KR100345479B1 - 과부하 방지회로 및 방법 - Google Patents

과부하 방지회로 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 과부하 방지회로 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 과부하 보호회로에 의해 모터를 보호하는 경우, 인버터로 컴프레샤 모터를 구동하는 시스템에서는 냉장고의 모든 전원이 차단되어 냉장고가 일정시간 제어 불능의 상태가 되는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 컴프레샤 모터의 운전상태를 판단하는 제1단계와, 상기에서 운전상태를 기동초기로 판단하면 기동시 전류제한 레벨값을 출력하는 제2단계와, 상기 제1단계에서 운전상태를 기동 후 안정 운전상태로 판단하면 부하크기 또는 주위온도에 따라 모터 구동에 적절한 전류제한 레벨값을 출력하여 전류를 제한하도록 하는 제3단계로 동작하여, 전류의 양이 과도하게 되어 과부하 보호기(OLP)가 동작하여야 하는 상태가 되지 않도록 제어한 것이다.

Description

과부하 방지회로 및 방법{THE OVER LOAD PREVENTION CIRCUIT AND METHOD}
본 발명은 컴프레샤 속도를 제어하는 시스템에 있어서, 컴프레샤에 과부하가 걸릴 경우 과부하 보호기(OLP) 없이 안정적으로 구동될 수 있도록 한 과부하 방지회로 및 방법에 관한 것으로, 특히 구동 초기에서 기동을 위한 전류제한 레벨을 출력하고, 충분히 안정된 이후부터는 주위온도 또는 부하의 크기를 고려한 전류제한 레벨로 출력하여 전류 제한이 이루어질 수 있도록 한 과부하 방지회로 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 인버터 냉장고의 과부하 보호회로에 대한 블록 구성도로서, 이에 도시된 바와같이, 컴프레샤(COMP)에 부착되어, 상기 컴프레샤(COMP)의 온도가 높거나 지나치게 많은 전류가 흐를 경우 차단시켜 입력전원을 차단시키는 과부하 보호기(OLP:11)와, 상기 입력전원을 받아 인버터 냉장고에 필요로 하는 전압으로 변환시키고, 이 변환된 전압을 상기 컴프레샤 모터로 공급하는 인버터 냉장고 제어보드(12)로 구성된다.
이와같이 구성된 종래기술에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.
과부하 보호기(OLP:Over Load Protector)는 부착된 대상의 온도를 감지하고, 또 내부에서는 흐르는 전류에 의한 발열이 감지되어 모터를 보호해야 할 상태가 되면 전원을 차단하는 장치이다.
이렇게 동작하는 경우에 대하여 도 1에 의거하여 살펴보면, 외부로 부터 전원 공급시 그 전원은 과부하 보호기(11)를 거쳐 컴프레샤(COMP)로 전달된다.
이렇게 전원이 컴프레샤(COMP)로 전달될 때, 인버터 냉장고 제어보드(12)는 입력전원을 정류 및 평활시켜 직류전압으로 생성하고, 이 직류전압을 스위칭 소자를 이용하여 3상 교류전원으로 변환시켜 컴프레샤 모터로 제공하여 구동시킨다.
상기 컴프레샤 모터가 구동됨에 따라 컴프레샤(COMP)의 스트로크 또는 주파수를 가변시켜 인버터 냉장고의 냉력을 조절한다.
이러한 동작에 의해 컴프레샤(COMP)가 동작하여 인버터 냉장고의 냉력을 조절하다가, 상기 컴프레샤(COMP)의 온도가 높거나 지나치게 많은 전류가 흐를 경우 상기 과부하 보호기(11)가 동작하여 상기 컴프레샤(COMP)로 공급되는 전원을 차단시켜 전원이 전달되지 않도록 한다.
결국, 과부하 보호기(11)는 컴프레샤(COMP)에 과부하가 걸려 전류가 증가하게 되면 동작하여 입력전원을 차단시켜 컴프레샤 모터를 보호하게 된다.
그리고, 과부하가 걸릴 경우 전류를 제한하는 방법이 있는데, 이 경우 인버터에 사용되는 전력소자의 크기를 줄이기 위해 사용되는데 전류제한 크기가 도 2에 도시된 바와같이 기동시 필요한 전류의 크기에 제한하여 둔다.
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에 있어서, 컴프레샤 모터에 과부하가 걸릴 경우 입력전원을 모두 차단하기 때문에 냉장고 제어기의 전원이 모두 사라지게 되어 냉장고의 상태를 표시하기 위한 엘이디(LED)도 모두 오프상태가 되어 사용자가 고장이라고 오판할 수 있는 문제점이 있다.
그리고 과부하가 걸려 전류를 제한하는 경우, 이는 인버터에 사용되는 전력소자의 크기를 줄이기 위해 사용되는데 전류제한 크기가 기동시 필요한 전류의 크기에 고정되어 있는 문제점이 있다.
따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 전류 제한의 기능을 이용하여 모터의 전류를 크지 않게 제어함으로써, 과부하 보호기(OLP)없이 안정적으로 구동될 수 있도록 한 과부하 방지회로 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 기동 초기에는 기동이 잘되기 위한 전류제한 레벨로 출력하도록 한 과부하 방지회로 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기동 후 안정된 상태에 이르면 주위온도나 부하의 크기를 고려한 전류제한 레벨로 출력하여 모터의 전류를 제한함으로써, 과부하 보호기(OLP)가 동작하여야 하는 상태가 되지 않도록 제어하게 한 과부하 방지회로 및 방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래 인버터 냉장고의 과부하 보호회로도.
도 2는 과부하시 전류제한방법을 사용할 경우, 시간에 따른 전류제한 크기 파형도.
도 3은 본 발명 과부하 방지회로에 대한 블럭 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 전류 제한량의 크기 파형도.
도 5는 본 발명 과부하 방지방법에 대한 동작 흐름도.
***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****
100 : 마이크로 컴퓨터 200 : 디지탈/아날로그 변환기
300 : 비교기 400 : 게이트 신호 발생부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 시스템 기동시 기동초기 상태인지 안정 운전상태인지를 판단하고, 그 판단된 운전상태에 따른 전류제한 레벨값을 출력하는 마이크로 컴퓨터와, 상기 마이크로 컴퓨터에서 출력되는 전류제한 레벨값을 아날로그 값으로 변환시켜 출력하는 디지탈/아날로그 변환기와, 상기에서 출력되는 아날로그의 전류제한 레벨값과 컴프레샤 모터에 흐르는 검출전류를 비교하여 전류제한신호를 조절하는 비교기와, 상기 전류제한신호와 마이크로 컴퓨터에서 출력하는 스위치구동신호를 이용하여 제한된 전류가 흐를 수 있도록 하는 인버터의 게이트신호를 발생시키는 게이트 신호 발생부를 포함한 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 과부하 방지회로에 대한 블럭 구성도로서, 이에 도시한 바와같이, 시스템 기동시 기동초기 운전상태인지 안정 운전상태인지를 판단하고, 그 판단된 운전상태에 따른 디지탈의 전류제한 레벨값을 출력하고, 컴프레샤 모터를 구동하기 위한 스위치 구동신호를 발생시키는 마이크로 컴퓨터(100)와, 상기 마이크로 컴퓨터(100)에서 출력되는 디지탈의 전류제한 레벨값을 아날로그 값으로 변환시켜 출력하는 디지탈/아날로그 변환기(200)와, 상기 디지탈/아날로그 변환기(200)에서 출력되는 아날로그의 전류제한 레벨값과 컴프레샤 모터에 흐르는 검출전류를 비교하여 원하는 전류 제한량으로 조절할 수 있도록 하기 위한 전류제한신호를 출력하는 비교기(300)와, 상기 비교기(300)에서 출력되는 전류제한신호와 마이크로 컴퓨터(100)에서 출력하는 스위치 구동신호를 이용하여 제한된 전류가 흐를 수 있도록 하는 게이트신호를 생성하여 미도시된 인버터로 출력시키는 게이트 신호 발생부(400)를 포함한다.
도 5는 본 발명 과부하 방지방법에 대한 동작 흐름도로서, 이에 도시한 바와같이, 컴프레샤 모터의 운전상태를 판단하는 제1단계와, 상기에서 운전상태를 기동초기로 판단하면 기동시 전류제한 레벨값을 출력하는 제2단계와, 상기 제1단계에서 운전상태를 기동 후 안정 운전상태로 판단하면 모터 구동에 적절한 전류제한 레벨값을 출력하여 전류를 제한하도록 하는 제3단계로 이루어진다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
컴프레샤 속도를 가변속 제어를 행하는 인버터 냉장고와 같은 시스템에서, 전원을 컴프레샤 모터로 공급하여 기동시킨다.
이때 도 3의 마이크로 컴퓨터(100)는 컴프레샤 모터의 운전상태를 판단한다.
판단 결과, 기동 초기 운전상태이면 기동이 잘 되기 위해 필요한 전류 즉, 도 4에 도시한 기동시 필요전류값을 갖는 디지탈의 전류제한 레벨값을 디지탈/아날로그 변환기(200)로 출력한다.
그러면 상기 디지탈/아날로그 변환기(200)는 마이크로 컴퓨터(100)로 부터 제공받은 디지탈의 전류제한 레벨값을 아날로그의 전류제한 레벨값으로 변환시켜 비교기(300)의 한 입력단자로 제공한다.
이때 상기 비교기(300)의 다른 한 입력단자로는 컴프레샤 모터에 흐르는 검출전류가 제공된다.
이에따라 상기 비교기(300)는 아날로그의 전류제한 레벨값과 검출전류를 비교한다.
비교하여 검출전류가 도 4에 도시한 바와같이 기동시 필요전류만큼 흐를 수 있도록 전류제한신호를 게이트신호 발생부(400)로 출력시킨다.
그러면 상기 게이트신호 발생부(400)는 비교기(300)에서 제공하는 전류제한신호와 마이크로 컴퓨터(100)에서 제공하는 스위치 구동신호를 이용하여 제한된 전류가 흐를 수 있도록 하기 위한 게이트신호를 생성하여 미도시된 인버터로 출력한다.
따라서 상기 인버터의 스위칭소자들은 상기 게이트신호에 의해 턴온 또는 턴오프되어 컴프레샤 모터로 흐르는 전류를 제한한다.
이와같은 동작을 수초동안 반복한다.
상기 컴프레샤 모터를 기동시킨 후 수초가 흐르면 안정상태로 들어가게 된다.
이렇게 안정 운전구간으로 들어가면, 마이크로 컴퓨터(100)는 부하의 크기를 판단한다.
이후에, 상기에서 판단한 부하의 크기에 필요한 전류량을 계산하고, 이 계산된 전류량에 해당하는 디지탈의 전류제한 레벨값을 디지탈/아날로그 변환기(200)로 출력하여 전류가 제한될 수 있도록 한다.
그러면 상기 디지탈/아날로그 변환기(200)는 디지탈의 전류제한 레벨값을 아날로그의 전류제한 레벨값으로 변환시켜 비교기(300)로 제공한다.
이에상기 비교기(300)는 상기 아날로그의 전류제한 레벨값과 컴프레샤 모터의 검출전류를 비교하여 도 4에 도시한 전류제한 크기를 갖도록 하기위한 전류제한신호를 게이트신호 발생부(400)로 제공한다.
그러면 상기 게이트신호 발생부(400)는 비교기(300)에서 제공하는 전류제한신호와 마이크로 컴퓨터(100)에서 제공하는 스위치 구동신호를 이용하여 제한된 전류가 흐를 수 있도록 하기 위한 게이트신호를 생성하여 미도시된 인버터로 출력한다.
따라서 상기 인버터의 스위칭소자들은 상기 게이트신호에 의해 턴온 또는 턴오프되어 컴프레샤 모터로 흐르는 전류를 제한한다.
이와같이 기동초기와 기동 후 안정이 된 상태에서 전류의 양을 전류제한 레벨로 출력하여 전류를 제한함으로써, 전류의 양이 과도하게 되어 과부하 보호기(OLP)가 동작하여야 하는 상태가 되지 않도록 제어할 수 있다.
아울러 안정 운전상태에서 모터 부하크기에 따라 전류를 제한하기도 하고, 주위온도에 따라 전류를 제한하기도 한다.
결국, 전류의 양은 부하의 크기 또는 주위온도에 영향을 받을 수 있기때문에, 부하의 크기와 주위온도를 고려하여 전류 제한이 이루어지도록 한다.
지금까지 설명한 과정에 대하여 도 5에 도시한 동작 흐름도에 의해 다시한번 살펴보면, 컴프레샤 모터의 운전상태를 판단한다.(S11)
판단결과, 기동 초기로 판단되면 기동시 전류제한값을 디지탈/아날로그 변환기(200)로 출력하여 제한하도록 하고(S12), 기동초기가 아니고 안정 운전상태이면 부하 크기 또는 주위온도를 판단한다.(S13)
상기에서 부하 크기 또는 주위온도가 판단되면, 부하크기에 필요한 전류량 또는 주위온도에 따라 필요한 전류량을 계산한다.(S14)
이와같이 필요한 전류량의 계산이 끝나면, 이 계산된 전류량을 전류제한 레벨값으로 하여 디지탈/아날로그 변환기(200)로 출력하여 전류 제한이 이루어지도록 한다.(S15)
이상에서와 같은 동작을 행함으로써, 제어 불가능한 상황이 발생하지 않도록 하여 냉장고와 같은 시스템을 보다 안정적으로 제어할 수 있도록 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 기동 초기에는 기동이 용이하도록 전류제한 레벨값을 높이고, 안전운전 상태에서는 모터 구동에 적절한 전류제한 레벨값으로 모터의 전류를 제한하도록 하여, 전류의 양이 과도하게 되어 과부하 보호기(OLP)가 동작하여야 하는 상태가 되지 않도록 제어한 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 시스템 기동시 기동초기 운전상태인지 안정 운전상태인지를 판단하고, 그 판단된 운전상태에 따른 디지탈의 전류제한 레벨값을 출력하고, 컴프레샤 모터를 구동하기 위한 스위치 구동신호를 발생시키는 마이크로 컴퓨터(100)와, 상기 마이크로 컴퓨터(100)에서 출력되는 디지탈의 전류제한 레벨값을 아날로그 값으로 변환시켜 출력하는 디지탈/아날로그 변환기(200)와, 상기 디지탈/아날로그 변환기(200)에서 출력되는 아날로그의 전류제한 레벨값과 컴프레샤 모터에 흐르는 검출전류를 비교하여 원하는 전류 제한량으로 조절할 수 있도록 하기 위한 전류제한신호를 출력하는 비교기(300)와, 상기 비교기(300)에서 출력되는 전류제한신호와 마이크로 컴퓨터(100)에서 출력하는 스위치 구동신호를 이용하여 제한된 전류가 흐를 수 있도록 하는 인버터의 게이트신호를 발생시키는 게이트 신호 발생부(400)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 과부하 방지회로.
  2. 컴프레샤 모터의 운전상태를 판단하는 제1단계와, 상기에서 운전상태를 기동초기로 판단하면 기동시 전류제한 레벨값을 출력하는 제2단계와, 상기 제1단계에서 운전상태를 기동 후 안정 운전상태로 판단하면 모터의 부하크기 또는 주위온도에 따라 모터 구동에 적절한 전류제한 레벨값을 출력하여 전류를 제한하도록 하는 제3단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 과부하 방지방법.
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