KR100273455B1 - 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어방법 - Google Patents

리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어방법에 관한 것으로, 종래에는 스트로크 계산부를 하드웨어적으로 구성하게 되면 많은 저항과 캐패시터를 필요로 하는데, 그 저항과 캐패시터는 초기 편차를 가지고 있고 온도함수로서 온도가 변하게 되면 스트로크를 변화시켜 리니어 컴프레샤가 오동작하게 되고, 또한 많은 저항과 캐패시터를 필요로 함으로써 가격이 상승되는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 리니어 컴프레샤의 현재속도를 검출하는 제1단계와, 상기에서 검출한 속도가 이전값보다 크면 이 속도를 기준속도로 설정하는 제2단계와, 상기에서 설정한 기준속도와 제어하고자 하는 스트로크 피크에 대응하는 속도지령치를 비교하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 속도차에 따라 리니어 컴프레샤로 공급되는 전압을 조절하여 속도를 제어하는 제4단계로 리니어 컴프레샤를 속도로서 제어하여 구동 편차를 줄이고, 스트로크 계산시 필요한 저항과 캐패시터를 모두 제거함으로써 가격을 다운시키도록 한 것이다.

Description

리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어방법
본 발명은 리니어 컴프레샤를 속도로 제어하여 구동 편차를 줄일 수 있도록 한 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어방법에 관한 것으로, 특히 스트로크 계산시 필요한 저항과 캐패시터를 모두 제거함으로써 가격을 다운시키도록 한 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 리니어 컴프레샤의 스트로크 제어장치에 대한 블록 구성도로서, 이에 도시된 바와같이, 피스톤의 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤(L.COMP)와, 스위칭신호에 따라 교류전원을 단속시켜 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 인가되는 전력을 통제하는 전기회로부(10)와, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(20)와, 상기 전류 검출부(20)를 통해 검출한 전류를 미분하는 전류 미분기(30)와, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 양단간의 전압을 검출하는 전압 검출부(40)와, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 양단간의 전압과, 검출전류 및 전류미분치를 입력받아 속도를 계산하는 속도 계산부(50)와, 상기에서 계산된 속도로 부터 스크로크를 계산하고 그 계산된 스트로크를 출력하는 스트로크 계산부(60)와, 상기 스트로크 계산부(60)에서 계산된 스트로크의 피크치를 검출하는 스트로크 피크 검출부(70)와, 상기 스트로크 피크 검출부(70)에서 검출한 스트로크 피크치와 스트로크 지령치를 비교하여 스트로크 상사점을 제어하기 위한 스위칭신호를 상기 전기 회로부(10)의 스위치로 공급하는 마이크로 컴퓨터(80)로 구성된다.
이와같이 구성된 종래기술에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
전원전압단으로 부터 220V 전원전압을 공급하면, 그 전원전압은 전기회로부(10)의 전류감지용 저항(R)과 스위치소자(SW) 그리고 캐패시터(C)를 통해 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급된다.
이에따라 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 전류가 흐르게 된다.
그러면 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 피스톤이 왕복 운동을 행하는데, 상기 피스톤의 왕복 행정거리가 스트로크이며, 이 스트로크를 가변시켜 냉력을 가변시킨다.
즉, 냉장고 또는 에어컨의 냉력을 조절한다.
이때 전류 검출부(20)는 전류감지용 저항(R)을 통해 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전류를 검출하여 전류 미분기(30)와 속도 계산부(50)로 각각 공급한다.
그러면 상기 전류 미분기(30)는 검출된 전류에 대하여 미분동작을 행하여 전류 미분치를 구하고, 그 구한 전류 미분치를 상기 속도 계산부(50)로 공급한다.
그리고 전압 검출부(40)는 리니어 컴프레샤(L.COMP) 구동시 양단간의 전압을 검출하고, 그 검출전압을 상기 속도 계산부(50)로 공급한다.
이에따라 속도 계산부(50)는 상기 전류 및 전압 검출부(20)(40)를 통해 검출한 전류및 전압과, 전류 미분기(30)를 통해 구한 전류 미분치를 각각 받아 속도(υ)를 아래식과 같이 계산한다.
여기서 α는 전기적인 힘을 기계적인 힘으로 바꾸는 상수값이고, VM 은 는 리니어 컴프레샤의 양단간의 전압, Rac 는 압축기내 동체저항, i : 유입전류이다.
상기 속도 계산부(50)에서 상기 식(1)에서와 같이 속도(υ)를 구하여 스트로크 계산부(60)로 제공하면, 상기 스트로크 계산부(60)는 상기 속도 계산부(60)에서 계산한 속도(υ)를 받아 적분을 행하여 스트로크(stroke( x ))를 구한다.
즉,
상기 스트로크 계산부(60)를 하드웨어적으로 구현하게 되면 많은 저항과 캐패시터를 필요로 한다.
상기 스트로크 계산부(60)에서 속도를 적분하여 얻은 스트로크( x )를 스트로크 피크 검출부(60)로 제공하면, 상기 스트로크 피크 검출부(60)는 상기 스트로크 계산부(60)에서 계산된 스트로크를 받아들여 그 스트로크의 피크치를 구하여 마이크로 컴퓨터(80)로 제공한다.
그러면 상기 마이크로 컴퓨터(80)는 상기 스트로크 피크 검출부(70)에서 제공한 스트로크 피크치와 스트로크 지령치를 비교한다.
비교 결과, 스트로크 피크치가 스트로크 지령치보다 크면 스트로크를 줄이기 위하여 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 공급되는 전압을 줄여야 한다.
따라서 상기 마이크로 컴퓨터(80)는 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 줄이기 위하여 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)를 오프시키기 위한 스위칭신호를 출력한다.
이에따라 상기 스위치소자(SW)가 오프되어 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 차단한다.
그리고, 스트로크 피크치가 스트로크 지령치보다 작으면 스트로크를 늘이기 위하여 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 공급되는 전압을 상승시켜야 한다.
따라서 상기 마이크로 컴퓨터(80)는 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 상승시키기 위하여 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)를 온시키기 위한 스위칭신호를 출력한다.
이에따라 상기 스위치소자(SW)가 온되어 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 상승시킨다.
이상에서와 같이 스트로크 지령치와 현재의 스트로크를 비교하고 그에따라 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 조정하여 스트로크를 제어한다.
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서, 스트로크 계산부를 하드웨어적으로 구성하게 되면 많은 저항과 캐패시터를 필요로 하는데, 그 저항과 캐패시터는 초기 편차를 가지고 있고 온도함수로서 온도가 변하게 되면 스트로크를 변화시켜 리니어 컴프레샤가 오동작하게 되고, 또한 많은 저항과 캐패시터를 필요로 함으로써 가격이 상승되는 문제점이 있다.
따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 리니어 컴프레샤를 속도로 제어하여 많은 저항과 캐패시터를 사용하지 않도록 함으로써, 구동 편차를 줄이도록 한 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 많은 저항과 캐패시터를 사용하지 않는 속도로 리니어 컴프레샤를 제어하여 가격을 다운시키도록 한 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래 리니어 컴프레샤의 스트로크 제어장치에 대한 블록 구성도.
도 2는 본 발명 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어장치에 대한 블록 구성도.
도 3은 본 발명 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어방법에 대한 동작 흐름도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
10 : 전기회로부 20 : 전류 검출부
30 : 전류 미분기 40 : 전압 검출부
50 : 속도 계산부 60 : 스트로크 계산부
70 : 스트로크 피크 검출부 80 : 마이크로 컴퓨터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 리니어 컴프레샤의 현재속도를 검출하는 제1단계와, 상기에서 검출한 속도가 이전값보다 크면 이 속도를 기준속도로 설정하는 제2단계와, 상기에서 설정한 기준속도와 제어하고자 하는 스트로크 피크에 대응하는 속도지령치를 비교하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 속도차에 따라 리니어 컴프레샤로 공급되는 전압을 조절하여 속도를 제어하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도 3는 본 발명 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어방법에 대한 동작 흐름도로서, 이에 도시한 바와같이, 리니어 컴프레샤의 현재속도를 검출하는 제1단계(S31)와, 상기에서 검출한 속도가 이전값보다 크면 이 속도를 기준속도로 설정하는 제2단계(S32)와, 상기에서 설정한 기준속도와 제어하고자 하는 스트로크 피크에 대응하는 속도지령치를 비교하는 제3단계(S33)와, 상기 제3단계에서 속도차에 따라 리니어 컴프레샤로 공급되는 전압을 조절하여 속도를 제어하는 제4단계(S44)로 이루어진다.
이와같이 각 단계로 이루어진 방법을 수행하기 위한 본 발명 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어장치 구성은, 도 2에 도시한 바와같이, 피스톤의 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤(L.COMP)와, 스위칭신호에 따라 교류전원을 스위치소자(SW)로 단속시켜 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 인가되는 전력을 통제하는 전기회로부(10)와, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(20)와, 상기 전류 검출부(20)를 통해 검출한 전류를 미분하는 전류 미분기(30)와, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 양단간의 전압을 검출하는 전압 검출부(40)와, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 양단간의 전압과, 검출전류 및 전류미분치를 입력받아 속도를 계산하는 속도 계산부(50)와, 상기에서 계산된 속도와 속도 지령치를 비교하고 그 비교차에 따라 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 조정하기 위한 스위칭신호를 상기 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)로 공급하는 마이크로 컴퓨터(60)로 구성한다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
전원전압단으로 부터 220V 전원전압을 공급하면, 그 전원전압은 전기회로부(10)의 전류감지용 저항(R)과 스위치소자(SW) 그리고 캐패시터(C)를 통해 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급된다.
이에따라 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 전류가 흐르게 된다.
그러면 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 피스톤이 왕복 운동을 행하는데, 상기 피스톤의 왕복 행정거리가 스트로크이며, 이 스트로크를 가변시켜 냉력을 가변시킨다.
즉, 냉장고 또는 에어컨의 냉력을 조절한다.
이때 전류 검출부(20)는 전류감지용 저항(R)을 통해 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전류를 검출하여 전류 미분기(30)와 속도 계산부(50)로 각각 공급한다.
그러면 상기 전류 미분기(30)는 검출된 전류에 대하여 미분동작을 행하여 전류 미분치를 구하여 상기 속도 계산부(50)로 공급한다.
그리고 전압 검출부(40)는 리니어 컴프레샤(L.COMP) 구동시 양단간의 전압을 검출하여 상기 속도 계산부(50)로 공급한다.
이에따라 속도 계산부(50)는 상기 전류 및 전압 검출부(20)(40)에서 구한 전류및 전압과, 전류 미분기(30)에서 구한 전류 미분치를 각각 받아 속도(υ)를 아래식과 같이 계산한다.
여기서 α는 전기적인 힘을 기계적인 힘으로 바꾸는 상수값이고, VM 은 는 리니어 컴프레샤의 양단간의 전압, Rac 는 압축기내 동체저항, i : 유입전류, L : 리액턴스이다.
상기 속도 계산부(50)에서 상기 식(1)에서와 같이 속도(υ)를 구하여 마이크로 컴퓨터(60)로 공급한다.
그러면 상기 마이크로 컴퓨터(60)는 속도 계산부(50)에서 계산된 속도를 입력받아 피크치를 검출한다.(도 3의 S31단계)
이렇게 검출한 속도 피크치가 한주기내에서 이전값보다 크면 그 피크치를 속도 피크치로 저장하고 그렇지 않으면 버린다.(S32)
이때 사용자가 제어하고자 하는 스트로크 피크값을 결정하면, 그 결정된 스트로크 피크치로 부터 속도를 환산한다.
스트로크는 정현파이므로, 스트로크 피크와 속도 피크는 일정비를 갖는다. 따라서 속도 피크는 속도 피크 = 스트로크 피크 * 2 * π * 운전주파수 로 구한다.
이렇게 구한 속도 피크값을 속도 지령치로 사용한다.
이 제어하고자 하는 스트로크 피크에 대응하는 속도 지령치를 마이크로 컴퓨터(60)로 제공한다.(S33)
그러면 상기 마이크로 컴퓨터(60)는 속도 계산부(50)에서 제공한 속도의 피크치와 속도지령치를 비교한다.(S34)
비교 결과, 상기 현재속도의 피크치가 속도 지령치보다 크면, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 줄이기 위하여 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)의 온 타임을 감소시키기 위한 스위칭신호를 출력한다.
따라서 상기 스위치소자(SW)의 온 타임이 감소되어 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 줄인다.(S35)
그리고, 현재의 속도가 속도 지령치보다 작으면 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 상승시키기 위하여 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)의 온 타임을 증가시키기 위한 스위칭신호를 출력한다.
따라서 상기 스위치소자(SW)의 온 타임이 증가되어 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 상승시킨다.(S36)
결국, 현재 속도가 속도 지령치를 추종하도록 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 조정하여 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 속도를 제어한다.
따라서, 본 발명은 리니어 컴프레샤를 속도로서 제어하여 구동 편차를 줄이고, 스트로크 계산시 필요한 저항과 캐패시터를 모두 제거함으로써 가격을 다운시키도록 한 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 리니어 컴프레샤의 현재속도를 검출하는 제1단계와, 상기에서 검출한 속도가 이전값보다 크면 이 속도를 기준속도로 설정하는 제2단계와, 상기에서 설정한 기준속도와 제어하고자 하는 스트로크 피크에 대응하는 속도지령치를 비교하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 속도차에 따라 리니어 컴프레샤로 공급되는 전압을 조절하여 속도를 제어하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어방법.
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