Home>Schools

  • Complex
  • Title
  • Author
  • Keyword
  • Abstract
  • Scholars
Search

[学位]

冰箱用动磁式直线压缩机理论及实验研究

Share
Edit Delete Claim

Author:

张金权 (张金权.)

Indexed by:

学位论文库

Abstract:

随着环保和节能意识的日益增强,由于现有的活塞式冰箱压缩机复杂的结构及较高的摩擦功耗,使得其效率的提高十分有限,同时,用于提高效率所花费的成本也在提高,其已经不能满足市场需求,因此,很有必要研究一种新型高效压缩机,随之便产生了一种由直线电机直接驱动的活塞压缩机。

直线压缩机是一种由直线电机直接驱动活塞做往复直线运动的新型高效压缩机,其与传统的往复活塞式压缩机相比,省去了曲柄连杆机构,因此具有机械效率高、结构简单、运行可靠、易变容量控制等优点,但由于其活塞处于自由运动状态,无行程限制装置,因此活塞位移控制较难。本文主要针对直线压缩机研究的技术难点,在热力学、动力学、电磁学、电路学等理论的基础上,对动磁式直线压缩机的工作过程特性及性能进行理论和实验研究,开发了冰箱用动磁式直线压缩机及活塞位移自传感模糊控制系统。

直线压缩机是一种典型的机电一体化系统,其涉及热力学、动力学、电机学、电磁学及电路学等多个学科领域,传统的往复式压缩机模型已经不能满足直线压缩机的工作过程特性模拟及优化设计的要求。本文建立了动磁式直线压缩机的热力过程模型、动力学模型、电磁系统模型、油泵系统模型及控制模型,通过对机电运动方程组进行整体耦合求解,得出了直线压缩机的运动特性、频率特性、电流和电压特性及压缩机指示图等。

直线压缩机的活塞行程及上死点位移可变,其活塞运动平衡位置也会随压缩机运行工况的改变而改变,因此,为了能使直线压缩机高效、可靠的运行,必须对其活塞位移进行有效的检测和控制。本文通过分析动磁式直线电机的等效电路,得出了动磁式直线压缩机活塞位移的检测方法,即通过检测直线电机线圈两端的电压和电流,通过积分、微分、放大及滤波电路得出其活塞位移的电压信号,然后对其进行幅值检测,即可得到活塞的行程信号。为了有效控制活塞上死点位移,开发了控制压缩机活塞位移的自传感模糊控制系统,并对控制系统的稳态和动态特性进行了实验研究,结果表明该活塞位移自传感模糊控制器能有效地控制活塞行程及上死点位移,在上死点附近几乎无超调,稳态误差小于0.25mm。

在直线压缩机工作过程特性及性能的研究基础上,提出了动磁式直线压缩机的设计原则及步骤,分别对机械弹簧谐振系统、直线电机、进排气系统、油泵系统及机体减震系统等进行了优化设计,为直线压缩机的产品化和商业化奠定了基础。直线电机是直线压缩机的关键部件,其是压缩机成本的主要组成部分,同时也影响着控制系统的性能。本文对其电机效率的影响因素进行了理论分析,提出了直线电机内外定子、线圈及动子的设计方法。

针对冰箱用动磁式直线压缩机样机进行实验研究,可测出压缩机的运动特性、频率特性、电压和电流特性及p-V指示图等。通过合理选取电机参数、等效阻尼系数及启动电容等参数,可完成动磁式直线压缩机的仿真研究。仿真结果与实验数据吻合较好,误差小于10%,主要由电机参数的波动性、进排气的压力损失和脉动及可控硅导通时间的标定误差产生的,但从工程上已完全满足产品优化设计的要求。

实验及仿真结果表明,直线压缩机的效率与固有频率与工作频率的匹配、压缩机运行工况、控制系统的精度及电容大小有关,可通过优化压缩机参数及提高控制精度以达到提高直线压缩机性能的目的。研究结果表明,直线压缩机的固有频率不仅与运动组件质量和弹簧刚度有关,还受到排气压力及活塞行程的影响,随排气压力的增大而增大.在不同的排气压力和活塞行程下,当工作频率在固有频率附近工作时,压缩机的工作电流和输入功率最小,压缩机效率最高,工作可靠稳定。在设计直线冰箱压缩机时,为了使其高效、可靠稳定地运行,应保证额定运行工况下的固有频率与工作频率相等。对冰箱用动磁式直线压缩机样机的实测结果表明,其在标准测试工况下的COP值为1.75,考虑到样机中的不足之处,其改进设计还能进一步提高性能。

Keyword:

直线压缩机直线电机自传感器模糊控制

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学能源与动力工程学院

Reprint Author's Address:

Show more details

Basic Info :

Degree: 工学博士

Mentor: 邢子文

Year: 2010

Language: Chinese

Cited Count:

WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 13

FAQ| About| Online/Total:1863/217653953
Address:XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY LIBRARY(No.28, Xianning West Road, Xi'an, Shaanxi Post Code:710049) Contact Us:029-82667865
Copyright:XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY LIBRARY Technical Support:Beijing Aegean Software Co., Ltd.