KR0129498B1 - 압축기의 운전제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터방식으로 압축기의 유도전동기를 구동시킬 때 부하상태에 맞게 유도전동기의 운전효율화를 촉진한다.

압축기, 응축기, 감압장치 및 증발기를 사용하여 냉동사이클을 구성하고, 상기 압축기에 회전원으로서 탑재한 유도전동기에 공급하는 교류전류의 주파수를 임의로 변경한다.

상기 냉동사이클의 부하가 소정의 조건을 만족하고 있는가 아닌가를 판단하고, 소정의 조건을 만족하고 있을 때에는 상기 교류전류의 주파수의 F를 일정하게 유지하면서, 이 교류전류에 의하여 상기 유도전동기에 생기는 전압V를 조정한다.

Description

압축기의 운전제어방법

제1도는 본 발명의 일실시예에 관한 공기조화기의 블록도.

제2도는 인버터 회로를 나타내는 개략 회로도.

제3도는 스위칭 신호의 생성원리를 설명하는 도면.

제4도는 변조파의 진폭변화를 스위칭신호변화를 설명하는 도면.

제5도는 마이크로프로세서내의 스위칭신호의 생성회로부를 나타내는 주요부 블록도.

제6도는 주파수지령값f, 전압지령값v의 변경설정을 나타내는 흐름도.

제7도는 기억영역내의 정현파데이터를 나타내는 도면.

제8도는 마이크로프로세서가 행하는 전압의 미조정값을 나타내는 흐름도.

제9도는 주파수 설정범위와 전류설정값의 관계를 나타내는 그래프.

제10도는 본 발명의 전압미조정제어를 행했을때와 행하지 않았을때의 운전전류의 차이를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 유도 전동기 5 : 압축기

6 : 압축기본체 24 : 열원측열교환기

25∼27 : 캐필러리튜브(capillary tube) 29 : 이용측 열교환기

39 : 마이크로프로세서 40 : 인버어터 회로

본 발명은 압축기의 운전방법에 관하며, 특히 에어콘 등에 탑재되는 냉동사이클에 사용되는 압축기의 구동원인 유도전동기를 효율좋게 운전하는 운전제어방법에 관한 것이다. 종래, 에어콘에 탑재되는 압축기의 대부분은 유도전동기를 회전구동원으로 하고 있고, 그 운전제어는 인버어터방식에 의한 것이 알려져 있다. 이 인버어터방식에서는 그 유도전동기에 공급되는 교류전력의 주파수F를 변경하는 것으로서 압축기의 회전수(능력)을 제어하여 냉동사이클의 부하크기에 맞는 운전능력을 얻는 것이었다.

이때, 교류전력의 전압V(PWM방식의 인버터장치를 이용했을 경우, 유도전동기의 고정자권선에 생기는 의사전압)는 그 주파수F가 부하에 맞게 조정되어도, V/F의 비는 항상 일정하게 되도록 미리 설정되어 있었다. 특히, PWM방식의 인버터장치는 스위칭소자의 ON/OFF패턴을 주파수F에 맞게 미리 설정하여, ROM에 격납시켜져 있는 것이 일반적이다. 이 ROM에 격납할 수 있는 ON/OFF 패턴량에는 한계가 있기 때문에 전압V의 값은 주파수F에 대하여 1대1로 대응하도록 설정해서 격납하여 ROM의 사용량을 줄였다.

상술한 종래의 압축기의 운전제어방법에서는 V/F의 비는 항상 일정하게 되도록 하면서 주파수F를 제어하는 방식이었기 때문에 부하의 변동을 의식하여 V/F의 값을 높게 설정하여 부하의 증가방향으로의 변동시에 압축기가 록되는 것을 방지하였다. 따라서, 당연히 부하가 가벼워진(경부하)때에는 운전효율이 저하되는 문제가 있었다. 이 운전효율의 저하를 배제하기 위해 유도전동기에 공급되는 교류전력의 역율을 구하고, 이 역율이 최고가 되도록 전압을 제어하는 수법이 개시되어 있다(일본국 특개소 61-20236호 공보 참조).

그러나, 이 교류전력의 역율을 구하는 제어방법의 경우에는, 전동기에 공급되는 교류파형에 왜곡(특히, 고주파에 의한 왜곡)이 있으면, 역율의 검출정밀도가 극단적으로 저하하여 운전효율을 충분히 향상시킬수가 없었다.

결국, 인버터회로에 생성되는 의사정현파(PWM이론에 의거하여 직류전압을 스위칭하여 얻어지는 교류파형)를 전동기에 공급한 경우, 전동기의 고정자권선의 인덕턴스로 의사정현파가 어느정도 평활되지만, 전류파형에서는 원래대로 왜곡이 남아 있기 때문에 상술한 바와같이 검출정밀도의 저하를 초래하는 결과가 되었다. 이런 결점은 특히 소출력의 전동기(수 Kw 이하)에서는 파형의 왜곡률이 커지게 되어 상술한 결점이 현저하였다. 그래서 전동기에 흐르는 전류파형에서 슬립(slip)을 검출하고, 이 슬립이 소정값이 되도록 전동기의 단자전압을 제어하여 운전효율을 높이는 수법도 알려져 있다(일본국 특개평 4-33584호 공보 참조).

또, 슬립이 작을수록 운전효율은 높게 된다. 그러나, 이 경우도 전류파형에 상술한 왜곡이 남아 있으면 슬립의 검출정밀도에 흩어짐(분산)이 발생하여 단자전압의 제어가 불안정하게 된다. 또, 검출회로의 회로능력을 상승시킴에 따라 검출의 흩어짐을 어느정도 억제하는 것도 상정되지만, 검출회로가 지나치게 복잡해져 그 부품단가도 대폭적으로 상승해 버린다.

본 발명은 이와같은 종래의 문제에 감안하여 이루어진 것으로, 특히 에어콘의 운전상태에 맞게 압축기에 걸리는 전압V를 그 주파수F를 일정하게 유지한채로 미조정하여 운전효율을 높여서 에너지 절약운전이 가능한 운전제어방법을 제공하는 것을 주목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관계되는 압축기의 운전제어방법은 압축기, 응축기, 감압장치 및 증발기를 사용하여 냉동사이클을 구성하고, 상기 압축기에 회전원으로서 탑재한 유도전동기에 공급하는 교류전력의 주파수를 임의로 변경하는 압축기의 운전제어방법에 있어서, 상기 교류전력의 주파수가 설정범위내에 있고, 상기 교류전력의 전류가 설정값 이하이며, 또한 상기 냉동사이클에 의하여 소정 공간의 공조를 행할 때의 공간온도가 설정값 이하인 때에 상기 교류전력의 주파수를 변경하지 않고 전압을 내리는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 부하의 크기에 맞게 교류전력의 주파수가 조정되어 압축기의 능력이 제어된다.

한편으로, 부하가 비교적 가벼운때(경부하시)(예컨데, 교류전력의 주파수가 설정범위내에 있고, 전류가 설정값 이하로 있으며, 또 공조를 행하고 있을때의 실온이 설정값 이하인때), 주파수(F)를 일정하게 유지시킨 채로 전압이 적정온도로 내려간다. 이에 의해 유도전동기의 슬립이 조정되어서 전류값이 내려가 고효율의 운전이 된다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 이 실시예는 압축기를 이용한 냉동사이클을 공기조화기에 탑재한 때의 것이다.

제1도는 본 실시예에 관계되는 공기조화기의 개략도이다. 도면중 참조부호 5는 밀폐형의 압축기를 나타낸다. 이 압축기(5)는 냉매를 압축하는 압축기본체(6)과, 이 압축기본체(6)을 회전구동하는 삼상교류의 유도전동기(1)로 이루어진다.

또, 참조부호 23은 4방향밸브, 24는 열원측열교환기, 25∼27은 감압장치(예를들면, 캐필러리튜브), 28은 스트레이너, 29는 이용측열교환기, 및 30은 어큐뮬레이터이다. 이들 요소는 냉매배관을 통해 접속되어 냉동사이클을 구성하도록 되어 있다.

4방향밸브(23)이 제1도에 나타내는 절환위치에 있을 때, 압축기(5)에서 토출된 압축냉매는 실선화살표의 방향으로 흘러 열원측열교환기(24)가 응축기로서 기능하고, 또한 이용측열교환기(29)가 증발기로서 기능하기 때문에 이용측열교환기(29)를 사용하여 이용측, 예를들면 실내의 냉방운전을 행할 수 있다. 또한, 4방향밸브(23)을 점선과 같이 전환하면, 압축기(5)에서 토출된 압축냉매는 점선화살표의 방향으로 흘러 이번에는 이용측열교환기(29)가 응축기로서 기능하고, 열원측열교환기(24)가 증발기로서 기능하기 때문에 이용측열교환기(29)에 의해 실내의 난방운전을 행할 수 있다. 또, 도면중 참조부호 31, 32는 소음기이며, 33은 열원측열교환기(24)에 송풍하기 위한 프로펠러팬으로 전동기(34)로 구동된다. 35는 이용측열교환기(29)로 열교환(가열/냉각)된 공조공기를 실내에 공급하는 크로스플로우팬으로 전동기(36)으로 구동된다. 또한, 부호 370은 실내유닛을 나타내고, 이 실내유닛(370)에는 이용측열교환기(29), 크로스플로우팬(35), 전동기(36), 실내측제어부(37)등이 탑재되어 있다. 이들 이외의 기기는 실외유닛(371)에 탑재되어 있다. 실외유닛(371)과 실내유닛(370)의 사이는 냉매배관 및 신호선으로 상호 접속되어 있다. 실내유닛(370)은 압축기(5)의 전동기(1)에 공급하는 교류전력의 주파수 F를 제어하는 신호를 포함하고, 실외유닛(371)에 배치된 기기를 운전, 제어하는 신호를 실외유닛(371)에 출력한다.

실내유닛(370)에서의 신호는 실외유닛(371)에 있어서, 우선 인터페이스(38)을 통하여 입력하여 제어부로서의 마이크로프로세서(39)에 부여된다.

마이크로프로세서(39)는 입력신호에 기초하여 실외유닛(371)의 운전을 제어함과 동시에 PWM이론에 기초하여 의사정현파를 얻기 위한 스위칭 신호를 생성한다. 이 스위칭신호의 생성에 대해서는 후술한다.

마이크로프로세서(39)에서 생성된 스위칭신호는 스위칭용앰프(41)를 통하여 인버터회로(40)에 공급된다. 인버터회로(40)는 제2도에 나타내는 바와 같이 6개의 파워, 스위칭소자 X, X바 Y, Y바 Z, Z바를 삼상브릿지상으로 접속한 회로구성을 가지며, 도면중 P단에는 직류전력이 부여된다. 6개의 파워 스위칭소자로서는 파워트랜지스터, 파워FET(파워 전계효과트렌지스터 : Power-field-Effect-Transistor), IGBT(Insulated-Gate-Bipolar-Transistor : 절연게이트 바이폴라 트렌지스터) 등을 사용할 수 있다. 이 6개의 스위칭소자가 스위칭신호에 응답하여 ON/OFF하여 삼상의 의사정현파를 전동기(1)에 공급한다.

인버터회로(40)에 공급되는 직류전력은 교류전원(42)에서 얻어진다. 결국, 교류전원(42)의 단상교류를 배전압정류하여 직류전력을 만들어내고 있다. 배전압정류는 정류소자(43)과 평활콘덴서(44)(45)로 이루어진다. 도면 제1도중 참조부호 46은 배전압정류후의 평활콘덴서, 47은 쵸우크코일, 48, 49는 노이즈필터, 50, 51은 전류퓨우즈, 52는 바리스터이다.

제3도는 마이크로프로세서(39)에 의한 스위칭신호의 생성을 나타내는 원리도로서, 제2도에 나타낸 스위칭소자 X, X바에 의해 ON/OFF신호(스위칭신호)를 얻는 경우를 예시하고 있다. 스위칭소자 X바의 ON/OFF신호는 스위칭소자 X의 ON/OFF신호를 반전시킨 것이다.

제3도의 상단에 있어서 한쪽의 파형 CO는 반송파(예컨데 삼각파, 계단상의 삼각파, 제한파)를 나타내고, 다른쪽의 파형MO는 변조파(예컨데, 정현파, 계단상의 정현파)를 나타낸다.

ON/OFF신호 SO는 반송파CO와 변조파MO의 진폭의 대소에 의해서 결정되며, 변조파MO＞반송파CO인때에 ON/OFF신호 SO=ON이 된다.

또한, 반송파CO, 변조파MO의 주파수 및 주파수비는 도시한 것에 한정되지 않고, 제3도에서는 설명상 이해하기 쉬운 주파수로 하고 있다. 스위칭소자 Y의 ON/OFF신호는 제3도의 변조파 MO의 위상각을 120도 진행하여 변조파MO와 반송파CO의 진폭비교에 의해 생성된다.

스위칭소자 Y바의 ON/OFF신호는 스위칭소자 Y의 그것을 반전시켜 얻어진다. 또, 스위칭소자 Z의 ON/OFF신호는 제3도의 변조파MO의 위상각을 120도 지연시켜 변조파 MO와 반송파 CO의 전폭비교에 의해 생성된다.

스위칭소자 Z바의 ON/OFF신호는 스위칭소자 Z의 그것을 반전시켜 얻어진다. 이 ON/OFF신호(스위칭신호)를 인버터회로(40)에 공급하면 그 ON/OFF신호의 듀티비와 같은 패턴으로 직류전력이 스위칭소자 X, X바, Y, Y바, Z, Z바에 의해 ON/OFF되어 의사정현파가 생성된다.

변조파MO의 주기는 의사정현파의 주파수F에 상당하기 때문에 변조파 MO의 주기를 변경하는 것으로서 의사정현파의 주파수F를 변경할 수 있다. 반송파CO의 주기를 작게 하면 의사정현파의 1주기에 있어서의 ON/OFF회수가 증가하기 때문에 의사정현파의 분해능력이 향상된다.

제3도에서는 설명하기 위해 반송파의 주파수를 크게 표시하고 있다.

제4도는 변조파의 진폭을 변경했을때의 ON/OFF신호의 변화를 나타낸다. 변조파의 진폭이 크게 되어서 MO에서 M1이 되면 의사정현파도 SO에서 S1의 상태가 되고, 의사전압(유도전동기에 의사정현파의 전류가 흘렀을때에 여자코일양단에 표시되는 계산상의 단자전압)이 높게 된다.

최대 ON시간과 최소 ON시간과의 차가 크게 되어 이 의사전압이 높게 된다. 또한, 변조파의 진폭이 작게 되어서 MO에서 M2가 되면 의사정현파는 S2의 상태가 되어 의사전압이 낮게 된다. 따라서, 변조파의 진폭을 변경하는 것에 의하여 유도전동기(1)에 공급하는 삼상교류의 전압을 변경할 수 있고, 변조파의 주파수를 변경하는 것에 의하여 삼상교류주파수를 변경할 수 있다.

제5도는 ON/OFF신호(스위칭신호)를 생성하기 위한 마이크로프로세서(39)의 주요부 블록회로도이다.

도면중 참조부호 60은 16비트(bit)의 UP/DOWN 카운터이다.

이 카운터(60)는 클럭에 동기하여 카운트값의 가산을 행하고, 카운트값이 FFFFH에 도달하면 클럭에 동기하여 카운트값의 감산을 행하고, 카운트값이 OH에 도달하면 재차 카운트값의 가산으로 바뀌며, 이후 가산과 감산을 반복한다. 따라서, 이 카운터(60)의 출력(카운트값)은 삼각파(반송파)상으로 변화한다.

참조부호 61은 정현파콘트롤부이며, 주파수 F를 지령하는 주파수지령값f, 전압V(의사전압)을 지령하는 지압지령값v가 입력되고, 그 정현파를 기억영역내에 0∼FFFFH의 데이터변화로 형성한다.

이 정현파의 형성은 제6도에 나타내는 흐름도에 기초하여 이루어진다. 우선, 스텝S11에서 f, v의 이니셜라이즈(초기화)가 이루어진다(f=0, v=0.80).

또한, 예를들면, 설명하기 위해 f는 f=0과 10≤f≤150Hz, 0.50≤V≤1.00로 하였지만, 이에 한정되지는 않는다.

스텝 S12에서 주파수지령값f 또는 전압지령값v의 변경을 판단하면 처리를 스텝 S13으로 진행해 기억영역내의 정현파데이터를 수정한다.

이때, 정현파데이터에 미리 v의 값을 곱하여 정현파데이터를 보정한다.

제7도의 정현파(84)∼(86)은 상기 기억부내의 정현파데이터를 나타내고 있다.

정현파(84)는 f=10, v=1.00의 기본파이며, 번지 C0∼C10까지의 사이에서 값이 도면에 나타나도록 변화하여 기억되어 있다.

정현파(85)는 f=10, v=0. 66으로 한 때의 정현파데이터이며, 정현파(86)은 f=20, v=1.00인 때의 정현파데이터이다.

C10, C20의 값은 사용하는 클럭주파수로 결정된다.

예를들면, 100KHz의 클럭을 사용한 경우, C10=10000, C20=5000이 된다. 정현파(1/2주기분)(80)(82)(83)은 기억부(62)에 격납된 정현파데이터값(OH∼FFFFH)를 표시하고 있다.

이 기억부(62)내에는 0.1Hz등급으로 정현파데이터가 격납되어 있다. f10, f15, f20은 각각 정현파데이터의 시작을 나타내고 있다. 이들 정현파데이터의 진폭은 주파수가 높게됨에 따라 커지게 되어 있다.

즉, 미리 설정한 부하에 대하여 v/f가 일정하게 되도록 설정되어 있다. 예를들면, 정현파(84)의 값=FFFFH/2±(정현파 80의 값)/2이고, 정현파(85)의 값=FFFFH/2±0.66×(정현파 80의 값)/2이다.

마찬가지로해서 다른 정현파도 구할 수 있다.

즉, 주파수지령값f와 전압지령값v가 얻어지면 제6도의 스텝S13에서는 기억영역내의 정현파데이터를 수정할 수 있다.

또한, 제6도에서는 설명을 용이하게 하기 위해 정현파(80)(82)(83)을 1/2주기분 나타냈지만, 기억부의 점유율을 줄이기 위해 1/4주기분으로 하여도 좋다.

제5도의 참조부호 63은 정현파값의 분배기를 나타내고, 120도씩 위상이 어긋난 값을 생성한다.

예를들면, f=10, v=1.00(제 7 도에 나타내는 정현파84)의 경우 1주기의 길이는 0∼C10(10000)이다.

120도 위상의 어긋난 위치는 0, C10/3=3333, C10×2/3=6666의 스텝위치이다.

따라서, 기본카운터를 C(클럭으로 구동됨)로 하면 CX=C(0≤C≤C10=10000, C=C10+1인 때는 C=0으로 된다), CY=CX+C10/3(CY＞C10=10000인 때는 CY=CX+C10/3-C10=CX+3333-10000), CZ=CX+C10×2/3(CZ＞C10=10000인 때는 CZ=CX+C10×2/3-C10=CX+6666-10000)으로 된다.

이 카운터값 CX, CY, CZ에 대응하는 정현파값은 제7도에 나타내는 정현파(84)의 값에 대응한다.

따라서 카운터C의 값을 변경한 경우의 정현파값의 변화는 제5도의 파형(64)(65)(66)에 나타내는 바와 같이 된다.

이 파형(64)∼(66)은 위상이 120도 차를 두고 있다.

또, 제7도의 정현파(84)∼(86)는 설명을 용이하게 하기 위해 1주기분을 나타냈지만, 1/4주기분으로 줄여서 기억부의 점유율을 줄이는 것도 가능하다.

이와 같이하여 주파수지령값f와 전압지령값v가 부여되면 주파수F, 전압V로 서로 위상이 120도 어긋난 3상의 정현파값을 얻을 수 있다.

제5도에 있어서, 참조부호 67∼69는 값의 대소를 비교하는 비교기를 나타낸다.

이 비교기(67)∼(69)는 UP/DOWN카운터(60)에서 공급되는 삼각파(반송파)의 값과 파형(64)∼(66)으로 나타내는 정현파(변조파)의 값의 대소를 비교하여 변조파값이 반송파값보다 큰 때에 출력이 ON(H레벨전압)이 된다.

이 비교기(67)∼(69)의 출력이 각각 제2도에 나타내는 스위칭소자 X, Y, Z의 의 스위칭신호(ON/OFF 신호)로서 공급된다.

또, 제5도의 (70)∼(72)는 반전회로이며, 비교기(67)∼(69)으로부터의 ON/OFF출력을 반전시켜 스위칭소자 X바, Y바, Z바의 스위칭신호(ON/OFF 신호)가 된다. 또한 스위칭소자 X∼Z, X바∼Z바의 ON/OFF(특히 ON→OFF)가 되는 지연시간이 큰 경우에는 스위칭소자는 ON/OFF신호를 공급하는 회로내에 지연회로(신호가 OFF→ON으로 변경되었을 때, 이 변화를 소정시간 지연시키는 회로)를 삽입한다.

또한, 비교기(67)∼(69)에 부여되는 값을 D/A변환하여 아날로그 전압레벨로하여 비교기에 아날로그 전압의 대소를 비교하는 것을 사용하여도 좋다.

이와 같이 주파수지령값f와 전압지령값v(1.00∼0.50의 범위)를 마이크로프로세서(39)의 정현파콘트롤부(61)에 지령하면, 지령값 f, v에 대응한 소망의 주파수 F와 진폭(전압)V의 교류전력이 얻어진다.

제8도는 지표F0(여기서는 전압V와 주파수F의 비 「V/F」를 표시함)를 부하상태에 맞게 미조정하는 제어를 나타내는 것으로, 마이크로프로세서(39)로 처리된다.

또한, 주파수지령값f는 실내유닛(370)의 실내측제어부(37)에 의해 부하에 맞게 구해져 마이크로프로세서(39)에 전송된다.

먼저, 스텝S21에서는 마이크로프로세서(39)의 초기화가 행해지는 동시에, 지표F0=V/F=60이 되도록 전압지령값v가 초기설정된다.

이 지표 F0=V/F=60의 값은 압축기를 정격부하(변동하지 않은 일정부하)로 구동한 경우, 압축기의 운전효율이 가장 좋게 되도록 설정된 값이다.

이어서, 스텝 S22로 이행하여 실내유닛(370)에서의 주파수지령값f나 각종의 온도T(외기온도, 열교환기온도등)등을 입력한다.

이어서, 스텝 S23에서는 스텝S22에서 입력한 신호 등에 기초하여 다른 기기의 제어를 행한다. 예를들어, 사방향밸브(23)의 전환제어, 전동기(34)의 운전, 실외측열교환기(24)의 제상(성에제거)제어 등을 행한다.

이어서, 스텝S24에서 C.T.(53)이 검출한 교류전류의 값I를 입력하고, 또 스텝 S25에서 재차 냉방시에는 외기온도 T를, 난방시에는 실내열교환기온도 T를 입력한다. 여기서, 온도센서의 도시는 생략하고 있다.

그후, 스텝 S26∼S28의 판단을 순차적으로 행한다.

최초에 스텝 S26에서는 주파수지령값f가 주파수F의 소정범위에 들어 있는가 아닌가를 판단한다. 이 주파수범위로 하여 본 실시예에서는 제9도에 나타내는 바와 같이 F=15-80Hz에 설정되어 있다. 이 때문에 주파수지령값f가 그 범위에 들어 있지 않은 때는 NO의 판단이 되고, 들어 있을 때는 YES의 판단이 되어서 스텝S27에 진행한다.

또, 상기 주파수범위는 F=15-80Hz에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이 주파수를 한정하고 있는 이유는 설계상의 능력변화범위를 얻기 위한 압축기의 배제용량이 큰 경우이다. 압축기의 운전능력은 이 배제용적과 주파수의 곱으로 결정된다. 이 배제용량이 작게 되면 소망하는 최대능력을 얻기 위해 주파수를 올릴 필요가 있다. 단, 일반적으로 배제용량이 큰 압축기는 그 구조상 주파수를 높게할 수 없는 문제가 있다.

스텝S27에서는 스텝S24에서 읽어들인 전류값 I가 설정값이하인가 아닌가를 판단한다.

이 전류설정값은 제9도에 나타내는 바와 같이 주파수 F에 맞게 결정되므로, 구체적으로는 15 Hz≤F≤50Hz의 저역측과, 50Hz≤F≤80Hz의 고역측의 2단계의 기울기가 다른 직선으로 결정된다.

예를들면, F=15Hz에서는 전규설정값=I.15, F=50Hz에서는 전류설정값=I 50, F=80Hz에서는 전류설정값=I 80이다.

이들의 중간에서는 각 직선으로 결정되는 값이다.

이와 같이 전류설정값을 설정하는 것은 주파수, 즉 그 능력에 대하여 부하가 높은가 낮은가를 판단하기 위함이며, 이 전류값은 그 주파수때의 적성부하인 때에 흐르는 계산상의 전류값이다. 그 설정값을 주파수의 저역측, 고역측으로 구분하고 있는 것은 전역에 걸쳐서 이 적성부하시의 전류를 일직선화할 수 없기 때문이다.

또한, 제9도에 나타내는 꺾인선 그래프에 상당하는 주파수-전류값의 데이터를 룩업데이터로서 마이크로프로세서(39)에 기억되어 있다.

이 스텝 S27의 판단으로 현재, 공급되어 있는 전류 I가 그 설정값이하이면 YES판단이 되어 스텝 S28로 이행한다.

스텝 S28에서는 스텝S25에서 읽어들인 온도T가 설정값이하인가 아닌가가 판단된다.

이 설정온도로서 예를들면, 냉방시에는 36℃(외기온도)가, 난방시에는 46℃(실내열교환기온도)가 채용되어 있지만, 이 수치에는 반드시 한정되지 않는다.

이와 같이 온도를 한정하고 있는 것은 외기온도가 높은 때에 부하가 커지게 되기 때문에 전압을 올릴 필요가 있고, 실내열교환기온도가 낮게 되는때는 부하가 큰 것을 표시하고 있기 때문이다.

상기 스텝 S26∼S28에서 NO의 판단인 경우는 후술하는 F0(=V/F)의 미조정제어에는 못미치게하여 스텝S22로 되돌아간다.

한편, 마이크로프로세서(39)에서는 제8도의 처리에 의해서 그 시점에 설정되어 있는 F0(=V/F)에 대응한 주파수지령값f 및 전압지령값v가 정현파콘트롤부(61)에 공급되어 있다.

이 때문에 스텝 S26∼S28에서 NO의 판단인 경우, 초기설정된 F0(=V/F)=60에 대응한 주파수지령값f와 전압지령값v가 마이크로프로세서(39)내의 정현파콘트롤부(61)에 공급되어 있다.

이에 의하여 정현파콘트롤부(61)에 있어서 지령값f, v에 맞는 소망하는 주파수, 전압의 삼상교류를 얻기 위한 ON/OFF신호가 생성된다.

이 ON/OFF신호에 의해 인버터회로(40)의 스위칭소자가 ON, OFF구동하고, 그 의사정현파에 기초한 삼상교류전력이 유도전동기(1)에 공급된다. 이 삼상교류전력의 주파수F는 지령값f로 지령한 값이 되며, 유도전동기(1)의 단자전압V도 지령값 v로 지령한 값이 된다.

이것에 의해 공기조화기는 지령값f, v로 지령한 냉방 또는 난방운전을 행한다.

이에 대하여, 스텝S28에서 YES의 판단이 되는 때는 주파수범위, 전류 및 온도의 모두가 미리 설정한 조건을 만족하고 있는 경우이며, 이 상태가 확인되면 마이크로프로세서(39)는 스텝S29 이후의 F0(=V/F)의 미조정처리를 행한다.

스텝S29에서는 C.T.(53)의 검출신호에 기초하여 현재의 전류값 Inow를 입력한다. 다음에, 스텝S30에서는 F0(=V/F)를 2스텝 상승(전압V는 내림)되도록 전압지령값v를 변경하는 설정을 행한다.

여기서, 전압V를 하강방향에 대응하여 F0(=V/F)를 상승시키는 스텝폭은 2스텝에 한정되지 않는다.

이와 같이 전압V를 하강방향으로 미조정하면 정현파콘트롤부(61)에 공급되는 전압지령값v가 하강(주파수지령값f는 변하지 않음)하고, 그 때 인버터회로(40)에 공급되는 스위칭신호의 듀티비가 약간 변화한다.

이에 의하여 유도전동기에 공급되는 의사전압이 내려가서 슬립이 작게 미조정되기 때문에 경부하상태에 대응하여 주파수를 변경하지 않은채로 효율좋게 운전할 수 있는 측으로 제어된다.

다음에, 스텝S31에서 F0를 2스텝 상승시킨 후의 전류상태를 확인하기 위해 10초 대기한다. 이 대기시간은 10초에 한정되는 것은 아니다. 이 대기후, 스텝 S32에서 재차 그 시점의 전류값Inext를 C.T.(53)의 검출신호에서 읽어넣는다.

그리고, 스텝 S33에서 Inow-Inext≥0인가 아닌가의 판단을 행한다. 이 판단으로 YES가 된 때는 F0를 2스텝상승(전압 V를 내림)하는 것에 의해서 전류값I가 내려가서 에너지 절약운전으로 향하게 하여 스텝S22로 되돌아가 상술한 처리를 반복한다.

그러나, F0를 2스텝상승(전압V를 내림)에도 관계없이, NO의 판단이 되는 때는 중부하로 이행하는 등의 원인에 의하여 전압V를 미세하게 감소시키는 제어가 유효하지 않는 것이 판명된다.

이 때는 스텝S34에서 F0(=V/F)를 3스텝하강(전압V는 상승함)되도록 전압지령값v를 변경하는 설정을 행한다.

이 하강스텝폭은 3스텝에 한정되지 않는다.

이 스텝하강(전압V는 상승함)의 조정에 의해 F0를 상승하기전과 비교하여 F0가 1스텝하강(전압V는 상승함)하는 것이 되어 F0가 부하의 증가에 대응한 값으로 향하게 조정된다.

그후, 스텝 S35에서 재차 부하의 동향을 확인하기 위해 10초 대기하여 스텝S22로 되돌아간다.

이상과 같이 처리하는 것에 의해 운전주파수가 설정범위내이고, 압축기의 전류가 설정값 이하이며, 또한 외기온도가 설정값 이하와 같은 소정의 조건을 만족한 때 지표 F0(=V/F)내의 주파수 F는 일정하게 유지된채로 전압 V는 미조정된다.

이것에 의하여 압축기의 유도전동기의 슬립을 변경하여 동일회전수를 유지해 나가면서도 에너지 절약운전을 행할 수 있기 때문에 소비전력을 줄이고 운전효율을 높일 수 있다. 또, 이 미조정제어를 함에 있어 특별한 하드구성을 필요로 하지 않고 종래의 회로를 이용할 수 있기 때문에 범용성도 높다.

제10도에는 상기 전압의 미조정제어를 행했을 경우와 행하지 않은 경우의 비교데이터를 나타낸다(단, 냉방운전시).

동 도면에 나타내는 바와 같이, 미조정제어를 행했을 경우(흰점으로 나타내는 곡선)에는 그렇지 않은 경우(흑점으로 나타내는 곡선)와 비교하여 특히 주파수 15-80Hz의 범위에서 현저하게 운전전류의 저감이 보이게 되었다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 관계되는 압축기의 운전방법에 의하면 부하가 비교적 가벼운 때의 소정조건(교류전류의 주파수가 설정범위내에 있고, 상기 교류전류가 설정값이하이며, 또한 상기 냉동사이클에 의하여 공조를 행하는 때의 실온이 설정값이하로 있는)이 만족되었을 때에는 주파수를 일정하게 유지한채로, 유도전동기에 생기는 전압이 알맞게 내려가기 때문에 유도전동기의 슬립이 조정되어서 전류값이 내려가 고효율의 운전이 된다.

Claims (1)

1. 압축기, 응축기, 감압장치 및 증발기를 사용하여 냉동사이클을 구성하고, 상기 압축기(5)에 회전원으로서 탑재한 유도전동기(1)에 공급하는 교류전력의 주파수를 임의로 변경하는 압축기의 운전제어방법에 있어서, 상기 교류전력의 주파수가 설정범위내에 있고, 상기 교류전력의 전류가 설정값이하이며, 또한 상기 냉동사이클에 의하여 소정 공간의 공조를 행할때의 공간온도가 설정값 이하인 때에 상기 교류전력의 주파수(F)를 변경하지 않고 전압(V)를 내리는 것을 특징으로 하는 압축기의 운전제어방법.