KR100239530B1 - 공기조화기의 인버터제어장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기조화기의 인버터제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, AC 입력전원을 DC전원으로 변환하는 컨버터수단과, 상기 컨버터수단에서 변환된 DC전원을 원하는 주파수의 3상 AC전원으로 변환시키도록 파워-트랜지스터를 스위칭하는 인버터수단과, 상기 인버터수단으로부터 출력되는 3상 AC전원에 의해 구동하는 압축기로 구성된 공기조화기에 있어서, 상기 인버터수단에 입력되는 전류를 감지하는 전류감지수단과, 상기 전류감지수단에 의해 감지된 전류를 설정된 기준값과 비교하여 상기 파워-트랜지스터의 양품여부를 판정하는 제어수단과, 상기 제어수단의 제어에 따라 상기 파워-트랜지스터의 양품여부를 표시하는 표시수단과, 상기 파워-트랜지스터의 양품여부를 판정하도록 상기 제어수단의 제어에 따라 상기 전류감지수단의 구동을 스위칭하는 릴레이로 이루어져, 세트 운전전 인버터수단으로 입력되는 전류를 감지하여 파워-트랜지스터의 양품여부를 사전점검하므로 회로부품의 파손을 방지하고 인버터회로를 보호한다.

Description

공기조화기의 인버터제어장치 및 그 방법
본 발명은 주파수를 가변하여 압축기를 구동하는 인버터 공기조화기에 관한 것으로, 특히 세트 운전전 파워-트랜지스터의 양품여부를 점검하여 인버터회로를 보호하는 공기조화기의 인버터제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 종래의 공기조화기는 도1에 도시한 바와같이, 교류전원단(1)으로부터 공급되는 AC입력전원을 DC전원으로 변환하는 컨버터부(3)와, 상기 컨버터부(3)에서 변환된 DC전원을 입력받아 공기조화기의 구동에 필요한 소정의 직류전압(DC 5V의 마이컴 구동전원, DC 12V의 부하구동전원)으로 변환하여 출력하는 전원부(5)와, 상기 전원부(5)로부터 출력되는 직류전압을 인가받아 공기조화기를 초기화시킴은 물론, 실외조건 및 실내기의 지시에 따라 압축기(11)의 운전주파수를 결정하여 인버터 구동신호를 출력하는 제어부(7)와, 상기 제어부(7)에서 결정된 운전주파수에 따라 상기 압축기(11)를 회전시키도록 상기 제어부(7)로부터 출력되는 PWM신호를 인버터구동용 신호로 증폭하는 인버터 구동부(9)와, 상기 인버터구동부(9)로부터 출력되는 구동신호에 따라 도시되지 않은 6개의 파워-트랜지스터를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 상기 컨버터부(3)로부터 출력되는 DC전원을 3상(u상, v상, w상) AC전원으로 변환시키는 인버터부(11)로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 공기조화기에 있어서, AC입력전원이 공급되면, AC입력전원이 컨버터부(3)에서 DC전원으로 변환되고, 이 변환된 DC전원은 전원부(5)에 입력되어 공기조화기의 구동에 필요한 DC 5V의 마이컴 구동전원과, DC 12V의 부하구동전원으로 변환되어 제어부(7)와 인버터구동부(9)에 공급된다.
따라서, 상기 제어부(7)에서는 전원부(5)으로부터 출력되는 직류전압(마이컴 구동전원)을 입력받아 공기조화기를 초기화시킨다.
이때, 사용자가 리모콘이나 실내기의 콘트롤판넬상에 구비된 키조작부를 조작하여 원하는 운전모드와 설정온도를 입력한다음 운전키를 온시키면, 제어부(7)에서는 실외조건 및 실내기의 지시에 따라 압축기(13)의 운전주파수를 결정하여 인버터구동용 PWM신호를 인버터구동부(9)에 출력한다.
이에 따라, 상기 인버터구동부(9)에서는 제어부(7)로부터 출력되는 PWM신호를 증폭시켜 인버터부(11)의 도시되지 않은 6개의 파워-트랜지스터를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 컨버터부(3)로부터 출력되는 DC전원을 3상 AC전원으로 변환시키켜 출력하면, 인버터부(11)로부터 출력되는 3상(u상, v상, w상) AC전원에 의해 압축기(13)가 회전한다.
즉, 인버터부(11)는 공기조화기의 운전에 필요한 냉방 또는 난방능력에 대응하여 압축기(13)의 운전주파수와 그에 따른 전압을 압축기(13)에 공급하여 원하는 운전주파수로 압축기(13)를 구동시킨다.
그런데, 이와같은 종래의 공기조화기에서는, 인버터부(11)가 불량(쇼트 또는 오픈)일 경우 세트운전시 파워-트랜지스터에 과전류가 흘러 인버터구동부(9) 및 기타 부품이 파손된다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 세트 운전전 인버터수단으로 입력되는 전류를 감지하여 파워 트랜지스터의 양품여부를 사전점검하므로 회로부품의 파손을 방지하고 인버터회로를 보호하는 공기조화기의 인버터제어장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 공기조화기의 인버터제어장치는 AC입력전원을 DC전원으로 변환하는 컨버터수단과, 상기 컨버터수단에서 변환된 DC전원을 원하는 주파수의 3상 AC전원으로 변환시키도록 파워-트랜지스터를 스위칭하는 인버터수단과, 상기 인버터수단으로부터 출력되는 3상 AC전원에 의해 구동하는 압축기로 구성된 공기조화기에 있어서, 상기 인버터수단에 입력되는 전류를 감지하는 전류감지수단과, 상기 전류감지수단에 의해 감지된 전류를 설정된 기준값과 비교하여 상기 파워-트랜지스터의 양품여부를 판정하는 제어수단과, 상기 제어수단의 제어에 따라 상기 파워-트랜지스터의 양품여부를 표시하는 표시수단과, 상기 파워-트랜지스터의 양품여부를 판정하도록 상기 제어수단의 제어에 따라 상기 전류감지수단의 구동을 스위칭하는 릴레이로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 공기조화기의 인버터제어방법은 파워-트랜지스터를 스위칭하여 압축기의 운전주파수를 가변시키는 공기조화기의 제어방법에 있어서, 릴레이를 오프시켜 전류감지수단을 구동하는 릴레이오프스텝과, 상기 파워-트랜지스터가 양품 및 불량일때 상기 전류감지수단을 통과하는 전류기준값을 설정하는 기준값설정스텝과, 상기 파워-트랜지스터의 온/오프구동에 따라 상기 전류감지수단을 통과하는 전류변화값을 감지하는 전류값감지스텝과, 상기 전류값감지스텝에서 감지된 전류변화값을 상기 기준값설정스텝에서 설정된 전류기준값과 비교하여 상기 파워-트랜지스터의 양품 및 불량여부를 판정하고 이를 표시하는 양품판정스텝과, 상기 양품판정스텝에서 상기 파워-트랜지스터가 양품이면 상기 릴레이를 온시켜 상기 압축기를 운전시키는 운전스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
제1도는 종래에 의한 공기조화기의 압축기 제어블록도.
제2도는 본 발명의 일실시예에 의한 공기조화기의 인버터제어장치의 제어블록도.
제3도는 본 발명에 적용되는 압축기의 구동회로도.
제4a도 및 제4b도는 본 발명에 의한 공기조화기의 인버터제어 동작순서를 도시한 플로우챠트.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
30 : 컨버터수단 35 : 전류감지수단
40 : 제어수단 45 : 인버터구동수단
50 : 인버터수단 55 : 표시수단
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2 및 도3에 도시한 바와같이, 컨버터수단(30)은 교류전원단(1)으로부터 공급되는 AC입력전원을 정류 및 평활시켜 DC전원으로 변환하고, 전류감지수단(35)은 상기 컨버터수단(30)으로부터 후술하는 인버터수단에 입력되는 전류를 감지한다.
제어수단(40)은 상기 전류감지수단(35)에 의해 감지된 전류를 입력받아 미리 설정된 기준값(양품 또는 불량일때의 기준전류값)과 비교하여 파워-트랜지스터(TR1~TR6)의 양품 또는 불량여부를 판단하고, 실외기의 상황과 실내기에 지시하는 주파수 또는 실내기 상태를 기준으로 최적의 압축기(51) 운전주파수를 결정하여 인버터구동용 PWM신호(PWM1~PWM6)를 출력하는 마이컴이다.
그리고, 인버터구동수단(45)은 상기 제어수단(40)에서 결정된 운전주파수에 따라 상기 압축기(51)를 회전시키도록 상기 제어수단(40)으로부터 출력되는 PWM신호(PWM1~PWM6)를 인버터구동용 신호로 증폭하는 파워-트랜지스터 드라이버회로(PTR DRIVER)이고, 인버터수단(50)은 상기 인버터구동수단(45)으로부터 출력되는 구동신호에 따라 6개의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 상기 컨버터수단(15)으로부터 출력되는 DC전원을 상기 압축기(51)의 설정주파수에 맞는 가변주파수 및 가변전압의 3상(u상, v상, w상) AC전원으로 변환시켜 상기 압축기(51)에 출력한다.
또한, 표시수단(55)은 상기 전류감지수단(35)에 의해 감지된 전류에 따라 상기 제어수단(40)으로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 상기 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)의 양품 또는 불량여부를 표시하고, 릴레이(RY)는 상기 파워-트랜지스터(TR1~TR6)의 양품 또는 불량여부를 점검하기위해 상기 제어수단(40)으로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 상기 전류감지수단(35)의 구동을 스위칭한다.
이하, 상기와 같이 구성된 공기조화기의 인버터제어장치 및 그 방법의 작용효과를 설명한다.
도4a 및 도4b는 본 발명에 의한 공기조화기의 인버터제어 동작순서를 도시한 플로우챠트로서, 도4a 및 도4b에서 S는 스텝(STEP)을 표시한다.
먼저, 공기조화기에 전원이 인가되면, 교류전원단(1)으로부터 공급되는 AC입력전원을 컨버터수단(30)에서 정류 및 평활시켜 DC전원으로 변환하고, 상기 컨버터수단(30)에 의해 변환된 DC전원을 도시되지 않은 전원수단에서 입력받아 공기조화기의 구동에 필요한 DC 5V의 마이컴 구동전원과, DC 12V의 부하 구동전원으로 변환시켜 제어수단(40)과 인버터구동수단(45)에 출력한다.
따라서, 상기 전원수단으로부터 출력되는 직류전압(마이컴 구동전원)을 제어수단(40)에서 입력받아 공기조화기를 초기화시키고,스텝S1에서 제어수단(40)은 릴레이(RY;NORMAL CLOSE)를 구동하기위한 하이레벨의 제어신호를 출력한다.
이에 따라, 상기 제어수단(40)으로부터 출력되는 하이레벨의 제어신호에 따라 릴레이(RY)가 오프된다.
상기 릴레이(RY)가 오프되면, 스텝S2에서 제어수단(40)은 파워-트랜지스터(TR1~TR6)가 양품일 경우 전류감지수단(35)을 통과하는 전류의 기준값(Ib;이하, 양품기준값이라 한다)과 불량일 경우 전류감지수단(35)을 통과하는 전류의 기준값(Io;이하, 불량기준값이라 한다)을 기억한다.
이어서, 스텝S3에서 제어수단(40)은 인버터구동수단(45)으로부터 출력되는 인버터 구동신호에 따라 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR1)를 온시키고 파워-트랜지스터(TR4, TR5, TR6)가 오프시킨다.
상기 파워-트랜지스터(TR1)가 온되고 파워-트랜지스터(TR4, TR5, TR6)가 오프되면, 스텝S4에서는 컨버터수단(30)으로부터 인버터수단(50)에 입력되는 전류의 양을 전류감지수단(35)에서 감지한다.
따라서, 제어수단(40)은 상기 전류감지수단(35)에 의해 감지된 전류의 양(I)이 기억된 불량기준값(Io)이상인가를 판별하여, 감지전류(I)가 불량기준값(Io)이상인 경우(YES일 경우)에는 스텝S9로 나아가서 제어수단(40)은 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)가 쇼트로 인한 불량이라고 판정하여 표시수단(55)을 통해 불량을 표시하면서 공기조화기를 정지시킨다.
상기 스텝S4에서의 판별결과, 감지전류(I)가 불량기준값(Io)이상이 아닌경우(NO일 경우)에는 스텝S5로 나아가서 제어수단(40)은 인버터구동수단(45)으로부터 출력되는 인버터 구동신호에 따라 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR2)를 온시키고 파워-트랜지스터(TR4, TR5, TR6)를 오프시킨다.
상기 파워-트랜지스터(TR2)가 온되고 파워-트랜지스터(TR4, TR5, TR6)가 오프되면, 스텝S6에서 제어수단(40)은 상기 인버터수단(50)에 입력되는 전류의 양을 전류감지수단(35)에 의해 감지하여 불량기준값(Io)이상인가를 판별하여, 감지전류(I)가 불량기준값(Io)이상인 경우(YES일 경우)에는 스텝S9로 나아가서 제어수단(40)은 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)가 쇼트로 인한 불량이라고 판정하여 표시수단(55)을 통해 표시하면서 공기조화기를 정지시킨다.
상기 스텝S6에서의 판별결과, 감지전류(I)가 불량기준값(Io)이상이 아닌 경우(NO일 경우)에는 스텝S7로 나아가서 제어수단(40)은 인버터구동수단(45)으로부터 출력되는 인버터 구동신호에 따라 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR3)를 온시키고 파워-트랜지스터(TR4, TR5, TR6)를 오프시킨다.
상기 파워-트랜지스터(TR3)가 온되고, 파워-트랜지스터(TR4, TR5, TR6)가 오프되면, 스텝S8에서 제어수단(40)은 상기 인버터수단(50)에 입력되는 전류의 양을 전류감지수단(35)에 의해 감지하여 불량기준값(Io)이상인가를 판별하여, 감지전류(I)가 불량기준값(Io)이상인 경우(YES일 경우)에는 스텝S9로 나아가서 제어수단(40)은 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)가 쇼트로 인한 불량이라고 판정하여 표시수단(55)을 통해 불량을 표시하면서 공기조화기를 정지시킨다.
상기 스텝S8에서의 판별결과, 감지전류(I)가 불량기준값(Io)이상이 아닌 경우(NO일 경우)에는 스텝S10으로 나아가서 제어수단(40)은 인버터구동수단(45)으로부터 출력되는 인버터 구동신호에 따라 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR1, TR4)를 온시킨다.
상기 파워-트랜지스터(TR1, TR4)가 온되면, 스텝S11에서 제어수단(40)은 이때의 상기 인버터수단(50)에 입력되는 전류의 양을 전류감지수단(35)에 의해 감지하여 감지전류(I)가 양품기준값(Ib)+a 이상이고 양품기준값(Ib)-a 이하인가를 판별하여, 감지전류(I)가 양품기준값(Ib)+a 이상이고 양품기준값(Ib)-a 이하인 경우(YES일 경우)에는 스텝S20으로 나아가서 제어수단(40)은 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)가 쇼트 또는 오픈으로 인한 불량이라고 판정하여 표시수단(55)을 통해 불량을 표시하면서 공기조화기를 정지시킨다.
상기 스텝S11에서의 판별결과, 감지전류(I)가 양품기준값(Ib)+a 이상이고 양품기준값(Ib)-a 이하가 아닌 경우(NO일 경우)에는 스텝S12로 나아가서 제어수단(40)은 인버터구동수단(45)으로부터 출력되는 인버터 구동신호에 따라 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR2, TR5)를 온시킨다.
상기 파워-트랜지스터(TR2, TR5)가 온되면, 스텝S13에서 제어수단(40)은 이때의 상기 인버터수단(50)에 입력되는 전류의 양을 전류감지수단(35)에 의해 감지하여 감지전류(I)가 양품기준값(Ib)+a 이상이고 양품기준값(Ib)-a 이하인가를 판별하여, 감지전류(I)가 양품기준값(Ib)+a 이상이고 양품기준값(Ib)-a 이하인 경우(YES일 경우)에는 스텝S20으로 나아가서 제어수단(40)은 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)가 쇼트 또는 오픈으로 인한 불량이라고 판정하여 표시수단(55)을 통해 표시하면서 공기조화기를 정지시킨다.
상기 스텝S13에서의 판별결과, 감지전류(I)가 양품기준값(Ib)+a 이상이고 양품기준값(Ib)-a 이하가 아닌 경우(NO일 경우)에는 스텝S14로 나아가서 제어수단(40)은 인버터구동수단(45)으로부터 출력되는 인버터 구동신호에 따라 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR3, TR6)를 온시킨다.
상기 파워-트랜지스터(TR3, TR6)가 온되면, 스텝S15에서 제어수단(40)은 이때의 상기 인버터수단(50)에 입력되는 전류의 양을 전류감지수단(35)에 의해 감지하여 감지전류(I)가 양품기준값(Ib)+a 이상이고 양품기준값(Ib)-a 이하인가를 판별하여, 감지전류(I)가 양품기준값(Ib)+a 이상이고 양품기준값(Ib)-a 이하인 경우(YES일 경우)에는 스텝S20으로 나아가서 제어수단(40)은 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)가 쇼트 또는 오픈으로 인한 불량이라고 판정하여 표시수단(55)을 통해 불량을 표시하면서 공기조화기를 정지시킨다.
상기 스텝S15에서의 판별결과, 감지전류(I)가 양품기준값(Ib)+a 이상이고 양품기준값(Ib)-a 이하가 아닌 경우(NO일 경우)에는 스텝S16으로 나아가서 제어수단(40)은 인버터수단(50)의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)가 양품이라고 판정하여 표시수단(55)을 통해 양품을 표시한다.
이어서, 스텝S17에서 제어수단(40)은 릴레이(RY)를 구동하기위한 로우레벨의 제어신호를 출력하면, 상기 제어수단(40)으로부터 출력되는 로우레벨의 제어신호에 따라 릴레이(RY)에 전류가 유기되어 릴레이(RY)가 온된다.
상기 릴레이(RY)가 온되면, 스텝S18에서 제어수단(40)은 실외기의 상황과 실내기에 지시하는 주파수 또는 실내기 상태를 기준으로 결정된 운전주파수에 따라 상기 압축기(51)를 구동시켜 공기조화기를 정상운전시키면서 동작을 종료한다.
상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 공기조화기의 인버터제어장치 및 그 방법에 의하면, 세트 운전전 인버터수단으로 입력되는 전류를 감지하여 파워-트랜지스터의 양품여부를 사전점검하므로 회로부품의 파손을 방지하고 인버터회로를 보호한다는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. AC입력전원을 DC전원으로 변환하는 컨버터수단과, 상기 컨버터수단에서 변환된 DC전원을 원하는 주파수의 3상 AC전원으로 변환시키도록 파워-트랜지스터를 스위칭하는 인버터수단과, 상기 인버터수단으로부터 출력되는 3상 AC전원에 의해 회전하는 압축기를 구비한 공기조화기에 있어서, 상기 인버터수단에 입력되는 전류를 감지하는 전류감지수단과, 상기 인버터수단의 입력단에 직렬접속되고 상기 전류감지수단에 병렬접속되어 상기 전류감지수단을 구동하도록 오프되는 릴레이와, 상기 릴레이가 오프되면 상기 전류감지수단에 의해 감지된 전류값을 설정된 기준값과 비교하여 상기 파워-트랜지스터의 양품여부를 판정하는 제어수단과, 상기 제어수단으로부터의 제어신호에 따라 상기 파워-트랜지스터의 양품여부를 표시하는 표시수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 인버터제어장치.
  2. 파워-트랜지스터를 스위칭하여 압축기의 운전주파수를 가변시키는 공기조화기의 제어방법에 있어서, 릴레이를 오프시켜 전류감지수단을 구동하는 릴레이오프스텝과, 상기 파워-트랜지스터가 양품 및 불량일 때 상기 전류감지수단을 통과하는 전류기준값을 설정하는 기준값설정스텝과, 상기 파워-트랜지스터의 온/오프구동에 따라 상기 전류감지수단을 통과하는 전류변화값을 감지하는 전류값감지스텝과, 상기 전류값감지스텝에서 감지된 전류변화값을 상기 기준값설정스텝에서 설정된 전류기준값과 비교하여 상기 파워-트랜지스터의 양품 및 불량여부를 판정하고 이를 표시하는 양품판정스텝과, 상기 양품판정스텝에서 상기 파워-트랜지스터가 양품이면 상기 릴레이를 온시켜 공기조화기를 운전시키는 운전스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 인버터제어방법.
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