KR0122306B1 - 냉동사이클 제어장치 - Google Patents

냉동사이클 제어장치

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Abstract

본 발명은 콤프레서를 정지시키는 일없이 보호동작을 행하도록 하는 동시에 반도체 소자의 파괴를 확실히 방지할 수 있도록 하는 냉동사이클 베어장치에 관한 것으로, 듀티제어회로는(15) 듀티설정기(17), 주기카운터(18), 클럭발진기(19)에서의 신호에 기초해, 미리 설정된 듀티로 PWM 제어펄스신호를 베이스드라이버(5)에 출력한다. 듀티제한회로(16)는, 인버터회로(4)에서 콘버터회로(2)로 흐르는 전류 I가 과전류 레벨에 도달한 것을 전류검출회로(9)에서의 신호에 의해 검출하면, 제한신호로서의 리셋신호를 주기마다에 듀티제한회로(16)에 출력하고, PWM 제어신호의 듀티를 일정범위내로 제한한다. 이에 전류 I가 감소하기 때문에, 콤프레서(6) 및 콤프레서 모터(7)의 운전을 정지하지 않고도 인버터회로(4)내의 트랜지스터의 파괴를 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

냉동사이클 제어장치
제1도는 본 발명의 실시예의 구성을 도시한 블럭도.
제2도는 제1도의 제어내용을 설명하기 위한 파형도.
제3도는 제1도의 제어에 의해 얻을 수 있는 콤프레서 모터의 특성을 도시한 특성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 교류전원 2 : 콘버터회로
4 : 인버터회로 7 : 콤프레서 모터
9 : 전류검출회로 15 : 듀티제어회로
16 : 듀티제한회로
본 발명은 인버터 제어에 의해 콤프레서 모터의 속도제어를 하는 냉동사이클 제어장치에 관한 것이다.
공기조화기 또는 냉동장치의 냉동사이클 제어장치에 있어서 콤프레서 모터의 속도제어는 인버터 장치의 펄스폭 제어(이하, PWM이라 한다.)에 의해 행해지는 것이 보통이다.
이 인버터 장치는 반도체 소자에 의해 형성된 콘버터(conveter) 회로 및 인버터회로를 갖고 있는데, 과전압, 과전류 등에 의해 반도체 소자가 파괴되는 것을 막기 위해 종래에는 다음과 같은 보호 동작을 해 왔다.
즉, 예를들어 콘버터회로와 인버터회로 사이에 흐르는 전류를 항상 검출하여, 이 검출전류치가 보호동작점으로서 정한 일정치까지 상승한 경우에는 곧 인버터회로의 출력을 정지하고, 콤프레서 모터의 운전을 중지하도록 되어 있다. 이 경우, 검출전류의 상승속도에 대해서 상승이 완만하면 동작지연을 크게하고, 또한 상승이 빠르면 동작지연을 작게하는 제어가 실시되어 왔다.
그렇지만, 종래의 제어를 사용하면 본래 보호동작이 필요없는 일시적인 과전류에 의해서도 보호동작이 이루어져 콤프레서를 정지시키게 되어 일단 곰프레서가 정지되면 일정 시간이 지난 다음에야 다시 가동될 수 있었다.
또한 실제로 보호동작이 필요한 과전류가 발생한 경우에 있어서도, 전류사승의 속도가 매우 빠른 경우에는 보호동작이 늦어지고 반도체 소자의 파괴를 초래하는 일이 있었다.
본 발명은 상기 문제점들을 감안하여 이루어진 것으로서, 콤프레서를 정지시키지 않고 보호동작을 할 수 있으며 또한 반도체소자의 파괴를 확실히 방지할 수 있는 냉동사이클 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 교류전원에서의 교류전력을 직류전력으로 교환하는 콘버터회로: 상기 콘버터회로로부터의 직류전력을 교류전력으로 변환하여 콤프레서 구동용 직류모터에 공급하는 인버터회로: 상기 인버터회로에 대해 PWM 제어를 하는 것으로, 그 출력을 제어하는 PWM 제어회로: 및 상기 콘버터회로와 상기 인버터회로 사이를 흐르는 전류를 검출하는 전류검출회로를 부비하고, 상기 전류검출회로의 검출치가 소정 레벨에 도달하면, 상기 콘버터회로 및 인버터회로내의 반도체 소자의 파괴를 막기 위한 소정의 보호동작을 하는 냉동사이클 제어장치에 있어서, 상기 PWM 제어회로는, 미리 설치된 듀티치가 되도록 소정의 펄스 상승 지정시점에서 펄스 하강 지정시점 까지의 PWM 제어펄스 신호를 출력하는 듀티제어회로의 검출치가 상기 소정레벨에 도달한 때에는 상기 듀티제어회로에 대해 그 시점에서 펄스 하강시점까지의 PWM 제어펄스 신호의 출력을 정지시키는 듀티제한회로를 구비하고, 상기 소정의 보호동작으로서, 콤프레서 구동용 모터를 정지시키지 않고 상기 듀티제어회로에 의해 제한된 출력 범위 내에서 운전을 계속시키는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의해 통상적인 운전시는 듀티제어회로가 소정의 듀티제어회로가 소정의 듀티치가 되도록 소정 펄스 상승 지정시점에서 펄스 하강 지정시점까지의 사이만 PWM 제어펄스 신호를 출력하고 있다.
그러나 이 펄스 상승 지정시점에서 펄스 하강 지정지점까지의 사이에, 전류검출회로가 과전류 레벨의 전류를 검출하면, 듀티제한회로는 그 시점에서 듀티제어회로의 출력회로의 출력을 정지시킨다. 즉 본래대로라면 이 시점에서 듀티 하강 지정시점까지의 사이에 출력되었던 PWM 제어펄스 신호를 커트(cut)하여 듀티가 작아지게 하고 있다.
이에 따라 반도체 소자에 흐르는 전류를 허용전류 이하로 제한할 수 있기 때문에, 콤프레서의 운전을 정지시키지 않고 보호동작을 할 수 있다. 또 이와 같은 제어에 의하여 보호동작의 실행에 의해 콤프레서가 불필요하게 정지되지 않고 끝나기 때문에 전류상승속도에 따라서 동작 지연시간을 다르게 할 필요가 없어지고, 일률적인 동작 지연 시간으로 할 수 있다. 따라서 보호동작의 지연에 따른 반도체 소자의 파괴를 확실하게 방지할 수 있다.
지금부터 본 발명의 실시예를 제1도 내지 제3도를 참고하여 설명하도록 하겠다. 제1도는 본 실시예의 계략적인 구성을 나타낸 블럭도이다.
제1도에서, 교류전원(1)의 교류전력은 다이오드에 의해 형성된 콘버터회로(2)에 의해 직류전력으로 바뀌고, 콘덴서(3)에서 평활된 후 트랜지스터에 의해 형성된 인버터회로(4)로 보내진다. 베이스드라이버(5)는 이 인버터회로(4)내의 트랜지스터의 베이스에 제어전류를 출력하여 인버터회로(4)의 출력을 제어한다.
이 인버터회로(4)의 교류출력에 의해 콤프레서(6)에 바로 연결되어 있는 콤프레서 모터가 회전구동하도록 되어 있다. 본 실시예에서는 이 콤프레서용 모터(7)로서 브러시 없는 모터를 채용하고 있다. 따라서 인버터 회로(4)와 브러시 없는 모터(7)가 직류모터의 특성을 가진다.
또 본 실시예에서는 자극위치 검출회로(8)가 콤프레서 모터(7)의 유기전압 Va, Vb, Vc에 기초하여 회전자의 자극위치를 검출하는 방식을 채용하고 있다. 이와 같은 방식의 자세한 내용은 예를들어 일본 특개평 3-70886공보에 개시되어 있다.
인버터회로(4)에서 콘버터회로(2) 향하는 전류 I는 전류검출회로(9)에서 검출된다. 이 전류검출회로(9)는 션트저항(10), 분압저항(11), 포토카플러(12), 풀업저항(13)등으로 구성되어 있다.
PWM 제어회로(14)는 상기 자극위치 검출회로(8) 및 전류검출회로(9)에서의 검출신호에 기초하여 베이스드라이버(5)에 PWM 제어펄스 신호를 출력한다. 이 PWM 제어회로(14)는 듀티제한회로(16), 듀티설정기(17), 주기카운터(18), 클럭발진기(19)등으로 구성되어 있다.
다음에 위와 같이 구성되는 본 실시예의 동작에 대해 설명한다.
듀티제어회로(15) 및 주기카운터(18)는 모두 감산 카운터이고, 주기카운터(18)가 제로가 될 때 마다 각각의 듀티데이터 및 주기데이터가 계산된다. 듀티데이터는 듀티설정기(17)에서 듀티제어회로(15)에 부과된 카운트데이터이고, 이 카운트데이터가 1 이상이면 듀티제어회로(15)에서 PWM 제어펄스 신호가 데이스드라이버(5)에 출력된다.
즉 통상의 운전에서는 듀티제어회로(15)에서 출력되는 PWM 펄스제어신호의 펄스 상승시점 및 펄스 하강시점은 이들 듀티설정기(17), 주기카운터(18), 클럭발진기(19)의 신호에 의해 결정되고, 양 시점 사이의 기간만큼 인버터회로(4)내의 트랜지스터의 베이스에 온(on)신호가 공급된다.
또한 듀티제한회로(16)는 인버터회로(4)에서 콘버터회로(2)로 흐르는 전류 I의 검출신호를 전류검출회로(9)에 입력한다. 그리고 콤프레서(6)의 토크상태등의 발생에 의해 전류 I가 상승한 경우, 이 검출신호가 소정 레벨에 도달한 시점에서 듀티제한회로(16)가 제한신호, 즉 리셋신호를 듀티제어회로(15)에 출력한다.
듀티제어회로(15)는 이 리셋신호가 입력되면 아직 펄스 하강 지정시점에 도달하기 까지 PWM 제어펄스 신호를 출력하지 않은 상태에 있으므로 곧 그 시점에서 출력을 정지한다. 따라서 PWM 제어신호의 듀티는 통상의 운전상태 때의 듀티보다 작아지게 되고 베이스드라이버(5)의 출력신호의 온(on)기간도 짧아진다.
그리고 듀티제한회로(16)는 전류 I의 검출신호가 소정 레벨 이하가 되지 않는 한 주기마다 리셋신호를 출력하기 때문에, 이후의 PWM 제어펄스 신호의 듀티는 이 리셋신호에 의해 제한된다. 따라서 인버터회로(4)내의 트랜지스터에 흐르는 전류를 안전 동작점 이하의 값으로 억제할 수 있고, 콤프레서(6) 및 콤프레서 모터(7)의 운전을 정지시키지 않고 트랜지스터를 보호 할 수 있다.
또한 종래에는 콤프레서(6)가 정지되고 나서 다시 가동시킬 시간을 고려하여 보호동작의 동작지연시간을 검출전류의 상승속도에 따라 다르게 하고, 될 수 있으면 불필요한 보호동작을 피하려고 하면 보호동작에 지연이 일어나고 트랜지스터가 파괴될 우려가 있었다. 그러나 위와 같은 제어를 하면, 콤프레서를 정지시키지 않기 때문에, 보호동작을 하는데 이를 회피할 필요가 없어지며 보호동작의 지연시간이 일정하게 된다. 따라서 검출전류의 상승속도가 빠른 경우에 맞게 동작지연을 설정해 놓으면 보호동작의 개시에 지연을 일으키지 않고 트랜지스터의 파괴도 확실하게 방지할 수 있다.
제2(a)도는 상기의 제어를 행항 경우의 듀티제어회로의 출력, 즉 PWM 제어펄스신호, 전류 I의 검출신호, 듀티제한회로(16)의 출력신호의 파형을 도시한 타임챠트이고, 제 2(a)도는 각 신호의 동작의 대응관계에 대한 설명도이다.
제2(b)도에 있어서, 전류 I가 전류제한 레벨에 도달하면, 듀티제한회로(16)의 출력신호가 H 신호로부터 L 신호(리셋신호)로 바뀐다(화살표(a) ). 그러면 듀티제어회로(15)는 거기까지 출력된 PWM 제어펄스 신호의 출력을 바로 정지한다(화살표(b)), 이에 따라 전류 I도 제로가 되고(화살표(c)), 듀티제한회로(16)의 리셋신호도 해제된다(화살표(d)).
위와 같은 동작에 의해 제2(a)도에 도시된 바와 같은 듀티제어회로(15)의 출력펄스 및 전류 I의 파형의 점선부분이 커트된다. 따라서 인버터회로(4)내의 트랜지스터를 흐르는 전류가 감소하고 파괴가 방지된다.
제3도는 이와 같은 제어가 행해진 경우의 콤프레서 모터(7)의 지령회전수 및 부하 토크의 변화상태를 도시한 특성도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 보호동작이 행해진 시간t1, 이하는 지령회전수 및 부하토크의 레벨이 제한된 상태로 운전이 계속되어 운전이 정지되는 일이 없다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 과전류를 검출한 경우에는 듀티를 일정범위내로 제한한 PWM 펄스제어신호를 출력시키는 구성으로 한 것으로, 콤프레서를 정지시키는 일 없이 보호동작을 할 수 있고, 또 반도체 소자의 파괴를 확실히 막을 수 있다.

Claims (1)

  1. 교류전원에서의 교류전원을 직류전원으로 변환하는 콘버터회로; 상기 콘버터회로로부터의 직류전력을 교류전력으로 변환하여 콤프레서 구동용 모터에 공급하는 인버터회로; 상기 인버터회로에 대해 PWM 제어를 행하는 것으로 그 출력을 제어하는 PWM 제어회로 및 상기 콘버터회로와 상기 인버터회로 사이에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출회로를 구비하고, 상기 전류검출회로의 검출치가 소정 레벨에 도달한 경우에 상기 콘버터회로 및 인버터회로내에 있는 반도체 소자의 파괴를 막기 위한 소정의 보호동작을 하는 냉동사이클 제어장치에 있어서, 상기 PWM 제어회로는, 미리 설정된 듀티값이 되도록 소정의 펄스 상승 지정시점에서 펄스 하강 지정시점까지의 시간에 PWM 제어펄스신호를 출력하는 듀티제어회로 및 상기 소정의 펄스 상승 지정시점에서 펄스 하강 지정시점에 도달하기 까지의 시간에 상기 전류검출회로의 검출치가 상기 소정 레벨에 도달한 때는, 상기 듀티제어회로에 대해 그 시점에서 펄스 하강 지정시점까지의 PWM 제어펄스신호의 출력을 정지시키는 듀티제어회로를 구비하고, 상기 소정의 보호동작으로서 콤프레서 구동용 모터를 정지시키지 않고, 상기 듀티제한회로에 의해 제한되는 출력범위내로 운전이 계속되는 것을 특징으로하는 냉동 사이클 제어장치.
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