壓縮機的測試方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及壓縮機性能分析技術領域，具體涉及一種壓縮機的測試方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 新的家用電器能效標準的進一步提高，使得具有顯著節能優勢的線性壓縮機成為 冰箱、空調及電子散熱領域等家用小型制冷裝置壓縮機的重要發展方向。線性壓縮機通過 將直線電機與壓縮機活塞一體化設計，由直線電機直接驅動活塞往復運動，從而壓縮制冷 劑蒸氣。這種驅動方式和結構使得線性壓縮機相比使用旋轉電機省去了旋轉運動轉換為直 線運動的環節，活塞徑向作用力變得很小或沒有徑向力，減少了摩擦損失的功耗，提高了機 械傳動效率，同時易于實現少油潤滑或零油潤滑，實現壓縮機的高可靠性長壽命，并已在冰 箱上得到應用。線性壓縮機采用直線同步振蕩電機作為驅動器，推動與電機動子連接的活 塞在氣缸內往復運動。工作過程中工質被吸入到活塞和氣缸之間的壓縮空間，并在壓力升 高后從該壓縮空間排出，作為用來壓縮空氣、制冷劑等各種氣體工質以提升其壓力的機電 一體化設備裝置。因其工作過程中壓縮氣體狀態參數的變化及間歇性的吸排氣作用，使得 作為直線振蕩電機負載的壓縮氣體對壓縮機頻率特性影響較大從而影響壓縮機性能。當所 述壓縮機在沒有氣體荷載時，線性壓縮機具有由諧振彈簧剛度（常數）及所述壓縮機運動 部件質量限定的機械固有頻率。壓縮機運行開始排氣后，線性壓縮機的諧振頻率受到壓縮 腔內被壓縮工質所產生的氣體彈簧及諧振彈簧的共同影響。
[0003] 理論分析表明，所述壓縮機在諧振狀態工作時，其運行效率最高，此時線性壓縮機 的運動部件及諧振彈簧部件之間的能量蓄積和釋放之間存在著平衡，因而電源所需提供的 能量約為壓縮氣體所消耗的能量與克服壓縮機運動部件摩擦所消耗的功之和。
[0004] 為保證壓縮機在制冷過程中高效運行，線性壓縮機供電系統的驅動頻率必須等于 或約等于壓縮機的固有頻率以保證線性壓縮機在諧振狀態工作。當制冷工質被壓縮后從氣 缸向外排放時，由于壓縮機中余隙容積的存在，部分壓縮機氣體返回到氣缸中進行膨脹，使 得壓縮氣體能量返回到機械系統中，從而產生一個氣體彈簧效應，排出的壓縮氣體所消耗 的能量則可視為一個氣體等效阻尼消耗的能量。在壓縮機制冷量減少時，余隙容積的增加， 使得返回到壓縮機氣缸內的壓縮氣體質量增加，壓縮氣體的阻尼效應被減弱，彈簧效應被 加強，從而使得壓縮機的固有頻率增加；壓縮機壓比增加的情況下，壓縮氣體的彈簧和阻尼 效應均被加強，從而使得壓縮機的固有頻率增加。在制冷系統中被壓縮的氣體為壓縮機的 質量-彈簧增加了一個附加氣體彈簧和阻尼的效應，使得壓縮機運行過程中壓縮機的等效 剛度、等效阻尼及諧振頻率發生改變。這個被壓縮氣體所產生的彈簧及阻尼效應決定于壓 縮機運行過程中的吸氣壓力、排氣壓力及壓縮機活塞的行程。排氣壓力越高，氣體等效彈簧 及阻尼效應被增強。壓縮機行程越大，氣體等效彈簧效應被減弱而阻尼效應被增強。
[0005] 制冷系統中，系統壓力取決于設備內部的熱負荷及系統冷凝器所處的環境溫度。 系統內部的熱負荷是指從系統內部移除并散發到環境的熱量，熱負荷越大，系統所需的制 冷量越大，壓縮機的行程越大。冷凝器所處的環境溫度越高，系統的冷凝溫度越高，則系統 的排氣壓力會越高。因此，線性壓縮機驅動的制冷系統中，壓縮機的等效彈簧剛度會隨著天 氣溫度及系統熱負荷的變化而變化。因此該參數具有非線性時變的特點。另一方面，壓縮 機在運行過程中，當天氣溫度及系統熱負荷變化后，通過檢測到系統的壓縮機的等效彈簧 剛度的改變，能夠將其用于線性壓縮機運行狀態的在線監測分析、故障診斷及性能分析。
[0006] 由于壓縮機工作過程中等效彈簧剛度具有非線性時變的特點，在現有文獻中尚未 見該參數的測試方法。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于，提供一種壓縮機等效剛度的測試方法及裝置，能夠對線性壓 縮機及直線振蕩電機的等效剛度進行實時、準確檢測。
[0008] 為此目的，一方面，本發明提出一種壓縮機的測試方法，包括：
[0009] 利用電壓傳感器采集壓縮機運行多個時刻的電壓，利用電流傳感器采集壓縮機運 行所述多個時刻的電流；
[0010] 根據所述多個時刻的電壓計算電壓矢量，根據所述多個時刻的電流計算電流矢 量；
[0011] 根據矢量平衡原則，利用所述電壓矢量和電流矢量計算壓縮機機械阻抗；
[0012] 根據所述壓縮機機械阻抗計算壓縮機等效剛度。
[0013] 優選地，所述壓縮機的測試方法，還包括：
[0014] 根據所述壓縮機等效剛度計算壓縮機固有頻率。
[0015] 優選地，所述根據所述壓縮機機械阻抗計算壓縮機等效剛度，還包括：
[0016] 根據所述壓縮機機械阻抗計算壓縮機等效阻尼。
[0017] 本發明實施例所述的壓縮機的測試方法，利用機械系統參數識別原理，建立線性 壓縮機電氣系統和機械系統類比的機電矢量模型方程，求解出壓縮機運行時的等效剛度， 能夠準確、實時檢測直線振蕩電機及線性壓縮機這類裝置的等效剛度。
[0018] 另一方面，本發明提出一種壓縮機的測試裝置，包括：
[0019] 采集單元，用于獲取電壓傳感器采集的壓縮機運行至少一個周期內多個時刻的電 壓，獲取電流傳感器采集的壓縮機運行所述多個時刻的電流；
[0020] 矢量計算單元，用于根據所述多個時刻的電壓計算電壓矢量，根據所述多個時刻 的電流計算電流矢量；
[0021] 機械阻抗計算單元，用于根據矢量平衡原則，利用所述電壓矢量和電流矢量計算 壓縮機機械阻抗；
[0022] 等效阻尼和等效剛度計算單元，用于根據所述壓縮機機械阻抗計算壓縮機等效阻 尼和壓縮機等效剛度；
[0023] 固有頻率計算單元，用于根據所述壓縮機等效剛度計算壓縮機固有頻率。
[0024] 本發明實施例所述的壓縮機的測試裝置，利用機械系統參數識別原理，建立線性 壓縮機電氣系統和機械系統類比的機電矢量模型方程，求解出壓縮機運行時的等效剛度、 等效阻尼及固有頻率，能夠準確、實時檢測直線振蕩電機及線性壓縮機這類裝置的等效剛 度、等效阻尼及固有頻率。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明壓縮機的測試方法一實施例的流程示意圖；
[0026] 圖2為線性壓縮機機電系統電回路類比模型示意圖；
[0027] 圖3為本發明壓縮機的測試裝置一實施例的方框結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發明 一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有 做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0029] 圖1為本發明壓縮機的測試方法一較佳實施例的流程示意圖；如圖1所示，本實施 例公開一種壓縮機的測試方法，包括：
[0030] S1、利用電壓傳感器采集壓縮機運行多個時刻的電壓，利用電流傳感器采集壓縮 機運行所述多個時刻的電流；
[0031] S2、根據所述多個時刻的電壓計算電壓矢量，根據所述多個時刻的電流計算電流 矢量；
[0032] S3、根據矢量平衡原則，利用所述電壓矢量和電流矢量計算壓縮機機械阻抗；
[0033] S4、根據所述壓縮機機械阻抗計算壓縮機等效剛度。
[0034] 本發明實施例所述的壓縮機的測試方法，利用機械系統參數識別原理，建立線性 壓縮機電氣系統和機械系統類比的機電矢量模型方程，求解出壓縮機運行時的等效剛度， 能夠準確、實時檢測直線振蕩電機及線性壓縮機這類裝置的等效剛度。
[0035] 可選地，在本發明壓縮機的測試方法的另一實施例中，所述利用電壓傳感器采集 壓縮機運行多個時刻的電壓，利用電流傳感器采集壓縮機運行所述多個時刻的電流，包 括：
[0036] 利用電壓傳感器采集壓縮機運行一個周期T內多個時刻的電壓，利用電流傳感器 采集壓縮機運行所述多個時刻的電流；其中，
[0037] 所述根據所述多個時刻的電壓計算電壓矢量，包括：
[0038] 根據公式計算電壓矢量所述各個時刻之間的時間間
7 隔為At，Uk為所述多個時刻的電壓，k= (1，2, "·，η)，η為正整數；
[0039] 所述根據所述多個時刻的電流計算電流矢量，包括：
[0040] 根據公式
ik為所述多個時刻對應電壓u k的電流；或者
[0041] 根據所述多個時刻的電壓和電流，利用過零法計算得到電壓和電流之間的相位差
[0042] 根據公式Z = 計算電流矢量I，
ik為所述多個時刻的電流。
[0043] 可選地，在本發明壓縮機的測試方法的另一實施例中，所述利用電壓傳感器采集