KR100239532B1 - Compressor control apparatus and method for air conditioner - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공기조화기의 압축기제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 실외조건 및 실내기의 지시에 따라 결정된 운전주파수로 운전하는 압축기와, 상기 압축기의 운전주파수를 가변시키도록 스위칭하는 인버터수단을 구비한 공기조화기에 있어서, 상기 압축기의 기동시 냉방 또는 난방운전모드에 맞게 캐리어주파수 영역을 설정하고, 상기 압축기의 운전주파수 변화에 따라 상기 캐리어주파수를 가변시키는 제어수단을 추가로 구비하여, 압축기의 기동시 냉방 또는 난방운전모드에 맞게 적절한 캐리어주파수 영역을 다르게 설정하여 압축기를 운전하고, 상기 압축기의 운전주파수 변화에 따라 캐리어주파수를 가변시켜 최적의 캐리어주파수로 압축기를 구동시키므로 누설전류의 발생을 줄인다.The present invention relates to a compressor control apparatus and a method of an air conditioner, comprising a compressor for operating at an operating frequency determined according to outdoor conditions and instructions of an indoor unit, and an inverter means for switching to vary the operating frequency of the compressor. In the air conditioner, the carrier frequency range is set according to the cooling or heating operation mode at the start of the compressor, and the control unit is further provided to change the carrier frequency according to the change of the operating frequency of the compressor. The compressor is operated by differently setting the appropriate carrier frequency range according to the cooling or heating operation mode, and the compressor is driven at the optimum carrier frequency by varying the carrier frequency according to the change of the operating frequency of the compressor, thereby reducing the occurrence of leakage current.
Description
본 발명은 주파수를 가변하여 압축기를 구동하는 인버터 공기조화기에 관한 것으로, 특히 압축기의 기동시 인버터의 캐리어주파수에 의한 누설전류의 증가를 저감시키는 공기조화기의 압축기제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
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 구동신호에 따라 도시되지 않은 파워-트랜지스터를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 상기 컨버터부(3)로부터 출력되는 DC전원을 3상 AC전원으로 변환시키는 인버터부(9)로 구성되어 있다.In general, the conventional air conditioner, as shown in Fig. 1, the
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)에 공급된다.In the air conditioner configured as described above, when the AC input power is supplied, the AC input power is converted into the DC power from the
따라서, 상기 제어부(7)에서는 전원부(5)으로부터 출력되는 직류전압(마이컴 구동전원)을 입력받아 공기조화기를 초기화시킨다.Therefore, the control unit 7 receives the DC voltage (microcomputer drive power) output from the
이때, 사용자가 리모콘이나 실내기의 콘트롤판넬상에 구비된 키조작부를 조작하여 원하는 운전모드와 설정온도를 입력한다음 운전키를 온시키면, 제어부(7)에서는 압축기(11)의 운전을 위한 캐리어주파수(carrier frequency)를 발생하고, 실외조건 및 실내기의 지시에 따라 캐리어주파수에 대응하는 압축기(11)의 운전주파수를 결정하여 인버터 구동신호를 인버터부(9)에 출력한다.At this time, when the user inputs the desired operation mode and set temperature by operating the key operation unit provided on the control panel of the remote controller or the indoor unit, and then turns on the operation key, the control unit 7 controls the carrier frequency for the operation of the
이에 따라, 상기 인버터부(9)에서는 제어부(7)로부터 출력되는 구동신호에 따라 도시되지 않은 6개의 파워-트랜지스터를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 컨버터부(3)로부터 출력되는 DC전원을 3상 AC전원으로 변환시켜 출력하면, 인버터부(9)로부터 출력되는 3상(u상, v상, w상) AC전원에 의해 압축기(11)가 기동한다.Accordingly, the inverter unit 9 alternately turns on or off the six power transistors (not shown) according to the driving signal output from the control unit 7 to thereby output the DC power output from the
즉, 인버터부(9)는 공기조화기의 운전에 필요한 냉방 또는 난방능력에 대응하여 압축기(11)의 운전주파수와 그에 따른 전압을 압축기(11)에 공급하여 원하는 운전주파수로 압축기(11)를 회전시키는데, 이때에 압축기(11)의 운전주파수가 상승(압축기 회전속도 증가)하여도 캐리어주파수는 도3에 도시한 바와 같이, 101KHz로 일정하게 유지된다.That is, the inverter unit 9 supplies the operating frequency of the
상기 압축기(11)가 회전하면, 난방시에는 냉매가 도2의 점선(--〉)으로 도시한 바와같이, 압축기(11)→사방밸브(15)→실내열교환기(17)→팽창밸브(19)→난방용 팽창밸브(21)→실외열교환기(23)→사방밸브(15)→압축기(11)순으로 순환되는 냉동싸이클을 형성한다.When the
반면, 냉방시에는 냉매가 도2의 실선(→)으로 도시한 바와같이, 압축기(11)→사방밸브(15)→실외열교환기(23)→한방향밸브(25)→팽창밸브(19)→실내열교환기(17)→사방밸브(15)→압축기(11)순으로 순환되는 냉동싸이클을 형성한다.On the other hand, during cooling, as the refrigerant is shown by the solid line (→) in FIG. 2, the
그런데, 이와같은 종래의 공기조화기에서는, 압축기(11)의 운전주파수에 관계없이 제어부(7)에서 제어하는 캐리어주파수(carrier frequency)를 도3에 도시한 바와같이, 기동시부터 일정하게 제어하므로 압축기(11)의 기동시에 높은 누설전류가 발생하고, 특히 낮은 운전주파수 영역에서는 파워트랜지스터의 스위칭횟수가 많이 발생하므로 스위칭증가에 비례하여 누설전류도 증가한다는 문제점이 있었다.In the conventional air conditioner, however, the carrier frequency controlled by the control unit 7 is constantly controlled from the start, as shown in FIG. 3, regardless of the operating frequency of the
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 압축기의 기동시 냉방 또는 난방운전모드에 맞게 적절한 캐리어주파수 영역을 다르게 설정하여 압축기를 운전하고, 상기 압축기의 운전주파수 변화에 따라 캐리어주파수를 가변시켜 최적의 캐리어주파수로 압축기를 구동시키므로 누설전류의 발생을 줄이는 공기조화기의 압축기제어장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and operates the compressor by setting the appropriate carrier frequency range differently according to the cooling or heating operation mode at the time of startup of the compressor, according to the change in the operating frequency of the compressor It is an object of the present invention to provide a compressor control apparatus and a method of an air conditioner that reduces the generation of leakage current since the compressor is driven at an optimal carrier frequency by varying the carrier frequency.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기제어장치는, 실외조건 및 실내기의 지시에 따라 결정된 운전주파수로 운전하는 압축기와, 상기 압축기의 운전주파수를 가변시키도록 스위칭하는 인버터수단을 구비한 공기조화기에 있어서, 상기 압축기의 기동시 냉방 또는 난방운전모드에 맞게 캐리어 주파수 영역을 설정하고, 상기 압축기의 운전주파수 변화에 따라 상기 캐리어주파수를 가변시키는 제어수단을 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a compressor control apparatus of an air conditioner according to the present invention includes a compressor for operating at an operating frequency determined according to outdoor conditions and an indoor unit, and an inverter means for switching to vary the operating frequency of the compressor. In the equipped air conditioner, the carrier frequency range is set according to the cooling or heating operation mode when the compressor is started, and further comprising a control means for varying the carrier frequency in accordance with the change in the operating frequency of the compressor. It is done.
또한, 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기제어방법은, 공기조화기의 냉방 또는 난방운전모드를 판별하는 운전모드판별단계와, 상기 운전모드판별단계에서 판별된 냉방 또는 난방운전모드에 맞게 캐리어주파수 영역을 설정하여 압축기를 운전하는 압축기운전단계와, 상기 압축기의 운전시 변화하는 운전주파수에 따라 상기 캐리어주파수를 가변시켜 인버터수단을 스위칭하는 주파수가변단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the compressor control method of the air conditioner according to the present invention, the operation mode determination step of determining the cooling or heating operation mode of the air conditioner, and the carrier frequency in accordance with the cooling or heating operation mode determined in the operation mode determination step Compressor operation step of setting a region to operate the compressor, and a frequency variable step of switching the inverter means by varying the carrier frequency in accordance with the operating frequency changes during the operation of the compressor.
제1도는 종래에 의한 공기조화기의 압축기 제어블록도.1 is a compressor control block diagram of a conventional air conditioner.
제2도는 일반적인 공기조화기의 냉·난방싸이클도.2 is a cooling / heating cycle diagram of a general air conditioner.
제3도는 종래에 의한 압축기의 캐리어주파수 패턴도.3 is a carrier frequency pattern diagram of a conventional compressor.
제4도는 본 발명의 일실시예에 의한 공기조화기의 압축기제어장치의 제어블록도.4 is a control block diagram of a compressor control apparatus of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
제5도는 본 발명에 적용되는 압축기의 구동회로도.5 is a driving circuit diagram of a compressor applied to the present invention.
제6도는 본 발명의 냉방운전시 압축기의 운전주파수에 따른 캐리어주파수의 패턴도.Figure 6 is a pattern of the carrier frequency according to the operating frequency of the compressor during the cooling operation of the present invention.
제7도는 본 발명의 난방운전시 압축기의 운전주파수에 따른 캐리어주파수의 패턴도.7 is a pattern of the carrier frequency according to the operating frequency of the compressor during the heating operation of the present invention.
제8도는 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기제어 동작순서를 도시한 플로우챠트.8 is a flowchart showing an operation procedure of the compressor control of the air conditioner according to the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
15 : 컨버터수단 20 : 전원수단15: converter means 20: power supply means
25 : 제어수단 26 : 제어부25 control means 26 control unit
27 : 인버터구동부 30 : 인버터수단27: inverter drive unit 30: inverter means
31 : 압축기 35 : 온도감지수단31
50 : 실외팬구동수단 60 : 통신수단50: outdoor fan drive means 60: communication means
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도4 및 도5에 도시한 바와같이, 컨버터수단(15)은 교류전원단(1)으로부터 공급되는 AC입력전원을 정류 및 평활시켜 DC전원으로 변환하고, 전원수단(20)은 상기 컨버터수단(15)에 의해 변환된 DC전원을 입력받아 공기조화기의 구동에 필요한 소정의 직류전압(DC 5V의 마이컴 구동전원, DC 12V의 부하구동전원)으로 변환하여 출력하는 SMPS(Switching Mode Power Supply)이다.As shown in Figs. 4 and 5, the converter means 15 rectifies and smoothes the AC input power supplied from the AC
제어수단(25)은 상기 전원수단(20)으로부터 출력되는 직류전압을 인가받아 공기조화기를 초기화시킴은 물론, 실외조건 및 실내기의 지시에 따라 압축기(31)의 운전주파수를 결정하여 인버터 구동신호를 출력하는 마이컴으로, 이 제어수단(25)은 실외기의 상황과 실내기에 지시하는 주파수 또는 실내기 상태를 기준으로 최적의 압축기(31) 운전주파수를 결정하여 인버터구동용 PWM신호(PWM1~PWM6)를 출력하는 제어부(26)와, 상기 제어부(26)에서 결정된 운전주파수에 따라 상기 압축기(31)를 회전시키도록 상기 제어부(26)로부터 출력되는 PWM신호를 인버터구동용 신호로 증폭하는 파워-트랜지스터 드라이버회로인 인버터구동부(27)로 구성되어 있다.The
그리고, 인버터수단(30)은 상기 제어수단(25)의 인버터구동부(27)로부터 출력되는 구동신호에 따라 6개의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 상기 컨버터수단(15)으로부터 출력되는 DC전원을 상기 압축기(31)의 운전주파수에 맞는 가변주파수 및 가변전압의 3상(u상, v상, w상) AC전원으로 변환시켜 상기 압축기(31)에 공급하고, 온도감지수단(35)은 실외온도, 압축기(31)의 토출부온도, 실외열교환기(23) 온도를 감지하는 서미스터이다.In addition, the inverter means 30 alternately turns on or turns off the six power transistors TR1 to TR6 in accordance with a drive signal output from the
실외팬구동수단(50)은 상기 제어수단(25)으로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 실외팬을 온/오프제어함은 물론, 속도(회전수)를 제어하며, 통신수단(60)은 실내기와 실외기간에 데이터를 서로 송수신하는 통신케이블이다.The outdoor fan driving means 50 receives the control signal output from the control means 25 to control the outdoor fan on / off, as well as to control the speed (speed), and the communication means 60 is connected to the indoor unit. It is a communication cable that transmits and receives data with each other during outdoor period.
이하, 상기와 같이 구성된 공기조화기의 압축기제어장치 및 그 방법의 작용효과를 설명한다.Hereinafter, the effect of the compressor control apparatus and method of the air conditioner configured as described above will be described.
도8은 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기제어 동작순서를 도시한 플로우챠트로서, 도8에서 S는 스텝(STEP)을 표시한다.FIG. 8 is a flowchart showing a compressor control operation procedure of the air conditioner according to the present invention, in which S denotes a step.
먼저, 공기조화기에 전원이 인가되면, 교류전원단(1)으로부터 공급되는 AC입력전원을 컨버터수단(15)에서 정류 및 평활시켜 DC전원으로 변환하고, 상기 컨버터수단(15)에 의해 변환된 DC전원을 전원수단(20)에서 입력받아 공기조화기의 구동에 필요한 DC 5V의 마이컴 구동전원과, DC 12V의 부하구동전원으로 변환시켜 제어수단(25)과 인버터구동부(27)에 출력한다.First, when power is applied to the air conditioner, the AC input power supplied from the
따라서, 스텝S1에서는 상기 전원수단(20)으로부터 출력되는 직류전압(마이컴 구동전원)을 제어수단(25)에서 입력받아 공기조화기를 초기화시킨다.Therefore, in step S1, the DC conditioner (microcomputer drive power supply) output from the power supply means 20 is received by the control means 25 to initialize the air conditioner.
이때, 사용자가 리모콘이나 실내기의 콘트롤판넬상에 구비된 키조작부를 조작하여 원하는 운전모드(냉방 또는 난방)를 입력한다음 운전키를 온시키면, 스텝S2에서는 압축기(31)의 운전조건인가를 판별하여, 압축기(31)의 운전조건이 아닌 경우(NO일 경우)에는 공기조화기를 운전대기상태로 유지하면서 스텝S2이하의 동작을 반복수행한다.At this time, if the user inputs the desired operation mode (cooling or heating) by operating the key operation unit provided on the control panel of the remote controller or the indoor unit, and then turns on the operation key, it is determined whether the operation condition of the
상기 스텝S2에서의 판별결과, 압축기(31)의 운전조건인 경우(YES일 경우)에는 스텝S3으로 나아가서 제어수단(25)은 실외기의 상황과 실내기에 지시하는 주파수 또는 실내기상태를 기준으로 압축기(31)의 운전주파수를 제어부(26)에서 결정하여 압축기(31)를 회전시키도록 인버터구동용 PWM신호를 인버터구동부(27)에 출력한다.As a result of the discrimination in step S2, in the case of the operating condition of the compressor 31 (YES), the flow goes to step S3, and the control means 25 determines the compressor ( The operating frequency of 31 is determined by the
이에 따라, 상기 인버터구동부(27)에서는 제어부(26)로부터 출력되는 PWM신호를 증폭시켜 인버터수단(30)의 스위칭주파수를 제어하기 위한 인버터구동용 신호를 출력한다.Accordingly, the
이때, 스텝S4에서 제어수단(25)은 공기조화기의 운전모드가 냉방인가를 판별하여, 냉방모드인 경우(YES일 경우)에는 냉방모드에 적절한 최적의 캐리어주파수를 결정하면서 스텝S5로 나아가서 인버터수단(30)에서는 인버터구동부(27)로부터 출력되는 구동신호에 따라 6개의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 컨버터수단(15)으로부터 출력되는 DC전원을 원하는 주파수의 3상 AC전원으로 변환시켜 출력하면, 인버터수단(30)으로부터 출력되는 3상(u상, v상, w상) AC전원에 의해 압축기(31)가 운전한다.At this time, in step S4, the control means 25 determines whether the operation mode of the air conditioner is cooling, and in the case of the cooling mode (YES), proceeds to step S5 while determining the optimum carrier frequency suitable for the cooling mode. In the
상기 압축기(31)가 운전하면, 스텝S6에서는 압축기(31)의 운전주파수를 확인하여 30Hz이하인가를 판별하여, 30Hz이하인 경우(YES일 경우)에는 스텝S61로 나아가서 캐리어주파수(fc)를 도6에 도시한 바와같이, 1100Hz로 스위칭시킨다.When the
상기 스텝S6에서의 판별결과, 30Hz이하가 아닌 경우(NO일 경우)에는 스텝S7로 나아가서 압축기(31)의 운전주파수가 증가하여 30Hz를 넘어선 51Hz이하인가를 판별하여, 51Hz이하인 경우(YES일 경우)에는 스텝S71로 나아가서 캐리어주파수(fc)를 도6에 도시한 바와같이, 800Hz로 저하시켜 운전한다.As a result of the determination in step S6, if it is not less than 30Hz (NO), the process proceeds to step S7 to determine whether the operating frequency of the
상기 스텝S7에서의 판별결과, 51Hz이하가 아닌 경우(NO일 경우)에는 스텝S8로 나아가서 압축기(31)의 운전주파수가 증가하여 51Hz를 넘어선 65Hz이하인가를 판별하여, 65Hz이하인 경우(YES일 경우)에는 스텝S81로 나아가서 캐리어주파수(fc)를 도6에 도시한 바와같이, 900Hz로 증가시켜 운전한다.As a result of the determination in step S7, if it is not less than 51 Hz (NO), the process proceeds to step S8 to determine whether the operating frequency of the
상기 스텝S8에서의 판별결과, 65Hz이하가 아닌 경우(NO일 경우)에는 압축기(31)의 운전주파수가 증가하여 65Hz이상이므로 스텝S9로 나아가서 캐리어주파수(fc)를 도6에 도시한 바와같이, 1100Hz로 증가시켜 운전하면서 상기 스텝S4로 복귀하여 스텝S4이하의 동작을 반복수행한다.As a result of the discrimination in step S8, when the frequency is not less than 65 Hz (NO), the operating frequency of the
한편, 상기 스텝S4에서의 판별결과, 난방모드인 경우(NO일 경우)에는 난방모드에 적절한 최적의 캐리어주파수를 결정하면서 스텝S10으로 나아가서 인버터수단(30)에서는 인버터구동부(27)로부터 출력되는 구동신호에 따라 6개의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 컨버터수단(15)으로부터 출력되는 DC전원을 원하는 주파수의 3상 AC전원으로 변환시켜 출력하면, 인버터수단(30)으로부터 출력되는 3상(u상, v상, w상) AC전원에 의해 압축기(31)가 운전한다.On the other hand, when the determination result in the step S4, in the heating mode (NO), proceed to step S10 while determining the optimal carrier frequency suitable for the heating mode, the drive output from the
상기 압축기(31)가 운전하면, 스텝S11에서는 압축기(31)의 운전주파수를 확인하여 30Hz이하인가를 판별하여, 30Hz이하인 경우(YES일 경우)에는 스텝S111로 나아가서 캐리어주파수(fc)를 도7에 도시한 바와같이, 1100Hz로 스위칭시킨다.When the
상기 스텝S11에서의 판별결과, 30Hz이하가 아닌 경우(NO일 경우)에는 스텝S12로 나아가서 압축기(31)의 운전주파수가 증가하여 30Hz를 넘어선 51Hz이하인가를 판별하여, 51Hz이하인 경우(YES일 경우)에는 스텝S121로 나아가서 캐리어주파수(fc)를 도7에 도시한 바와같이, 700Hz로 저하시켜 운전한다.As a result of the determination in step S11, if it is not less than 30Hz (NO), the process proceeds to step S12 to determine whether the operating frequency of the
상기 스텝S12에서의 판별결과, 51Hz이하가 아닌 경우(NO일 경우)에는 스텝S13으로 나아가서 압축기(31)의 운전주파수가 증가하여 5Hz를 넘어선 65Hz이하인가를 판별하여 65Hz이하인 경우(YES일 경우)에는 스텝S131로 나아가서 캐리어주파수(fc)를 도7에 도시한 바와같이, 800Hz로 증가시켜 운전한다.If the determination result in step S12 is not 51 Hz or less (NO), the process proceeds to step S13 to determine whether the operating frequency of the
상기 스텝S13에서의 판별결과, 65Hz이하가 아닌 경우(NO일 경우)에는 압축기(31)의 운전주파수가 증가하여 65Hz이상이므로 스텝S14로 나아가서 캐리어주파수(fc)를 도7에 도시한 바와같이, 1100Hz로 증가시켜 운전하면서 상기 스텝S4로 복귀하여 스텝S4이하의 동작을 반복수행한다.As a result of the discrimination in step S13, if it is not less than 65 Hz (NO), the operating frequency of the
상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기제어장치 및 그 방법에 의하면, 압축기의 기동시 냉방 또는 난방운전모드에 맞게 적절한 캐리어주파수 영역을 다르게 설정하여 압축기를 운전하고, 상기 압축기의 운전주파수 변화에 따라 캐리어주파수를 가변시켜 최적의 캐리어주파수로 압축기를 구동시키므로 누설전류의 발생을 줄인다는 효과가 있다.According to the compressor control apparatus and method of the air conditioner according to the present invention as described above, the compressor is operated by differently setting the appropriate carrier frequency range in accordance with the cooling or heating operation mode at the start of the compressor, The carrier frequency is varied according to the change of operating frequency to drive the compressor at the optimum carrier frequency, thereby reducing the leakage current.
Claims (2)
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KR1019970032691A KR100239532B1 (en) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | Compressor control apparatus and method for air conditioner |
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