the inverter control means 9 and the inverter 6 supply a current to the linear compressor 1 based on the current detected by the current detection means 8 and the command current waveform I × sinωt.
[0049]
In step S4, the output power calculation means 11 measures the power P supplied to the linear compressor 1.
[0050]
In step S5, under the condition that the current amplitude I supplied to the linear compressor 1 is constant by the drive frequency determining means 4, the frequency ω of the input current is adjusted so that the supplied power P becomes maximum.
[0051]
Steps S2 to S5 are repeated until the supply power P reaches the maximum. Then, when the supply power P reaches the maximum, the process returns to step S1.
[0052]
Next, the operation of the drive frequency determining means 4 will be described in more detail with reference to FIG. 3, which is a flowchart showing the control operation of the drive frequency determining means 4.
[0053]
In the following, two variables (ie, the drive frequency change period and the drive frequency change amount) and one flag (ie, the drive frequency change direction flag) are used. Note that the drive frequency change cycle is a control cycle in which the drive frequency determination means 4 operates, and the drive frequency change amount is a drive frequency change amount changed by the drive frequency determination means 4 in one operation. Further, the drive frequency change direction flag is based on the change direction of the drive frequency determined by the drive frequency determination means 4, where 1 indicates an increase in frequency and -1 indicates a decrease in frequency.
[0054]
When the driving frequency determining means 4 is called, the power input to the linear compressor 1 obtained when the driving frequency determining means 4 was called last time is compared with the power obtained this time in step S10. Specifically, the current power is subtracted from the previous power, and the power difference between them is calculated.
[0055]
If the power difference is negative, it means that the previously determined drive frequency has been changed in a direction that removes the maximum power drive frequency of the linear compressor 1, and the drive frequency change direction flag is inverted in step S11. If the power difference is positive or zero, it means that the previously determined drive frequency has been changed to follow the maximum power drive frequency of the linear compressor 1, and the drive frequency change direction flag is held in step S12 as it is. I do.
[0056]
If the drive frequency change direction flag is positive, in step S13, the drive frequency is determined by increasing the drive frequency by the drive frequency change amount. Conversely, if the drive frequency change direction flag is negative, the drive frequency is determined by reducing the drive frequency by the drive frequency change amount in step S14.
[0057]
Then, in step S15, the process waits for the drive frequency change period, and returns to step S10.
[0058]
In this manner, the drive frequency determining means 4 changes the drive frequency by the drive frequency change amount for each drive frequency change cycle, thereby setting the drive frequency to maximize the power input to the linear compressor 1. Change.
[0059]
Next, as described above, the features of the linear compressor driving device of the present invention will be described with reference to (Equation 1) to (Equation 3) as theoretical support.
[0060]
The relationship between the input and output energy of the linear motor that drives the linear compressor is
[0061]
(Equation 1)

It can be expressed as. Here, in (Equation 1), P _o Is the average output energy of the linear motor, P _i Is the average input energy of the linear motor, R is the equivalent resistance present in the linear motor, and I is the amplitude of the sinusoidal current input to the linear motor. The average input energy P of the linear motor _i Corresponds to the output power of the inverter 6 described above.
[0062]
As can be seen from (Equation 1), the loss in the linear motor is Joule heat due to the equivalent resistance existing in the linear motor. If the equivalent resistance is constant, it is determined only by the amplitude value of the current regardless of the frequency of the current. Is done.
[0063]
Also, the linear compressor output P _c (Hereinafter also referred to as the linear motor output) and the average output energy P of the linear motor _o (Hereinafter also referred to as compressor mechanical efficiency)
[0064]
(Equation 2)

To be satisfied. Here, in (Equation 2), P _c Is the linear compressor output, η _m Is the compressor mechanical efficiency.
[0065]
Therefore, the linear compressor output P _c And the average input energy P of the linear motor _i (Hereinafter also referred to as overall efficiency)
[0066]
[Equation 3]

It is expressed as Here, in (Equation 3), η is the overall efficiency.
[0067]
In the vicinity of a certain operating state of the linear compressor, the compressor mechanical efficiency η _m May be considered to be constant. Therefore, when driving the linear compressor with the amplitude I of the sine wave current input to the linear motor constant, to maximize the overall efficiency η, the average output energy P _o It can be understood that the control should be performed so as to maximize. Further, since the driving is performed with the amplitude I of the sine wave current input to the linear motor being constant, the average output energy P of the linear motor is _o Means that the average input energy P of the linear motor is obtained from (Equation 1). _i Means maximum.
[0068]
From the above, by setting the amplitude I of the sine wave current input to the linear motor to be constant and adjusting the frequency of the input current so that the average input energy (that is, power supply output) of the linear motor is maximized, the linear compressor Can be driven with high efficiency.
[0069]
Next, a graph of the experimental result of the present embodiment is shown in FIG. 5, and the validity of the configuration of the present invention will be further described using the experimental result. FIG. 5 shows three physical quantities of input power, piston speed and current phase difference, and efficiency when the drive frequency is changed while keeping the current amplitude value input to the linear compressor of this embodiment constant. 2 shows the measurement results. Here, as the efficiency, a relative value is adopted based on a certain value.
[0070]
From FIG. 5, under the condition that the amplitude value of the current input to the linear compressor of the present embodiment is constant, the drive frequency is determined so as to maximize the input power (shown as f0 in the figure). This has been experimentally confirmed to be able to drive the linear compressor with the highest efficiency. Further, when the linear compressor is driven at the highest efficiency, the speed of the piston and the phase of the current are in phase, which indicates that the linear compressor is in a resonance state.
[0071]
(Embodiment 2)
Next, the configuration and operation of the linear compressor driving device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 6, which is a block diagram of the linear compressor driving device according to the present embodiment.
The linear compressor driving device of the present embodiment has substantially the same configuration as the above-described linear compressor driving device of the first embodiment, but the means for performing voltage detection includes a DC voltage detection unit 12. , And an output voltage calculation unit 13.
[0072]
In the first embodiment described above, the output voltage of the inverter is directly detected. However, the ground of the inverter control device has the same potential as the ground of the input DC voltage. Therefore, in order to detect the output voltage of the inverter, circuit components such as a transformer and a photocoupler for insulation are required. In the second embodiment, by calculating the output voltage of the inverter indirectly, the above circuit components are not required, and the number of components and the size of the control circuit can be reduced.
[0073]
DC voltage detecting means 12 detects a DC voltage supplied from DC power supply 5 to inverter 6. Specifically, the DC voltage is detected by the resistance voltage division.
[0074]
The output voltage calculation means 13 calculates the output voltage of the inverter 6 from the DC voltage input to the inverter 6 and the PWM width sent from the inverter control means 9 to the inverter 6. As described in the first embodiment, the output voltage of the inverter 6 is calculated without using a transformer or a low-pass filter.
[0075]
Here, the output voltage of the inverter 6 is a binary value of 0 and the input voltage Vdc. However, the period during which the voltage of Vdc is output is the PWM width determined by the inverter control means 9. By doing so, a voltage value between 0 and Vdc can be expressed, and the voltage to be output can be calculated from the ratio between the input voltage Vdc and the PWM width.
[0076]
However, it must be taken into account that there is a difference between the PWM width actually commanded by the inverter control means 9 to the inverter 6 and the PWM width actually output by the inverter 6. Causes of the occurrence of such a phenomenon include a delay in a drive circuit for driving the inverter 6, a dead time provided to avoid short-circuit protection of the inverter 6, and a power semiconductor element itself constituting the inverter 6. It may be possible to have a delay.
[0077]
In other respects, the linear compressor driving device according to the present embodiment performs substantially the same operation as the above-described linear compressor driving device according to the first embodiment.
[0078]
As is apparent from the above description, the present invention calculates the resonance frequency not from the displacement of the cylinder in the linear compressor, but from the input power to the linear motor that drives the linear compressor, and makes the linear compressor highly efficient. It is a drive device of a linear compressor driven by.
[0079]
In addition, the present invention provides, for example, a piston, a cylinder surrounding the piston, and the piston driven by a linear motor, utilizing a mechanical elastic member or the elasticity of a compressed gas to compress in a compression chamber formed by the cylinder and the piston. In the driving device of the linear compressor that creates gas, a DC power supply, an inverter, a current amplitude value determining unit, an input current waveform commanding unit, a current detecting unit, a voltage detecting unit, an output power calculating unit, an inverter controlling unit, a driving frequency determining unit, Is provided. The DC power supply supplies a DC voltage to the inverter. The inverter is driven with the PWM width determined by the inverter control means. The current amplitude value determining means determines the amplitude value of the sine wave current output from the inverter that drives the linear compressor, based on the forcing required by the linear compressor. The input current waveform instructing means instructs the inverter control means to input current to the linear motor based on the amplitude value determined by the current amplitude value determining means and the frequency determined by the drive frequency determining means. The current detecting means detects a current supplied from the inverter to a linear motor that drives the linear compressor. The voltage detecting means detects a voltage supplied from the inverter to a linear motor that drives the linear compressor. The output power calculation means calculates the output power of the inverter from the output current and the output voltage of the inverter. The inverter control means controls the inverter output PWM width so as to reduce the deviation between the command current waveform and the detected current. The drive frequency determining means adjusts and determines the drive frequency so as to maximize the power detected by the output power calculating means under the condition that the amplitude value of the current output from the inverter is constant. This is a compressor driving device.
[0080]
Further, according to the present invention, for example, the voltage detecting means includes a DC voltage detecting means and an output voltage calculating means, and the DC voltage detecting means detects a DC voltage supplied from a DC power supply to the inverter. The output voltage calculation means calculates the output voltage of the inverter from the DC voltage input to the inverter and the PWM width sent from the inverter control means to the inverter.
[0081]
Further, according to the present invention, for example, the drive frequency determining means has variables of a drive frequency control cycle and a drive frequency change amount, and for each drive frequency control cycle, the power obtained by the operation at the drive frequency determined twice before and the drive frequency. Compare the power obtained by the operation at the previously determined drive frequency, and if the power is increasing, add the drive frequency change in the same direction as the previous time, and if the power is decreasing, reverse the drive frequency in the opposite direction. The present invention is characterized in that a frequency to be driven this time is determined by adding a change amount.
[0082]
Also, the present invention is characterized in that, for example, the drive frequency determining means determines the same drive frequency at least twice or more and holds the previously determined drive frequency if the power has changed by a certain amount or more. It is an invention.
[0083]
Further, the present invention is the above-mentioned present invention, characterized in that, for example, the drive frequency determining means changes the drive frequency control cycle in accordance with the amount of change in power.
[0084]
Further, the present invention is the above-mentioned present invention, wherein the drive frequency determining means changes the drive frequency change amount according to the power change amount.
[0085]
Also, the present invention is characterized in that, for example, the drive frequency determining means stops the operation when the current amplitude value is changed by the current amplitude value determining means, and holds the previously determined drive frequency. It is.
[0086]
Further, the present invention is characterized in that, for example, the current amplitude value determining means stops its operation if the amount of power change obtained by the drive frequency determining means is equal to or more than a predetermined value, and holds the current amplitude value determined last time. The above is the present invention.
[0087]
Further, in the case where the linear compressor is used as a part of a refrigeration cycle apparatus having at least a condenser, a throttle device, and an evaporator, the present invention provides a current amplitude value determining means according to the first aspect of the present invention. The present invention is characterized in that a current amplitude value inputted to the linear compressor is determined from an ambient temperature of at least one refrigeration cycle device and a set temperature corresponding thereto.
[0088]
Further, in the present invention, for example, the current amplitude value determining means determines a current amplitude value to be input to the linear compressor so as to reduce a temperature difference from the ambient temperature and the set temperature. This is the invention.
[0089]
Further, according to the present invention, for example, the current amplitude value determining means calculates a set power to be input to the linear compressor from the ambient temperature and the set temperature, and sets the output power obtained from the output power calculating means. The present invention is characterized in that a current amplitude value input to the linear compressor is determined so as to be electric power.
[0090]
Further, the present invention is the above-described present invention, characterized in that, for example, the current amplitude value determining means determines the current amplitude value input to the linear compressor to be gradually increased when the linear compressor is started.
[0091]
Further, the present invention is, for example, the present invention as described above, wherein the current amplitude value determining means determines the current amplitude value input to the linear compressor to be gradually reduced when the linear compressor is stopped.
[0092]
When the load of the linear compressor is unstable, the input power changes even if the drive frequency is not changed. Therefore, the drive frequency determining means 4 drives the linear compressor 1 in a direction to remove the maximum power drive frequency. The frequency may be determined. Therefore, the drive frequency determining means 4 changes the drive frequency at least twice in the same direction, and if the power has changed by a predetermined value or more, sets the drive frequency determined last time to be maintained so that the load becomes stable. The drive frequency may not be changed until the operation is completed. By doing so, even when the load is unstable, the drive frequency determining means 4 less determines the drive frequency in a direction that removes the maximum power drive frequency, and a stable operation can be performed. . Of course, the above-mentioned predetermined value may be a certain predetermined value, or a predetermined value based on the electric energy at a predetermined time (for example, a value of 10% of the electric energy at the time when the drive frequency is determined). ).
[0093]
Also, when the amount of change in power is large, it is considered that the distance is far from the maximum power drive frequency.Therefore, the drive frequency change cycle may be shortened.When the amount of change in power is small, drive near the maximum power drive frequency is performed. Therefore, the drive frequency change cycle may be lengthened. By doing so, higher speed and more stable maximum power drive frequency tracking is possible.
[0094]
Further, in the method as described above, the drive frequency determining means 4 constantly changes the drive frequency and monitors the drive frequency that becomes the maximum power. It fluctuates up and down with a width corresponding to the amount of change in the drive frequency up and down around the drive frequency that is the power. For this reason, a portion driven away from the driving frequency at which the maximum power can be obtained may not be ignored. Therefore, when the amount of change in power is large, it is considered that the distance is far from the maximum power drive frequency.Therefore, the amount of change in drive frequency may be increased, and when the amount of change in power is small, drive near the maximum power drive frequency It is considered that the driving frequency change amount is reduced. By doing so, higher speed and more accurate maximum power drive frequency tracking is possible.
[0095]
Further, in order to efficiently control the linear compressor 1, it is essential to change the current amplitude value. However, the drive frequency determining means 4 does not compensate for the operation under conditions other than the constant current amplitude value. Therefore, when the current amplitude value changes, the maximum power drive frequency of the linear compressor 1 may be set to a large value to determine the drive frequency. Therefore, while the current amplitude value is changing, the operation of the drive frequency determining means 4 is stopped, so that a stable operation can be performed while changing the current amplitude value.
[0096]
Further, when changing the current amplitude value, the drive frequency determined by the drive frequency determination means 4 is far from the maximum power drive frequency of the linear compressor 1, so that the current amplitude value may be changed more than necessary. Therefore, in the drive frequency determining means 4, if the amount of change in the power is larger than a certain value, the drive frequency is considered to be apart from the maximum power drive frequency of the linear compressor 1, so that the change in the current amplitude value may be suppressed. By doing so, a stable operation can be performed without increasing the current amplitude value more than necessary.
[0097]
Further, as shown in FIG. 4 which is a block diagram of a refrigeration cycle device using the linear compressor drive device of the present embodiment, one of the refrigeration cycle devices 43 provided with a condenser 40, a throttling device 41, and an evaporator 42. When a linear compressor drive device is used as the unit, the current amplitude value determining means 2 sends the current value to the linear compressor 1 based on the ambient temperature of at least one portion of the refrigeration cycle device 43 and a set temperature corresponding to the ambient temperature. Determine the input current amplitude value. Specifically, (1) the current amplitude value is determined by using a proportional-integral control or the like so as to reduce the temperature difference between the ambient temperature and the set temperature; The current amplitude value is determined with reference to the stored table values and the like. Even in such a case, the linear compressor driving device can control the linear compressor 1 so that the temperature becomes desired by the user. It should be noted that the power to be input to the linear compressor 1 can be calculated based on the temperature difference between the ambient temperature and the set temperature, and the current amplitude value can be determined so as to obtain the power.
[0098]
In addition, when the linear compressor 1 is started, the state of the gas charged therein is not stable. Therefore, if the current amplitude value is rapidly increased, the tip of the piston may collide with the cylinder head. Therefore, the current amplitude value determining means 2 gradually increases the current amplitude value at the time of startup. Conversely, when the linear compressor 1 is stopped, there is a pressure difference between the suction pressure and the discharge pressure. Therefore, if the current amplitude value is sharply reduced, the tip of the piston may collide with the cylinder head or cause resonance. There is a possibility that the spring used for the plastic deformation may occur. Therefore, the current amplitude value determining means 2 gradually reduces the current amplitude value at the time of stop.
[0099]
Further, the control of the inverter of the present invention is performed by calculating the output power of the inverter in the above-described embodiment, but is not limited thereto, and may be performed by calculating the input power of the inverter. Good. This is because the output power of the inverter is approximately equal to its input power.
[0100]
In such a case, for example, as shown in FIG. 9, the linear compressor driving device of the linear compressor 1 of the present invention drives a piston by a linear motor in a cylinder to generate compressed gas, as shown in FIG. An inverter 6 for outputting an alternating current to be supplied to the linear motor, input current detecting means 8 'for detecting an input current of the inverter 6, and an output current detecting means 8''for detecting an output current of the inverter 6. A current amplitude value determining means 2 for determining a current amplitude value of an output current of the inverter 6, and (1) a detected input current and (2) an input voltage of the inverter 6 detected by the voltage detecting means 10 '. The input power calculating means 11 'for calculating the input power of the inverter 6, and the output current of the inverter 6 for maximizing the input power. Inverter control means 9 for controlling the inverter 6 based on the determined current amplitude value and the determined frequency using the drive frequency determining means 4 for determining the frequency and the detection result of the output current detecting means 8 ″. And a linear compressor drive device comprising:
[0101]
Note that the input voltage of the inverter does not need to be detected by the voltage detecting means as described above, and a known value may be used.
[0102]
Specifically, for example, when a high power factor converter is used as a DC power supply, an input current to the high power factor converter is detected, and (1) the amplitude value of the detected input current, and (2) The input power of the inverter may be calculated as the input power of the high power factor converter based on the amplitude value of the input voltage to the high power factor converter.
[0103]
Further, as described above, the output current of the inverter of the present invention does not necessarily need to be detected by the output current detecting means. For example, when the inverter of the present invention is controlled not by feedback control but by open loop control, the output current detecting means is unnecessary.
[0104]
Further, the present invention is a medium that carries a program and / or data for causing a computer to execute all or a part of the functions of all or part of the above-described means of the present invention, and is readable and readable by a computer. The program and / or data obtained is a medium for executing the function in cooperation with the computer.
[0105]
Further, the present invention is a medium carrying a program and / or data for causing a computer to execute all or a part of the operations of all or some of the above-described steps of the present invention. The program and / or data obtained is a medium for executing the function in cooperation with the computer.
[0106]
Further, the present invention is an information aggregate that carries a program and / or data for causing a computer to execute all or a part of the functions of all or part of the above-described present invention, and is readable by a computer. The read program and / or data is an information aggregate that executes the function in cooperation with the computer.
[0107]
Further, the present invention is an information aggregate carrying a program and / or data for causing a computer to execute all or a part of the operations of all or some of the steps of the present invention, and is readable by a computer. The read program and / or data is an information aggregate that executes the function in cooperation with the computer.
[0108]
The data includes a data structure, a data format, a data type, and the like. The medium includes a recording medium such as a ROM, a transmission medium such as the Internet, and a transmission medium such as light, radio waves, and sound waves. The carried medium includes, for example, a recording medium on which a program and / or data is recorded, a transmission medium for transmitting the program and / or data, and the like. For example, in the case of a recording medium such as a ROM, it can be read by a computer, and in the case of a transmission medium, a program and / or data to be transmitted can be transmitted by a computer. As a result, it includes being able to be handled by a computer. The information aggregate includes, for example, software such as programs and / or data.
[0109]
Note that, as described above, the configuration of the present invention may be realized by software or hardware.
[0110]
As described above, according to the present invention, the amplitude of the current supplied to the linear compressor is fixed, and the frequency of the input current is adjusted so that the supplied power is maximized. Therefore, it is possible to follow a change in the resonance frequency due to a load change, and as a result, it is possible to improve the efficiency of the linear compressor. Further, in this control method, since a position sensor for detecting the position of the piston is not required, the size of the driving device of the linear compressor can be reduced, and the cost can be further reduced. Further, by using the control means of the present invention, it is possible to stably and quickly follow the resonance frequency while maintaining the required capability.
[0111]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention has an advantage that it is possible to provide a linear compressor driving device, a medium, and an information aggregate for driving a linear compressor with high efficiency without using displacement of a piston.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a linear compressor driving device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a control operation of the linear compressor driving device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a control operation of a drive frequency determining means 4 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a refrigeration cycle device using the linear compressor driving device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing measurement results of three physical quantities of input power, piston speed and current phase difference, and efficiency when the drive frequency is changed while the current amplitude value is kept constant.
FIG. 6 is a block diagram of a linear compressor driving device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional linear compressor.
FIG. 8 is a flowchart for explaining a resonance tracking operation of a conventional linear compressor with a position sensor.
FIG. 9 is a block diagram of a linear compressor driving device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 linear compressor
2 Current amplitude value determining means
3 Input current waveform command means
4 Drive frequency determination means
5 DC power supply
6 Inverter
7 Current sensor
8 Current detection means
9 Inverter control means
10 Voltage detection means
11 Output power calculation means
12 DC voltage detecting means
13 Output voltage calculation means
60 cylinder
61 piston
62 magnet
63 Outer yoke
64 stator
65 Compression chamber
66 Suction pipe
67 Discharge pipe
68 Suction valve
69 Discharge valve
70 resonance spring
71 Linear motor

Claims

A linear motor driving device of a linear compressor that drives a piston by a linear motor in a cylinder to generate a compressed gas,
An inverter that outputs an alternating current to be supplied to the linear motor,
Current detection means for detecting the output current of the inverter;
Voltage detection means for detecting an output voltage of the inverter;
Current amplitude value determining means for determining a current amplitude value of the output current;
Output power calculation means for calculating the output power of the inverter based on the detected output current and the detected output voltage,
Frequency determining means for determining the frequency of the output current, such that the output power is maximized while maintaining the current amplitude value constant ,
An inverter control means for controlling the inverter based on the determined current amplitude value and the determined frequency.

The voltage detection means includes a DC voltage detection means for detecting a DC voltage input to the inverter, and an output of the inverter based on a control signal sent from the inverter control means to the inverter and the detected DC voltage. 2. The linear motor driving device according to claim 1, further comprising output voltage calculating means for calculating a voltage.

The frequency determining means has two variables of a frequency control cycle and a frequency change amount, and for each of the frequency control cycles, the output power obtained by the operation at the frequency determined two times before and the operation at the previously determined frequency. The output power is compared with the obtained output power. (1) When the output power is increasing, the frequency is changed by the frequency change amount in the same direction as the previous time, and (2) the output power is The linear motor driving device according to claim 1, wherein when the frequency is decreasing, the current frequency is determined by changing the frequency by the frequency variation in a direction different from the previous time. .

The frequency determining means continuously changes the frequency in the same direction for a predetermined number of times or more, and holds the previously determined frequency when the output power has changed by a predetermined amount or more. The linear motor driving device according to claim 3, wherein

4. The linear motor driving device according to claim 3, wherein the frequency determination unit changes the frequency control cycle based on a change amount of the output power.

4. The linear motor driving device according to claim 3, wherein the frequency determination unit changes the frequency change amount based on the output power change amount.

2. The linear motor driving device according to claim 1, wherein the frequency determining unit holds the previously determined frequency when the determined current amplitude value changes.

2. The linear motor drive device according to claim 1, wherein the current amplitude value determining unit holds the determined current amplitude value when the output power changes by a predetermined amount or more.

The linear compressor is used as a part of a refrigeration cycle device,
The linear motor drive device according to claim 1, wherein the current amplitude value determining means determines the current amplitude value based on an ambient temperature of the refrigeration cycle device and a set temperature corresponding thereto.

10. The linear motor drive device according to claim 9, wherein the current amplitude value determining means determines the current amplitude value so as to reduce a temperature difference between the ambient temperature and the set temperature.

The current amplitude value determination means determines the current amplitude value such that the calculated output power becomes a set power to be input to the linear compressor set based on the ambient temperature and the set temperature. 10. The linear motor driving device according to claim 9, wherein:

2. The linear motor drive device according to claim 1, wherein the current amplitude value determining means gradually increases the current amplitude value when the linear compressor is started.

2. The linear motor drive device according to claim 1, wherein said current amplitude value determining means gradually reduces said current amplitude value when said linear compressor is stopped.

A linear motor driving device of a linear compressor that drives a piston by a linear motor in a cylinder to generate a compressed gas,
An inverter that outputs an alternating current to be supplied to the linear motor,
Input current detecting means for detecting an input current of the inverter;
Current amplitude value determining means for determining a current amplitude value of the output current of the inverter;
(1) input power calculation means for calculating the input power of the inverter based on the detected input current and (2) a known or detected input voltage of the inverter;
Frequency determining means for determining the frequency of the output current of the inverter so that the input power is maximized,
Based on the current amplitude value and the determined frequency of said determined linear motor driving apparatus characterized by comprising an inverter control means for controlling the inverter.

A program for causing a computer to execute all or some of the functions of all or some of the means according to any one of claims 1, 2, 7, 8, 9, 12, 13, and 14, and / or A medium carrying data, which can be processed by a computer.

A program for causing a computer to execute all or some of the functions of all or some of the means according to any one of claims 1, 2, 7, 8, 9, 12, 13, and 14, and / or An information aggregate characterized by being data.