目前,针对线性压缩机的优化主要集中在直线电机自身结构参数、运行频率和活塞行程的控制、活塞行程与直径之比、压缩腔和背压腔通过径向间隙的泄漏损失、活塞表面的涂层材料、吸排气的动力学特性。然而,压缩机的驱动电压方式是经常会被忽略的一方面,驱动电压波形对压缩机的制冷性能具有很重要的影响。提出了几种不同的驱动电压波形(见图1),开发了相应的信号发生装置,搭建了用以测量不同电压波形下线性压缩机的制冷性能的测试平台,讨论了不同驱动波形对线性压缩机的电机效率和制冷系数的影响。
图1不同类型的电压波形图
图2给出了不同波形驱动下压缩机的电机效率和COP的变化曲线。相比正弦电压驱动波形来说,其他几种波形驱动下压缩机的电机效率均是较低的。无波谷的波形驱动下其制冷性能最佳。COP的变化是驱动波形直接影响了电机效率且同时对活塞偏移量起作用而引起的。活塞偏移量的变化影响着压缩机的容积效率。由于背压腔为吸气压力(低压),压缩机运行时,活塞中心位置会往背压腔偏移,在相同行程下活塞偏移量的减小可以增加容积效率。因此,无波谷波形驱动下的容积效率最高。对于无波谷波形来说,尽管其电机效率略低于正弦波驱动下的电机效率,但由于容积效率的提高,使得其COP总体上是提高的。同时容积效率的提高引起制冷系统的制冷量增加。所以对于其他两种波形来说,相比于正弦波形,COP的降低均是因为电机效率的降低。
图2 不同波形下压缩机的电机效率和COP