KR100273456B1 - Top clearance volume control method and method using a crash sensor of a linear compressor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 흡입/토출압 및 온도변화에 따라 실제 스트로크가 변하게 되고 이에따라 탑 클리어런스 볼륨이 변하게 되어 그 클리어런스 볼륨을 일정하게 제어하기 어려운 문제점 있다. 따라서 본 발명은 리니어 컴프레샤의 피스톤과 배출밸브의 충돌여부를 체크하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 충돌하지 않으면 리니어 컴프레샤로 공급되는 전압을 증가시키는 제2단계와, 상기 제1단계에서 충돌시 그 순간의 스트로크 피크가 최대일 경우 기준 스트로크 피크로 설정하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 설정된 기준 스트로크 피크에 따른 탑 클리어런스 볼륨(TCV) 지령치를 결정하고, 스트로크 지령치를 계산하는 제4단계와, 현재 스트로크 피크를 읽어들여 상기 제4단계에서 계산한 스트로크 지령치와 비교하는 제5단계와, 상기에서 비교한 차에 따라 리니어 컴프레샤로 공급되는 전압을 증가 또는 감소시키는 제6단계로 동작을 일정주가 마다 반복하여 동작시킴으로써, 탑 클리어런스 볼륨을 일정하게 제어하도록 한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling the top clearance volume of a linear compressor using a collision sensor. In the related art, the actual stroke is changed according to the suction / discharge pressure and the temperature change, and accordingly, the top clearance volume is changed so that the clearance volume is constant. There is a problem that is difficult to control. Therefore, the present invention provides a first step of checking whether the piston and the discharge valve of the linear compressor collide with each other, a second step of increasing the voltage supplied to the linear compressor if it does not collide in the first step, and the collision in the first step. A third step of setting the reference stroke peak when the stroke peak at the instant of time is the maximum; and a fourth step of determining the top clearance volume (TCV) command value according to the reference stroke peak set in the third step, and calculating the stroke command value. And the fifth step of reading the current stroke peak and comparing it with the stroke command value calculated in the fourth step, and the sixth step of increasing or decreasing the voltage supplied to the linear compressor according to the difference compared with the above. By repeating the operation every predetermined week, the top clearance volume is controlled constantly.

Description

충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어장치 및 방법Top Clearance Volume Control Device and Method of Linear Compressor Using Collision Sensor

본 발명은 클리어런스 볼륨(Clearance Volume)을 일정하게 제어하기 위한 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 리니어 컴프레샤의 피스톤과 토출밸브의 충돌시점을 검출하여 제어의 기준점으로 삼고, 이 기준점에 근거하여 클리어런스 볼륨을 일정하게 제어하도록 한 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for controlling a top clearance volume of a linear compressor using a collision sensor for controlling the clearance volume uniformly. In particular, a reference point of control is provided by detecting a collision point of a piston and a discharge valve of a linear compressor. The present invention relates to a top clearance volume control device and a method of a linear compressor using a collision sensor that constantly controls the clearance volume based on this reference point.

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.1 is a block diagram of a stroke control apparatus of a conventional linear compressor. As shown in FIG. 1, a linear compressor (L.COMP) for adjusting a cooling force by varying a stroke by vertical movement of a piston, and an AC according to a switching signal. An electric circuit unit 10 for controlling a power applied to the linear compressor L.COMP by intermitting a power supply, a current detection unit 20 for detecting a current applied to the linear compressor L.COMP, and the current Of the current differentiator 30 for differentiating the current detected by the detector 20, the voltage detector 40 for detecting the voltage between both ends of the linear compressor L.COMP, and the linear compressor L.COMP. A speed calculator 50 for calculating the speed by receiving the voltage between the two ends, the detected current and the current differential value, and a stroke system for calculating the stroke from the speed calculated above and outputting the calculated stroke The stroke 60 is similar to the stroke peak detection unit 70 that detects the peak value of the stroke calculated by the stroke calculation unit 60, and the stroke peak value detected by the stroke peak detection unit 70 and the stroke command value. It consists of a microcomputer 80 for supplying a switching signal for controlling the point to the switch of the electrical circuit section 10.

이와같이 구성된 종래기술에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the prior art configured as described above in detail.

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.When the 220V power supply voltage is supplied from the power supply voltage terminal, the power supply voltage is supplied to the linear compressor (L.COMP) through the current sensing resistor (R), the switch element (SW), and the capacitor (C) of the electric circuit unit 10. Supplied.

이에따라 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 전류가 흐르게 된다.Accordingly, a current flows in the linear compressor L.COMP.

그러면 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 피스톤이 왕복 운동을 행하는데, 상기 피스톤의 왕복 행정거리가 스트로크이며, 이 스트로크를 가변시켜 냉력을 가변시킨다.Then, the piston of the linear compressor L.COMP performs a reciprocating motion. The reciprocating stroke distance of the piston is a stroke, and the stroke is varied to vary the cooling force.

즉, 냉장고 또는 에어컨의 냉력을 조절한다.That is, to adjust the cold power of the refrigerator or air conditioner.

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 제공한다.At this time, the current detection unit 20 detects the current supplied to the linear compressor (L.COMP) through the current sensing resistor (R) and provides it to the current differentiator 30 and the speed calculation unit 50, respectively.

그러면 상기 전류 미분기(30)는 검출된 전류에 대하여 미분동작을 행하여 전류 미분치를 구한다.Then, the current differentiator 30 performs a differential operation on the detected current to obtain a current differential value.

그리고 전압 검출부(40)는 리니어 컴프레샤(L.COMP) 구동시 양단간의 전압을 검출한다.The voltage detector 40 detects a voltage between both ends when driving the linear compressor (L.COMP).

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.Accordingly, the speed calculator 50 receives the current and voltage obtained by the current and voltage detectors 20 and 40 and the current derivatives obtained by the current differentiator 30, respectively, and calculates the speed υ as follows.

여기서 α는 전기적인 힘을 기계적인 힘으로 바꾸는 상수값이고, VM 은 는 리니어 컴프레샤의 양단간의 전압, Rac 는 압축기내 동체저항, i : 유입전류이다.Where α is a constant value that converts an electrical force into a mechanical force, V M Is the voltage between both ends of the linear compressor, R ac Is the body resistance in the compressor, i: inrush current.

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.When the speed calculation unit 50 obtains the speed υ as in Equation (1) and provides it to the stroke calculation unit 60, the stroke calculation unit 60 calculates the speed calculation unit 60. Takes the speed υ and integrates the stroke ( x Find)).

즉, In other words,

이렇게 속도값을 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.The stroke obtained by integrating the velocity values x ) Is provided to the stroke peak detection unit 60, the stroke peak detection unit 60 receives the stroke calculated by the stroke calculation unit 60, obtains the peak value of the stroke, and provides it to the microcomputer 80.

그러면 상기 마이크로 컴퓨터(80)는 스트로크 상사점 제어 알고리즘을 이용하여 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)의 턴온시간과 턴오프시간을 조절하여 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 인가되는 전압을 조정한다.Then, the microcomputer 80 adjusts the voltage applied to the linear compressor L.COMP by adjusting the turn-on time and the turn-off time of the switch element SW of the electric circuit unit 10 using a stroke top dead center control algorithm. do.

즉, 상기 스트로크 피크 검출부(70)에서 검출한 스트로크 피크치가 입력되면, 마이크로 컴퓨터(80)는 스트로크 지령치와 비교한다.That is, when the stroke peak value detected by the said stroke peak detection part 70 is input, the microcomputer 80 compares with a stroke command value.

비교 결과, 상기 스트로크 피크치가 스트로크 지령치보다 크면 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)의 턴온시간을 줄이기 위한 스위칭신호를 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)로 공급한다.As a result of comparison, when the stroke peak value is larger than the stroke command value, a switching signal for reducing the turn-on time of the switch element SW of the electric circuit unit 10 is supplied to the switch element SW of the electric circuit unit 10.

이에 상기 스위치소자(SW)는 턴오프되어 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 인가되는 전압을 차단한다.Accordingly, the switch device SW is turned off to cut off the voltage applied to the linear compressor L.COMP.

이렇게 하여 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 속도를 감소시킨다.In this way, the speed of the linear compressor L.COMP is reduced.

반대로 상기 스트로크 피크치가 스트로크 지령치보다 작으면 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)의 턴온시간을 늘리기 위한 스위칭신호를 상기 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)로 출력한다.On the contrary, when the stroke peak value is smaller than the stroke command value, a switching signal for increasing the turn-on time of the switch element SW of the electric circuit unit 10 is output to the switch element SW of the electric circuit unit 10.

그러면 상기 스위치소자(SW)가 턴온되어 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 인가되는 전압을 증가시켜 컴프레샤의 속도를 상승시킨다.Then, the switch element SW is turned on to increase the voltage applied to the linear compressor L.COMP to increase the speed of the compressor.

이와같은 방법에 의해 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 제어하여 스트로크 상사점을 조절한다.In this way, the stroke top dead center is adjusted by controlling the voltage supplied to the linear compressor (L.COMP).

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서, 온도가 변할 경우 실제 스트로크가 변하여 클리런스 볼륨이 변하게 되고, 흡입 및 토출압 변화에 따라 중심위치가 변화하여 클리어런스 볼륨이 변하게 되는 문제점이 있고, 실제 스트로크가 일정할 경우 속도계산 및 스트로크 계산시 저항과 캐패시터값을 가지는데 이는 온도함수로서 온도가 변하면 계산되는 스트로크값이 변하고, 초기 편차에 의해 스트로크값이 변함에 따라 스트로크 편차가 존재하고 이에따라 클리어런스 볼륨 편차가 존재하여 클리어런스 볼륨을 일정하게 제어하기 어려운 문제점이 있다.However, in the prior art as described above, when the temperature is changed, the actual stroke is changed and the clearance volume is changed, and the clearance volume is changed by changing the center position according to the change of suction and discharge pressure, and the actual stroke is constant. In the case of speed calculation and stroke calculation, it has resistance and capacitor value. It is a temperature function, and when the temperature changes, the calculated stroke value changes, and as the stroke value changes due to the initial deviation, there exists a stroke deviation and accordingly a clearance volume deviation. There is a problem that it is difficult to constantly control the clearance volume.

따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 온도 및 압력변화에 따른 클리어런스 볼륨의 변화를 줄이도록 한 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the conventional problems as described above is to provide an apparatus and method for controlling the top clearance volume of a linear compressor using a collision sensor to reduce the change in clearance volume according to temperature and pressure changes.

본 발명의 다른 목적은 과도한 스트로크에 의한 토출밸브 파손을 방지하도록 한 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling a top clearance volume of a linear compressor using a collision sensor to prevent a discharge valve from being damaged by an excessive stroke.

본 발명의 또 다른 목적은 온도함수를 갖는 저항 및 캐패시터의 초기 편차에 관계없이 클리어런스 볼륨의 변화를 줄이도록 한 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling a top clearance volume of a linear compressor using a collision sensor to reduce a change in clearance volume regardless of an initial deviation of a resistor and a capacitor having a temperature function.

도 1은 종래 리니어 컴프레샤의 스트로크 제어장치에 대한 블록 구성도.1 is a block diagram of a stroke control device of a conventional linear compressor.

도 2는 본 발명 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어장치에 대한 블록 구성도.Figure 2 is a block diagram of a top clearance volume control device of a linear compressor using the present invention impact sensor.

도 3은 본 발명 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어방법에 대한 동작 흐름도.3 is a flowchart illustrating a method for controlling a top clearance volume of a linear compressor using the present invention.

도 4는 도 2에서, 리니어 컴프레샤의 구조도.4 is a structural diagram of a linear compressor in FIG. 2;

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***

10 : 전기회로부 20 : 전류 검출부10: electric circuit unit 20: current detection unit

30 : 전류 미분기 40 : 속도 계산부30: current differential 40: speed calculation unit

50 : 전압 검출부 60 : 스트로크 계산부50: voltage detector 60: stroke calculator

70 : 스트로크 피크 계산부 80 : 마이크로 컴퓨터70: stroke peak calculation unit 80: microcomputer

90 : 충돌센서 100 : 실린더90: collision sensor 100: cylinder

101 : 피스톤 102 : 토출밸브101: piston 102: discharge valve

103 : 헤드커버103: head cover

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 리니어 컴프레샤의 피스톤과 배출밸브의 충돌여부를 체크하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 충돌하지 않으면 리니어 컴프레샤로 공급되는 전압을 증가시키는 제2단계와, 상기 제1단계에서 충돌시 그 순간의 스트로크 피크가 최대일 경우 기준 스트로크 피크로 설정하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 설정된 기준 스트로크 피크에 따른 탑 클리어런스 볼륨(TCV) 지령치를 결정하고, 스트로크 지령치를 계산하는 제4단계와, 현재 스트로크 피크를 읽어들여 상기 제4단계에서 계산한 스트로크 지령치와 비교하는 제5단계와, 상기에서 비교한 차에 따라 리니어 컴프레샤로 공급되는 전압을 증가 또는 감소시키는 제6단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a first step of checking whether or not the collision of the piston and the discharge valve of the linear compressor, and the second step of increasing the voltage supplied to the linear compressor if the collision does not occur in the first step, and In the first step, when the stroke peak at the instant of the collision is the maximum, the third step of setting the reference stroke peak and the top clearance volume (TCV) command value according to the reference stroke peak set in the third step are determined, and the stroke command value is determined. A fourth step of calculating a; and a fifth step of reading a current stroke peak and comparing it with the stroke command value calculated in the fourth step; and a step of increasing or decreasing the voltage supplied to the linear compressor according to the difference as compared. It is characterized by consisting of six steps.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어장치에 대한 블록 구성도로서, 이에 도시한 바와같이, 피스톤의 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤(L.COMP)와, 스위치소자(SW)로 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 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 피스톤과 토출밸브가 충돌하는 시점을 감지하는 충돌센서(90)와, 상기 충돌센서(90)를 통해 피스톤과 토출밸브가 충돌하는 시점에 이르는 순간 상기 스트로크 피크 검출부(70)를 통해 감지한 스트로크 피크치와 제어하고자 하는 스트로크 지령치를 비교하여 탑 클리어런스 볼륨을 제어하도록 전압을 조정하여 출력하는 마이크로 컴퓨터(80)로 구성한다.FIG. 2 is a block diagram of a top clearance volume control device of a linear compressor using a collision sensor according to the present invention. As shown in FIG. 2, a linear compressor (L.COMP) for adjusting a cooling force by varying a stroke by a vertical movement of a piston is shown. And an electric circuit unit 10 for controlling an electric power applied to the linear compressor L.COMP by intermitting an AC power source with the switch element SW, and detecting a current applied to the linear compressor L.COMP. A current detector 20, a current differentiator 30 for differentiating the current detected by the current detector 20, a voltage detector 40 for detecting a voltage between both ends of the linear compressor L.COMP, A speed calculator 50 for calculating a speed by receiving a voltage between the two ends of the linear compressor (L.COMP), a detection current, and a current differential value, and calculating a stroke from the calculated speed and calculating the stroke The stroke calculation unit 60 for outputting the lock, the stroke peak detection unit 70 for detecting the peak value of the stroke calculated by the stroke calculation unit 60, the piston and the discharge valve of the linear compressor (L.COMP) The stroke peak value detected by the stroke peak detection unit 70 and the stroke to be controlled at the moment of reaching the point of collision between the collision sensor 90 and the piston and the discharge valve through the collision sensor 90 through the collision sensor 90. The microcomputer 80 compares the command value and adjusts and outputs the voltage to control the top clearance volume.

또한 도 3은 본 발명 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어방법에 대한 동작 흐름도로서, 이에 도시한 바와같이, 리니어 컴프레샤의 피스톤과 배출밸브의 충돌여부를 체크하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 충돌하지 않으면 리니어 컴프레샤로 공급되는 전압을 증가시키는 제2단계와, 상기 제1단계에서 충돌시 그 순간의 스트로크 피크가 최대일 경우 기준 스트로크 피크로 설정하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 설정된 기준 스트로크 피크에 따른 탑 클리어런스 볼륨(TCV) 지령치를 결정하고, 스트로크 지령치를 계산하는 제4단계와, 현재 스트로크 피크를 읽어들여 상기 제4단계에서 계산한 스트로크 지령치와 비교하는 제5단계와, 상기에서 비교한 차에 따라 리니어 컴프레샤로 공급되는 전압을 증가 또는 감소시키는 제6단계로 이루어진다.3 is a flowchart illustrating a method for controlling a top clearance volume of a linear compressor using the collision sensor of the present invention. As shown in FIG. 3, a first step of checking whether a piston and a discharge valve of the linear compressor collide with each other, and A second step of increasing the voltage supplied to the linear compressor if the collision does not occur in the first step; a third step of setting the reference stroke peak when the stroke peak at the instant of the collision in the first step is maximum; and the third step. A fourth step of determining a top clearance volume (TCV) command value according to the reference stroke peak set in the step, calculating a stroke command value, and a fifth step of reading a current stroke peak and comparing it with the stroke command value calculated in the fourth step. And a sixth step of increasing or decreasing the voltage supplied to the linear compressor according to the difference compared with the above. Is done.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in detail as follows.

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.When the 220V power supply voltage is supplied from the power supply voltage terminal, the power supply voltage is supplied to the linear compressor (L.COMP) through the current sensing resistor (R), the switch element (SW), and the capacitor (C) of the electric circuit unit 10. Supplied.

이에따라 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 전류가 흐르게 된다.Accordingly, a current flows in the linear compressor L.COMP.

그러면 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 피스톤이 왕복 운동을 행하는데, 상기 피스톤의 왕복 행정거리가 스트로크이며, 이 스트로크를 가변시켜 냉력을 가변시킨다.Then, the piston of the linear compressor L.COMP performs a reciprocating motion. The reciprocating stroke distance of the piston is a stroke, and the stroke is varied to vary the cooling force.

즉, 냉장고 또는 에어컨의 냉력을 조절한다.That is, to adjust the cold power of the refrigerator or air conditioner.

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 제공한다.At this time, the current detection unit 20 detects the current supplied to the linear compressor (L.COMP) through the current sensing resistor (R) and provides it to the current differentiator 30 and the speed calculation unit 50, respectively.

그러면 상기 전류 미분기(30)는 검출된 전류에 대하여 미분동작을 행하여 전류 미분치를 구한다.Then, the current differentiator 30 performs a differential operation on the detected current to obtain a current differential value.

그리고 전압 검출부(40)는 리니어 컴프레샤(L.COMP) 구동시 양단간의 전압을 검출한다.The voltage detector 40 detects a voltage between both ends when driving the linear compressor (L.COMP).

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.Accordingly, the speed calculator 50 receives the current and voltage obtained by the current and voltage detectors 20 and 40 and the current derivatives obtained by the current differentiator 30, respectively, and calculates the speed υ as follows.

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.When the speed calculation unit 50 obtains the speed υ as in Equation (1) and provides it to the stroke calculation unit 60, the stroke calculation unit 60 calculates the speed calculation unit 60. Takes the speed υ and integrates the stroke ( x Find)).

즉, In other words,

이렇게 속도값을 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.The stroke obtained by integrating the velocity values x ) Is provided to the stroke peak detection unit 60, the stroke peak detection unit 60 receives the stroke calculated by the stroke calculation unit 60, obtains the peak value of the stroke, and provides it to the microcomputer 80.

그러면 상기 마이크로 컴퓨터(80)는 스트로크 상사점 제어 알고리즘을 이용하여 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)의 턴온시간과 턴오프시간을 조절하여 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 인가되는 전압을 조정한다.Then, the microcomputer 80 adjusts the voltage applied to the linear compressor L.COMP by adjusting the turn-on time and the turn-off time of the switch element SW of the electric circuit unit 10 using a stroke top dead center control algorithm. do.

본 발명에서는 탑 클리어런스 볼륨(TCV)을 일정하게 제어하기 위한 것으로, 도 4에서와 같은 구조를 갖는 리니어 컴프레샤의 실린더(100)와 토출밸브(102)를 절연시킨 후 피스톤(101)과 토출밸브(또는 헤드커버(103))(102)에서 선을 뽑아낸 후 피스톤과 토출밸브가 충돌하면 온(ON), 충돌하지 않으면 오프(OFF)되는 스위치센서(90)를 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 부착한다.In the present invention, the top clearance volume (TCV) to control the constant, and insulates the cylinder 100 and the discharge valve 102 of the linear compressor having a structure as shown in Figure 4 after the piston 101 and the discharge valve ( Alternatively, after the wires are extracted from the head covers 103 and 102, the switch sensor 90, which is ON when the piston and the discharge valve collide, and which is OFF when not collided, is transferred to the linear compressor L.COMP. Attach.

이때 마이크로 컴퓨터(80)는 상기에서와 같은 방법으로 부착된 충돌센서(90)로 부터 전달되는 신호를 읽어들인다.At this time, the microcomputer 80 reads a signal transmitted from the collision sensor 90 attached in the same manner as above.

여기서 충돌센서(90)는 도 4에서와 같이 피스톤(101)과 토출밸브(102)가 충돌할 경우 신호(A) "1", 비충돌시 신호(A) "0"을 마이크로 컴퓨터(80)로 제공한다.Wherein the collision sensor 90 as shown in Figure 4 when the piston 101 and the discharge valve 102 collides with the signal (A) "1", non-collision signal (A) "0" when the microcomputer 80 To provide.

상기 마이크로 컴퓨터(80)는 충돌센서(90)에서 읽어들인 신호(A)를 체크한다.(S21)The microcomputer 80 checks the signal A read from the collision sensor 90 (S21).

상기에서 읽어들인 신호(A)가 "0"인 경우, 이는 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 피스톤과 토출밸브가 충돌하지 않은 상태이므로 계속해서 입력전압을 증가시키도록 하고(S22), 신호(A)가 "1"인 경우 피스톤과 토출밸브가 충돌한 상태이므로 이때 스트로크 피크 검출부(70)로 부터 스트로크 피크치를 받아들인다.When the signal A read above is "0", this means that the piston and the discharge valve of the linear compressor L.COMP do not collide, so that the input voltage is continuously increased (S22), and the signal A Is 1, the piston and the discharge valve are in a collision state, and at this time, the stroke peak value is received from the stroke peak detection unit 70.

이렇게 받아들인 스트로크 피크치가 이전값보다 크면 이를 기준 스트로크 피크치로 하여 저장하고, 이전값보다 크지 않으면 그대로 버린다.(S23)If the accepted stroke peak value is larger than the previous value, it is stored as the reference stroke peak value, and if it is not larger than the previous value, it is discarded as it is (S23).

이때 제어하고자 하는 탑 클리어런스 볼륨을 결정하면, 이 결정된 탑 클리어런스 볼륨(TCV)으로 부터 스트로크 지령치를 계산한다.At this time, when the top clearance volume to be controlled is determined, the stroke command value is calculated from the determined top clearance volume TCV.

이렇게 계산된 스트로크를 스트로크 지령치로 하여 상기 마이크로 컴퓨터(80)로 제공한다.(S24)The stroke thus calculated is provided as the stroke command value to the microcomputer 80. (S24)

스트로크 지령치 = 기준 스트로크 피크 - 탑 클리어런스 볼륨(TCV) 지령치Stroke Setpoint = Reference Stroke Peak-Top Clearance Volume (TCV) Setpoint

이렇게 계산이 끝나면 상기 마이크로 컴퓨터(80)는 현재 스트로크 피크치를 읽어들인 후 S24단계에서 계산한 스트로크 지령치와 비교한다.(S25)After the calculation is completed, the microcomputer 80 reads the current stroke peak value and compares it with the stroke command value calculated in step S24.

비교 결과, 기준 스트로크가 스트로크 지령치보다 크면 속도를 줄이기 위하여 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 줄여야 한다.As a result of the comparison, when the reference stroke is larger than the stroke command value, the voltage supplied to the linear compressor L.COMP must be reduced to reduce the speed.

따라서 마이크로 컴퓨터(80)는 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)의 온 타임을 줄이기 위한 신호를 출력한다.Therefore, the microcomputer 80 outputs a signal for reducing the on time of the switch element SW of the electric circuit unit 10.

그리고, 상기 기준 스트로크가 스트로크 지령치보다 낮으면 속도를 상승시키기 위하여 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 높여야 한다.If the reference stroke is lower than the stroke command value, the voltage supplied to the linear compressor L.COMP must be increased to increase the speed.

따라서 상기 마이크로 컴퓨터(80)는 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)의 온 타임을 늘리기 위한 신호를 출력한다.Therefore, the microcomputer 80 outputs a signal for increasing the on time of the switch element SW of the electric circuit unit 10.

이와같은 방법으로 기준 스트로크와 스트로크 지령치가 같아지도록 제어한다.In this way, the control is made such that the reference stroke and the stroke command value are the same.

이상에서와 같은 동작을 반복하여 온도변화나 흡입 및 토출압 변화에 관계없이 탑 클리어런스 볼륨을 일정하게 제어할 수 있고, 또한 스트로크 계산부 및 스트로크 피크 검출부를 구성하는 저항과 캐패시터 자체가 가지고 있는 초기 편차에 관계없이 탑 클리어런스 볼륨을 일정하게 제어할 수 있게 된다.By repeating the above operation, the top clearance volume can be constantly controlled regardless of the temperature change or the suction and discharge pressure changes, and the initial deviation of the resistor and the capacitor itself that constitute the stroke calculation unit and the stroke peak detection unit. Regardless, the top clearance volume can be controlled constantly.

그리고 토출밸브와 피스톤이 충돌하는 시점을 알 수 있으므로, 이 충돌모드를 회피하도록 제어하게 되면 소음에 유리하다.In addition, since the timing at which the discharge valve and the piston collide with each other is known, it is advantageous to the noise to control to avoid the collision mode.

따라서, 본 발명은 리니어 컴프레샤의 피스톤과 토출밸브의 충돌시점을 검출하여 이를 기준으로 삼고, 제어하고 하는 클리어런스 볼륨을 결정하여 리니어 컴프레샤로 공급되는 전압을 제어하여 탑 클리어런스 볼륨을 일정하게 제어할 수 있도록 한 효과가 있다.Accordingly, the present invention detects the collision time between the piston and the discharge valve of the linear compressor, and determines the clearance volume to be controlled to control the voltage supplied to the linear compressor to control the top clearance volume constantly. There is one effect.

Claims (7)

입력되는 교류전우너을 스위치소자로 단속시켜 리니어 컴프레샤로 인가되는 전력을 통제하는 전기회로부(10)와, 상기 리니어 컴프레샤에 인가되는 전류 및 전압을 검출하는 전류/전압 검출부(20)(40)와, 상기 전류 검출부(20)를 통해 검출한 전류를 미분하는 전류 미분기(30)와, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 양단간의 전압과, 검출전류 및 전류미분치를 입력받아 속도를 계산하는 속도 계산부(50)와, 상기에서 계산된 속도로 부터 스크로크치를 계산하고 그 계산된 스트로크를 출력하는 스트로크 계산부(60)와, 상기 스트로크 계산부(60)에서 계산된 스트로크의 피크치를 검출하는 스트로크 피크 검출부(70)로 구성된 스트로크 제어장치에 있어서, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 피스톤과 토출밸브가 충돌하는 시점을 감지하는 충돌센서(90)와, 상기 충돌센서(90)를 통해 피스톤과 토출밸브가 충돌하는 시점에 이르는 순간 상기 스트로크 피크 검출부(70)를 통해 감지한 스트로크 피크와 제어하고자 하는 클리어런스 볼륨에 대응하는 스트로크 지령치를 비교하고 그에따라 클리어런스 볼륨을 제어하도록 전압을 조정하여 출력하는 마이크로 컴퓨터(80)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어장치.An electric circuit unit 10 for controlling an electric power applied to the linear compressor by intermitting an AC converter to be input to a switch element, and a current / voltage detection unit 20 and 40 for detecting current and voltage applied to the linear compressor; A speed calculator for calculating a speed by receiving a current differential 30 for differentiating the current detected by the current detector 20, a voltage between both ends of the linear compressor L.COMP, a detection current, and a current differential value. 50, a stroke calculation unit 60 for calculating the stroke value from the speed calculated above, and outputting the calculated stroke, and a stroke peak for detecting the peak value of the stroke calculated by the stroke calculation unit 60; In the stroke control device composed of the detection unit 70, the collision sensor 90 for detecting the point of time when the piston of the linear compressor (L.COMP) and the discharge valve collides, and the collision sensor 90 By comparing the stroke peak value detected by the stroke peak detection unit 70 with the stroke command value corresponding to the clearance volume to be controlled, the voltage is adjusted to control the clearance volume accordingly. Top clearance volume control device for a linear compressor using a collision sensor, characterized in that it further comprises a microcomputer to output. 제1항에 있어서, 충돌센서는 리니어 컴프레샤의 피스톤과 토출밸브 충돌시 온(ON), 충돌하지 않으면 오프(OFF)되도록 설계한 것을 특징으로 하는 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어장치.The apparatus of claim 1, wherein the impact sensor is designed to be turned on when the piston of the linear compressor and the discharge valve collide with each other, and to be turned off when the collision sensor does not collide. 제1항 또는 제2항에 있어서, 충돌센서는 스위치 센서를 이용한 것을 특징으로 하는 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어장치.The top clearance volume control device of a linear compressor using a collision sensor according to claim 1 or 2, wherein the collision sensor uses a switch sensor. 리니어 컴프레샤의 피스톤과 배출밸브의 충돌여부를 체크하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 충돌하지 않으면 리니어 컴프레샤로 공급되는 전압을 증가시키는 제2단계와, 상기 제1단계에서 충돌시 그 순간의 스트로크 피크가 최대일 경우 기준 스트로크 피크로 설정하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 설정된 기준 스트로크 피크에 따른 탑 클리어런스 볼륨(TCV) 지령치를 결정하고, 스트로크 지령치를 계산하는 제4단계와, 현재 스트로크 피크를 읽어들여 상기 제4단계에서 계산한 스트로크 지령치와 비교하는 제5단계와, 상기에서 비교한 차에 따라 리니어 컴프레샤로 공급되는 전압을 증가 또는 감소시키는 제6단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어방법.A first step of checking whether the piston of the linear compressor collides with the discharge valve; a second step of increasing the voltage supplied to the linear compressor if it does not collide in the first step; A third step of setting a reference stroke peak when the stroke peak is maximum, a fourth step of determining a top clearance volume (TCV) command value according to the reference stroke peak set in the third step, calculating a stroke command value, and present And a fifth step of reading the stroke peak and comparing it with the stroke command value calculated in the fourth step, and a sixth step of increasing or decreasing the voltage supplied to the linear compressor according to the difference compared with the above. Top clearance volume control method of linear compressor using sensor. 제4항에 있어서, 제6단계에서 전압 공급 후 현재 스트로크 피크치를 읽어들이고, 이 스트로크 피크치와 충돌시 기준 스트로크를 이용하여 탑 클리어런스 볼륨(TCV)으로 환산하여 원하는 클리어런스 볼륨으로 제어되고 있는지를 확인하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어방법.The method according to claim 4, wherein the current stroke peak value is read after supplying the voltage in the sixth step, and when it collides with the stroke peak value, the reference stroke is converted into a top clearance volume (TCV) to confirm whether the desired clearance volume is controlled. Top clearance volume control method of a linear compressor using a collision sensor, characterized in that further comprising the step. 제5항에 있어서, 탑 클리어런스 볼륨 지령치(TCV)는 다음과 같은 식으로 근사화한 것을 특징으로 하는 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어방법.The method of controlling the top clearance volume of a linear compressor using a collision sensor according to claim 5, wherein the top clearance volume command value (TCV) is approximated as follows. TCV = 상수 * (충돌시 스트로크 피크 - 운전중 스트로크 피크)/(충돌시 스트로크 피크)TCV = Constant * (Stroke Peak in Crash-Stroke Peak in Operation) / (Stroke Peak in Crash) 제4항에 있어서, 제3단계에서 기준 스트로크 피크의 설정은 일정주기마다 반복하여 갱신하도록 한 것을 특징으로 하는 충돌센서를 이용한 리니어 컴프레샤의 탑 클리어런스 볼륨 제어방법.5. The method of controlling the top clearance volume of a linear compressor using a collision sensor according to claim 4, wherein the setting of the reference stroke peak is repeatedly updated at predetermined intervals in the third step.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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