KR100273457B1

KR100273457B1 - 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어에 의한 클리어런스 볼륨조절장치

Info

Publication number: KR100273457B1
Application number: KR1019980055700A
Authority: KR
Inventors: 유재유; 양순배
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR20000040148A

Abstract

본 발명은 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어에 의한 클리어런스 볼륨 조절장치에 관한 것으로, 종래에는 스트로크를 하드웨어적으로 계산하고자 할 경우 많은 저항과 캐패시터를 필요로 하는데, 상기 저항과 캐패시터는 초기 편차를 가지고 있을 뿐만아니라 온도함수로서 온도변화시 변화하게 되어 구동 편차를 가짐에 따라 스트로크가 변하게 되고, 회로구현시 많은 저항과 캐패시터로 인하여 가격이 상승하게 되는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명은 리니어 컴프레샤 제어장치에 있어서, 상기 리니어 컴프레샤에 부착되어 그 내부의 피스톤과 토출밸브의 충돌여부를 감지하고 그에따른 주파수를 출력하는 녹센서(80)와, 상기 충돌센서로 부터 출력되는 주파수를 하이패스 필터링하는 하이패스필터(90)와, 상기 하이패스 필터링된 주파수를 다시 정류시키는 정류기(100)와, 상기 정류기를 통한 주파수의 피크치를 검출하는 피크 검출부(101)와, 상기 피크 검출부를 통해 검출한 주파수의 피크치에 따라 현재속도의 피크치 또는 속도지령치로 탑 클리어런스 볼륨을 제어하는 마이크로 컴퓨터(70)를 더 포함하여 구성하여, 속도 센서리스 제어로 탑 클리어런스 볼륨을 일정하게 제어하도록 한 것이다.

Description

리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어에 의한 클리어런스 볼륨 조절장치

본 발명은 클리어런스 볼륨을 속도 센서리스 제어로 일정하게 유지하도록 한 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어장치에 관한 것으로, 특히 리니어 컴프레샤의 피스톤과 토출밸브의 충돌시점을 검출하여 이를 기준으로 삼고, 이 기준의 속도와 제어하고 하는 클리어런스 볼륨에 대응하는 속도 지령치와 비교하여 두 속도가 같아지도록 함으로써, 클리어런스 볼륨을 일정하게 제어할 수 있는 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어장치에 관한 것이다.

도 1은 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어장치에 대한 블록 구성도로서, 이에 도시된 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 속도의 피크치를 검출하는 속도피크 검출부(60)와, 상기에서 검출된 속도 피크치와 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(70)로 구성한다.

이와같이 구성된 종래기술에 대하여 살펴보면 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,

V_M

은 는 리니어 컴프레샤의 양단간의 전압,

R_ac

는 압축기내 동체저항, i : 유입전류,

L

: 리액턴스이다.

상기 속도 계산부(50)에서 상기 식(1)에서와 같이 속도(υ)를 구하여 속도피크 검출부(60)로 출력한다.

이에 상기 속도피크 검출부(60)는 상기 속도 계산부(50)에서 계산된 속도의 피크치를 검출하여 마이크로 컴퓨터(70)로 공급한다.

그러면 상기 마이크로 컴퓨터(70)는 속도피크 검출부(60)에서 검출된 속도 피크치와 속도 지령치를 비교한다.

비교 결과, 상기 현재속도의 피크치가 속도 지령치보다 크면, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 줄이기 위하여 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)를 오프시키기 위한 스위칭신호를 출력한다.

따라서 상기 스위치소자(SW)가 오프되어 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 줄인다.

그리고, 현재의 속도가 속도 지령치보다 작으면 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 상승시키기 위하여 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)를 온시키기 위한 스위칭신호를 출력한다.

따라서 상기 스위치소자(SW)가 온되어 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 상승시킨다.

결국, 현재 속도가 속도 지령치를 추종하도록 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 공급되는 전압을 조정하여 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 속도를 제어한다.

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서, 스트로크를 하드웨어적으로 계산하고자 할 경우 많은 저항과 캐패시터를 필요로 하는데, 상기 저항과 캐패시터는 초기 편차를 가지고 있을 뿐만아니라 온도함수로서 온도변화시 변화하게 되어 구동 편차를 가짐에 따라 스트로크가 변하게 되고, 회로구현시 많은 저항과 캐패시터로 인하여 가격이 상승하게 되는 원인이 되었다.

따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 리니어 컴프레샤의 피스톤과 토출밸브 충돌시 발생하는 고주파 성분을 이용하여 충돌여부를 판단하고, 충돌시 현재속도 피크치와 속도지령치를 비교하여 속도 제어를 행하도록 함으로써, 온도, 압력, 구동 편차에 의한 속도계산 오차를 보상하도록 한 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어에 의한 클리어런스 볼륨 조절장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 충돌여부에 따라 탑 클리어런스 볼륨을 조정하여 소음을 줄일 수 있도록 한 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어에 의한 클리어런스 볼륨 조절장치 및 방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어장치에 대한 블록 구성도.

도 2는 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어에 의한 클리어런스 볼륨 조절장치에 대한 블록 구성도.

도 3은 도 2에서, 속도 센서리스 제어에 의한 클리어런스 볼륨 조절방법에 대한 동작 흐름도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

10 : 전기회로부 20 : 전류 검출부

30 : 전류 미분기 40 : 전압 검출부

50 : 속도 계산부 60 : 속도피크 검출부

70 : 마이크로 컴퓨터 80 : 녹 센서

90 : 하이패스필터 100 : 정류기

101 : 피크 검출부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 리니어 컴프레샤로 공급되는 전류 및 전압을 검출하는 전류/전압 검출부와, 상기에서 검출한 전류를 미분한 전류 미분치를 출력하는 전류 미분기와, 상기 전류/전압 및 전류 미분치를 이용하여 속도를 계산하는 속도 계산부와, 상기에서 계산된 속도의 피크치를 검출하고 그에따라 리니어 컴프레샤의 속도를 제어하는 속도피크 검출부로 구성된 리니어 컴프레샤 제어장치에 있어서, 상기 리니어 컴프레샤에 부착되어 그 내부의 피스톤과 토출밸브의 충돌여부를 감지하고 그에따른 주파수를 출력하는 녹센서와, 상기 녹센서로 부터 출력되는 주파수를 하이패스 필터링하는 하이패스필터와, 상기 하이패스 필터링된 주파수를 다시 정류시키는 정류기와, 상기 정류기를 통한 주파수의 피크치를 검출하는 피크 검출부와, 상기 피크 검출부를 통해 검출한 주파수의 피크치에 따라 현재속도의 피크치 또는 속도지령치로 리니어 컴프레샤의 속도를 제어하는 마이크로 컴퓨터를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어에 의한 클리어런스 볼륨 조정장치에 대한 블록 구성도로서, 이에 도시한 바와같이, 리니어 컴프레샤의 속도를 제어하는 리니어 컴프레샤 제어장치에 있어서, 리니어 컴프레샤에 부착되어 그 내부의 피스톤과 토출밸브의 충돌여부를 감지하고 그에따른 주파수를 출력하는 녹센서(80)와, 상기 녹센서(80)로 부터 출력되는 주파수를 하이패스 필터링하는 하이패스필터(90)와, 상기 하이패스 필터링된 주파수를 다시 정류시키는 정류기(100)와, 상기 정류기(100)를 통한 주파수의 피크치를 검출하는 피크 검출부(101)와, 상기 피크 검출부(101)를 통해 검출한 주파수의 피크치에 따라 현재속도의 피크치 또는 속도지령치로 리니어 컴프레샤의 속도를 제어하는 마이크로 컴퓨터(70)로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

리니어 컴프레샤(L.COMP)가 동작하는 과정을 동일하고, 본 발명에서는 충돌센서를 리니어 컴프레샤의 헤드커버나 그 주위에 부착하여 피스톤과 토출밸브의 충돌여부를 감지하고, 그에따른 주파수를 출력한다.

상기 충돌센서로는 녹 센서(Knock sensor)를 사용한다.

그리고, 상기 녹 센서는 리니어 컴프레샤의 피스톤과 토출밸브가 충돌하지 않는 비충돌상태에서는 컴프레샤 자체의 진동주파수 성분만 발생시키고, 상기 피스톤과 토출밸브가 충돌하는 충돌상태에서는 고주파수 성분의 신호를 발생시킨다.

이렇게 리니어 컴프레샤의 피스톤과 토출밸브의 충돌여부에 따라 도 2에 도시한 녹센서(80)에서 주파수를 발생시키면, 그 주파수를 하이패스필터(90)에서 입력받아 하이패스 필터링을 수행한다.

가령 비충돌시 녹센서(80)에서 컴프레샤 자체의 진동주파수 성분만 발생시킬 경우에는 하이패스필터(90)를 통하게 되면 진동주파수 성분을 모두 제거되고, 충돌시엔 상기 녹센서(80)에서 고주파수 성분을 발생시키므로 상기 하이패스필터(90)를 통하게 되면 고주파성분만 남게된다.

그리고 상기 하이패스필터(90)의 출력을 정류기(100)에서 정류하고, 다시 피크 검출부(101)에서 주파수의 피크치를 검출하여 마이크로 컴퓨터(70)로 제공한다.

그러면 상기 마이크로 컴퓨터(70)는 검출된 피크치가 있으면 충돌상태로, 검출된 피크치가 없으면 비충돌상태로 판단한다.(도 3에서 S10)

판단 결과, 비충돌상태이면 마이크로 컴퓨터(70)는 리니어 컴프레샤로 공급되는 입력전압을 상승시키기 위한 스위칭신호를 출력하여 리니어 컴프레샤의 속도를 증가시킨다.(S11)

그리고 충돌상태이면 마이크로 컴퓨터(70)는 속도피크 검출부(60)에서 검출한 속도 피크를 읽어들인다.

이렇게 읽어들인 속도 피크치가 한주기내에서 이전값보다 크면 현재 읽어들인 속도 피크를 기준속도 피크로 저장하고, 크지않으면 버린다.(S12)

이때 사용자가 제어하고자 하는 탑 클리어런스 볼륨(TCV)이 결정되면, 이 결정된 탑 클리어런스 볼륨으로 부터 속도지령치를 계산한다.

속도 지령치=(기준속도 피크 - 2π*운전주파수 * 탑 클리어런스 볼륨(TCV) 지령치)

이렇게 속도지령치 계산이 끝나면 마이크로 컴퓨터(80)는 속도피크 검출부(60)를 통해 현재속도 피크를 읽어들인 후 앞에서 계산한 속도지령치와 비교한다.

비교 결과, 현재속도 피크가 기준속도 지령치보다 크면 속도를 줄이기 위하여, 도 1에 도시한 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)의 온 타임을 감소시켜야 한다.

따라서 상기 마이크로 컴퓨터(80)는 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)의 온 타임을 감소시키기 위한 스위칭신호를 출력하여 리니어 컴프레샤로 공급되는 입력전압을 감소시킨다.(S14)

그리고, 상기 기준속도가 속도 지령치보다 낮으면 속도를 상승시키기 위하여, 상기 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)의 온 타임을 증가시켜야 한다.

따라서 상기 마이크로 컴퓨터(80)는 전기회로부(10)의 스위치소자(SW)의 온 타임을 증가시키기 위한 스위칭신호를 출력하여 리니어 컴프레샤로 공급되는 입력전압을 증가시킨다.(S15)

이와같은 방법으로 현재속도 피크와 속도 지령치가 같아지도록 제어하고, 이 속도 제어로서 클리어런스 볼륨을 일정하게 제어한다.

이상에서와 같은 동작을 반복하여 온도변화나 흡입 및 토출압 변화에 관계없이 탑 클리어런스 볼륨을 일정하게 제어할 수 있다.

그리고 토출밸브와 피스톤이 충돌하는 시점을 알 수 있으므로, 이 충돌모드를 회피하도록 제어하게 되면 소음에 유리하다.

그리고, 녹 센서는 취부가 간단하여 사용상 편의를 제공한다.

따라서, 본 발명은 리니어 컴프레샤의 피스톤과 토출밸브의 충돌시점을 검출하여 이를 기준으로 삼고, 이 기준의 속도와 제어하고 하는 클리어런스 볼륨에 대응하는 속도 지령치와 비교하여 두 속도가 같아지도록 함으로써, 탑 클리어런스 볼륨을 일정하게 제어할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims

입력되는 교류전원을 스위치소자로 단속시켜 리니어 컴프레샤(L.COMP)로 인가되는 전력을 통제하는 전기회로부와, 상기 리니어 컴프레샤에 인가되는 전류/전압을 검출하는 전류/전압 검출부와, 상기 검출 전류를 미분하는 전류 미분기와, 상기에서 검출한 전류/전압 및 전류미분치를 입력받아 속도를 계산하는 속도 계산부와, 상기에서 계산된 속도의 피크치를 검출하고 그에따라 리니어 컴프레샤의 속도를 제어하는 속도피크 검출부로 구성된 리니어 컴프레샤 제어장치에 있어서, 상기 리니어 컴프레샤에 부착되어 그 내부의 피스톤과 토출밸브의 충돌여부를 감지하고 그에따른 주파수를 출력하는 충돌센서와, 상기 충돌센서로 부터 출력되는 주파수를 하이패스 필터링하는 하이패스필터와, 상기 하이패스 필터링된 주파수를 다시 정류시키는 정류기와, 상기 정류기를 통한 주파수의 피크치를 검출하는 피크 검출부와, 상기 피크 검출부를 통해 검출한 주파수의 피크치에 따라 현재속도의 피크치 또는 속도지령치로 탑 클리어런스 볼륨을 제어하는 마이크로 컴퓨터를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어에 의한 클리어런스 볼륨 조절장치.
제1항에 있어서, 충돌센서는 녹센서를 이용한 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어에 의한 클리어런스 볼륨 조절장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 충돌센서는 리니어 컴프레샤의 헤드커버나 그 주위에 부착하도록 한 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 속도 센서리스 제어에 의한 클리어런스 볼륨 조절장치.