KR100209661B1 - Compressor dead time compensation method for air conditioner - Google Patents

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Abstract

회전수 가변형 압축기를 채용한 공기조화기에서 압축기의 동작에 따른 데드타임을 보상하는 방법에 관한 것으로, 공기조화기의 임의의 운전에 따른 압축기의 부하상태를 차등적으로 감지하는 단계, 상기 압축기의 데드타임을 상기 차등적인 부하상태에 상응하도록 다단계로 가변시키는 단계, 상기 다단계의 데드타임을 갖는 가변구동신호에 의해 상기 압축기의 구동이 가변되는 단계를 포함하여 이루어지는 데드타임 보상방법에 의해 정상상태의 구동에서 전압손실을 줄일 수 있음은 물론 부하상태에서 시스템의 신뢰성을 보장할 수 있으며, 공기조화기의 성능을 한층 더 향상시키는 효과가 있다.A method of compensating for dead time caused by the operation of a compressor in an air conditioner employing a variable speed compressor, the method comprising: differentially detecting a load state of a compressor according to an arbitrary operation of the air conditioner; Varying the dead time in multiple stages to correspond to the differential load conditions, and varying driving of the compressor by a variable drive signal having the multiple dead dead stages. In addition to reducing the voltage loss during operation, it can ensure the reliability of the system under load, and further improves the performance of the air conditioner.

Description

공기조화기에서 압축기의 데드타임 보상방법Dead time compensation method of compressor in air conditioner

본 발명은 공기조화기의 압축기 구동방법에 관한 것으로, 특히 회전수 가변형 압축기를 채용한 공기조화기에서 압축기의 동작에 따른 데드타임을 보상하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a compressor driving method of an air conditioner, and more particularly, to a method for compensating dead time due to the operation of a compressor in an air conditioner employing a variable speed compressor.

일반적으로 회전수를 가변시키는 압축기 구동장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 특정의 전압범위를 갖는 DC전원이 인가되어 외부로 부터 입력되는 PWM구동 신호에 해당하도록 출력하는 인버터(10)와, 상기 인버터(10)의 PWM형 DC전원에 의해 특정의 회전수로 구동하는 압축기(20)로 이루어진다.In general, the compressor driving apparatus for varying the number of revolutions includes an inverter 10 for outputting a DC driving signal input from the outside by applying a DC power source having a specific voltage range as shown in FIG. It consists of the compressor 20 which drives by the PWM type DC power supply of the inverter 10 at a specific rotation speed.

상기 인버터(10)는 직렬로 된 두 개의 파워 트랜지스터(PT1,PT2)에 인가된 DC전원을 PWM 구동신호로 교번 스위칭하여 PWM구동 전원을 만들어낸다.The inverter 10 alternately switches a DC power applied to two power transistors PT1 and PT2 in series with a PWM driving signal to generate a PWM driving power.

이와 같은 압축기의 구동 장치는 인버터(10)의 파워 트랜지스터(PT)에 인가되는 DC전원을 도 2와 같은 상호 교번적인 PWM 구동신호로 스위칭하여 PWM DC구동전원을 출력하면 이 구동전원에 따라 압축기(20)는 특정의 회전수로 회전하면서 냉매를 압축한다.The driving device of such a compressor switches the DC power applied to the power transistor PT of the inverter 10 to an alternate PWM driving signal as shown in FIG. 2 and outputs a PWM DC driving power. 20) compresses the refrigerant while rotating at a specific rotational speed.

여기서 상기 PWM 구동신호의 듀티(Duty)비를 가변적으로 변화시키면 상기 압축기(20)에 인가되는 구동 전원전압이 상기 듀티비에 해당하는 폭만큼 다르게 걸리고, 이에 따라 압축기(20)의 회전수가 다르게 나타나기 때문에 냉매의 순환 능력이 다르게 된다.Here, if the duty ratio of the PWM driving signal is variably changed, the driving power voltage applied to the compressor 20 is different by the width corresponding to the duty ratio, and thus the rotation speed of the compressor 20 is different. Therefore, the circulation capacity of the refrigerant is different.

이때, 도 2와 같이 상기 직렬로 연결된 두 개의 파워 트랜지스터를 교번적으로 스위칭되도록 하기 위해 각각 별개의 듀티비를 갖는 PWM 구동신호를 입력하는데, 이들 상호 PWM 구동신호의 온 시간이 겹치지 않게 일정시간 갭(Gap) 즉, 데드타임을 갖도록 입력하여야 압축기(20)에 전력전달이 원활하게 이루어져 동작된다.At this time, in order to alternately switch the two power transistors connected in series as shown in FIG. 2, PWM driving signals having separate duty ratios are input, respectively, and a predetermined time gap does not overlap each other's PWM driving signals. (Gap) That is, the input must have a dead time to operate the power is smoothly made to the compressor 20.

상기 데드타임은 통상적으로 16ms정도로 정해져 있다.The dead time is usually set to about 16 ms.

종래기술에 따르면 상기 상호 PWM 구동신호 간에 일정한 데드타임이 설정되고, 이에 따라 두가지의 경우로 나누어진다.According to the prior art, a constant dead time is set between the mutual PWM driving signals, and thus is divided into two cases.

첫째, 압축기(20)의 동작이 정상상태인 경우에서 상기 데드타임을 갖는 PWM 구동을 하면 이 데드타임의 시간 동안 인버터(10)에 공급되는 DC전원 만큼은 상기 압축기(20)의 구동에 소비되지 않고 순수하게 전압손실로 연결된다.First, when the operation of the compressor 20 is in a normal state, when the PWM drive with the dead time is performed, the DC power supplied to the inverter 10 during the dead time is not consumed for driving the compressor 20. Purely connected to voltage loss.

둘째, 압축기(20)에 과부하가 걸려 부하상태인 경우는 상기 압축기(20)를 구동시키는 인버터(10)의 두 파워 트랜지스터(PT1,PT2)에 과부하로 인한 온도가 상승하여 실질적인 데드타임의 시간이 짧아지고, 상기 두 파워 트랜지스터(PT1,PT2)가 동시에 도통되어 쇼트현상을 일으킨다.Second, when the compressor 20 is overloaded and under load, the temperature of the two power transistors PT1 and PT2 of the inverter 10 for driving the compressor 20 increases due to the overload, and thus the actual dead time is increased. It becomes short and the two power transistors PT1 and PT2 are simultaneously conducted, causing a short phenomenon.

이와 같은 쇼트현상은 상기 두 파워 트랜지스터(PT1,PT2)를 파괴시키고, 인버터(10)를 손상시킨다.This short phenomenon destroys the two power transistors PT1 and PT2 and damages the inverter 10.

여기서 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 듀티비에서 오프타임의 시간 지연이 일어나고, 이와 같은 시간지연은 소위 데드타임이라 하고 안정적인 구동을 위해서 반드시 필요한다.As shown in FIG. 3, a time delay of off time occurs in the duty ratio, and this time delay is called a dead time and is essential for stable driving.

상기 데드타임은 통상적으로 상기 해당 조건에 맞는 특정의 지연시간으로써, tstg+toff(데드타임+온도에 따른 지연시간)으로 지정되어 있는데, 상기 압축기의 과부하에 따라 파워 트랜지스터(PT)의 온도가 변하고, 이에 해당하는 데드타임도 가변적이어야 한다.The dead time is typically a specific delay time for the corresponding condition, which is designated as t stg + t off (delay time according to the dead time + temperature), and the temperature of the power transistor PT according to the overload of the compressor. And the corresponding dead time must be variable.

종래 기술은 압축기를 구동시키는 인버터의 파워 트랜지스터가 정상상태 및 부하상태에 관계없이 일정한 데드타임을 갖기 때문에 정상상태에서는 데드타임 동안 불필요한 전압손실이 발생하고, 부하상태에서는 온도상승에 의한 파워 트랜지스터의 쇼트현상이 발생하여 파워 트랜지스터가 파괴되는 문제점이 있다.In the prior art, since the power transistor of the inverter driving the compressor has a constant dead time regardless of the steady state and the load state, unnecessary voltage loss occurs during the dead time in the normal state, and the short circuit of the power transistor due to the temperature rise in the load state. There is a problem that occurs, the power transistor is destroyed.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 압축기의 구동에 따른 파워 트랜지스터의 과부하조건을 사전에 감지하여 공기조화기의 동작중에 정상상태와 부하상태에 따라 가변시킴으로써 종래의 문제점을 해소시키는 공기조화기에서 압축기의 데드타임 보상방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and solves the conventional problem by detecting the overload condition of the power transistor in accordance with the operation of the compressor in advance and varying according to the steady state and the load state during the operation of the air conditioner The purpose of the present invention is to provide a dead time compensation method of a compressor in an air conditioner.

도 1은 일반적인 공기조화기의 압축기 구동장치를 나타낸 회로도1 is a circuit diagram showing a compressor driving device of a general air conditioner

도 2는 압축기를 구동하기 위한 통상적인 PWM구동 파형도Figure 2 is a typical PWM drive waveform diagram for driving the compressor

도 3은 도 2의 PWM구동 파형도에서 데드 타임을 설명하는 도면3 is a view for explaining dead time in the PWM drive waveform diagram of FIG.

도 4는 본 발명에 따른 압축기의 데드타임 보상방법으로써 데드 타임을 자동조정하는 플로우 차트Figure 4 is a flow chart for automatically adjusting the dead time as a dead time compensation method of the compressor according to the present invention

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10 : 인버터 20 : 압축기10: inverter 20: compressor

PT1 : 제1 파워 트랜지스터 PT2 : 제2 파워 트랜지스터PT1: first power transistor PT2: second power transistor

본 발명은 공기조화기의 임의의 운전에 따른 압축기의 부하상태를 차등적으로 감지하는 단계, 상기 압축기의 데드타임을 상기 차등적인 부하상태에 상응하도록 다단계로 가변시키는 단계, 상기 다단계의 데드타임을 갖는 가변구동신호에 의해 상기 압축기의 구동이 가변되는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The present invention differentially detects the load state of the compressor according to any operation of the air conditioner, varying the dead time of the compressor in multiple stages to correspond to the differential load state, the multi-time dead time It characterized in that it comprises a step of varying the drive of the compressor by a variable drive signal having.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기조화기에서 압축기의 데드타임 보상방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the dead time compensation method of the compressor in the air conditioner according to the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows.

도 4는 본 발명에 따른 압축기의 데드타임 보상방법으로써 데드 타임을 자동조정하는 플로우 차트이다.Figure 4 is a flow chart for automatically adjusting the dead time as a dead time compensation method of the compressor according to the present invention.

본 발명에 따르면 도 4에 도시된 바와 같이, 공기조화기가 임의의 운전모드의 특정 순환 싸이클로 동작하고 있는 상태에서 공기조화기의 주위환경 또는 사용자의 무리한 사용등으로 공기조화기의 압축기(20)에 과부하가 걸리는 경우 및 압축기의 순조로운 상태의 부하가 발생할 수도 있다.According to the present invention, as shown in FIG. 4, the air conditioner is operated in a specific circulation cycle in an arbitrary operation mode in the compressor 20 of the air conditioner due to the environment of the air conditioner or excessive use of the user. Overloading and smooth loading of the compressor may occur.

여기서, 도시되지 않았지만 제어부에서는 항상 상기 압축기(20)를 구동하는 인버터(10)의 파워 트랜지스터(PT1,PT2)에 감지되는 온도를 읽어들인다.Here, although not shown, the control unit always reads the temperature sensed by the power transistors PT1 and PT2 of the inverter 10 driving the compressor 20.

또한, 상기 독취된 온도가 T1℃보다 높은지를 1차적으로 판단하여(S10) T1℃보다 높지 않으면 정상적인 압축기(10)의 동작이라고 인지하고, 다시 한 번 더 상기 온도가 T0℃보다 높은지를 판단한다(S20).In addition, it is primarily determined whether the read temperature is higher than T 1 ° C (S10), if not higher than T 1 ° C recognizes that the normal operation of the compressor 10, and again if the temperature is higher than T 0 ° C Determine (S20).

상기 독취된 온도가 T0℃보다 높으면 정상적인 동작상태로서 기준 데드타임을 상기 압축기(10)의 구동에 필요한 구동신호에 적용시킨다(S40).When the read temperature is higher than T 0 ° C, a reference dead time is applied to a driving signal required for driving the compressor 10 as a normal operating state (S40).

이때, 상기 기준 데드타임은 통상적으로 16ms로 설정된 것이다.At this time, the reference dead time is typically set to 16ms.

상기 독취된 온도가 T0℃보다 낮으면 정상적인 부하보다 더 작은 부하의 동작상태로서 상기 기준 데드타임에서 소정의 제1시간(t1)만큼 줄인 데드타임을 상기 압축기(10)의 구동에 필요한 구동신호에 적용시킨다(S30).When the read temperature is lower than T 0 ° C, the dead time reduced by a predetermined first time t 1 from the reference dead time as an operating state of a load smaller than a normal load is required for driving the compressor 10. Applies to the signal (S30).

그러나 상기 독취된 온도가 T1℃보다 높으면 상기 압축기(20)에 임의의 부하가 걸려 있는 것으로 인지하여 어느정도의 부하가 걸려 있는지를 판단하기 위해서 한 번 더 T2℃보다 높은지를 판단한다(S50).However, when the read temperature is higher than T 1 ℃, it is determined that any load is applied to the compressor 20, and it is determined whether it is higher than T 2 ℃ once more to determine how much load is applied (S50). .

상기 독취된 온도가 T2℃보다 높지 않으면 약간의 부하가 발생한 것으로 인지하여 상기 기준 데드타임에 소정의 제1시간(t1)만큼 더한 데드타임을 상기 압축기(20)의 구동에 필요한 구동신호에 적용시킨다(S60).If the read temperature is not higher than T 2 ° C, it is recognized that a slight load is generated and the dead time which is added to the reference dead time by a predetermined first time t 1 to the drive signal required for driving the compressor 20. Apply (S60).

그리고 상기 T2℃보다 높으면 높은 부하가 발생한 것으로 인지하여 상기 기준 데드타임에 소정의 제2시간(2t1)만큼 더한 데드타임을 상기 압축기(20)의 '구동에 필요한 구동신호에 적용시킨다(S70).When it is higher than the T 2 ° C, it is recognized that a high load is generated and the dead time obtained by adding the second dead time 2t 1 to the reference dead time is applied to the driving signal required for driving the compressor 20 (S70). ).

여기서 상기 제2시간(2t1)은 제1시간(t1)보다 시간폭이 더 길다.Here, the second time 2t 1 is longer than the first time t 1 .

이와 같이, 구동신호가 결정되어 상기 압축기(20)를 동작시키면 기준 데드타임에서 제1시간(t1)만큼 줄인 데드타임의 경우는 줄인 제1시간(t1)만큼 전압손실을 막을 수 있으며, 상기 기준 데드타임에 제1시간(t1) 또는 제2시간(2t1)만큼 더한 데드타임의 경우는 일어나기 쉬운 쇼트현상을 방지할 수 있다.In this way, the drive signal is determined for the dead time when operating the compressor 20 at the reference dead time reduced by a first time (t 1) is to prevent the voltage loss as a first time (t 1) reduced, in the case of the reference plus the dead time as a first time (t 1) or the second time (2t 1) the dead time is it is possible to prevent the short phenomena easy to occur.

본 발명은 인버터의 파워 트랜지스터의 신뢰성을 향상시키기 위해 이 트랜지스터의 온도변화에 상응하는 데드타임으로 가변시키기 때문에 정상상태의 구동에서 전압손실을 줄일 수 있음은 물론 부하상태에서 시스템의 신뢰성을 보장할 수 있으며, 공기조화기의 성능을 한층 더 향상시키는 효과가 있다.In order to improve the reliability of the power transistor of the inverter, the present invention changes the dead time corresponding to the temperature change of the transistor, so that the voltage loss can be reduced in the steady state operation and the reliability of the system under load can be ensured. And it is effective to further improve the performance of the air conditioner.

Claims (3)

공기조화기의 임의의 운전에 따른 압축기의 부하상태를 차등적으로 감지하는 단계;Differentially detecting a load state of the compressor according to any operation of the air conditioner; 상기 압축기의 데드타임을 상기 차등적인 부하상태에 상응하도록 다단계로 가변시키는 단계;Varying the dead time of the compressor in multiple stages to correspond to the differential load conditions; 상기 다단계의 데드타임을 갖는 가변구동신호에 의해 상기 압축기의 구동이 가변되는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기에서 압축기의 데드타임 보상 방법.Comprising the step of varying the drive of the compressor by the variable drive signal having a multi-step dead time compensation method of the compressor in the air conditioner. 제 1 항에 있어서;The method of claim 1; 상기 압축기의 부하를 차등적으로 감지하는 단계는 인버터의 파워 트랜지스터에 가해지는 부하에 따라 변화하는 온도를 다수의 단계로 감지함을 특징으로 하는 공기조화기에서 압축기의 데드타임 보상방법.And differentially detecting the load of the compressor detects a temperature varying in accordance with a load applied to a power transistor of the inverter in a plurality of steps. 제 1 항에 있어서;The method of claim 1; 상기 압축기의 데드타임을 다단계로 가변시키는 단계는 특정의 기준 데드타임을 설정하고 이에 소정의 시간만큼 가하고 감하여 감지된 상기 차등부하에 상응하도록 서로 다른 다수의 데드타임으로 가변시킴을 특징으로 하는 공기조화기에서 압축기의 데드타임 보상방법.The step of varying the dead time of the compressor in a multi-step air conditioning, characterized in that for setting a specific reference dead time, adding and subtracting it by a predetermined time to vary a number of different dead time to correspond to the detected differential load Dead time compensation method of the compressor in the machine.
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