KR100360445B1 - 압축기의 스트로크 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 압축기의 스트로크 제어장치는 압축기 구동시 압축기 내부의 왕복동작에 따른 스트로크(stroke) 또는 속도, 전류를 검출하는 검출부와, 상기 검출부를 통해 출력되는 스트로크 또는 속도와 전류 위상차를 비교 연산하여 현재값을 산출하는 연산부와, 상기 연산부에서 산출된 현재값을 기준으로 상기 스트로크 또는 속도의 떨림현상 측정을 통한 AD(auto detection)제어 및 스트로크 또는 속도와 전류 위상차 측정을 통한 SC(stroke current)의 제어를 수행하는 제어부와, 상기 제어부의 출력값을 입력받아 압축기의 운전을 제어할 제어신호를 출력함으로써 상기 압축기의 스트로크 또는 속도 제어동작을 수행하는 동작부로 구성되어 AD 제어와 SC 제어를 동시에 수행함으로써 전원전압의 변동이나 잡음과 같은 한가지 제어방법으로 수행할 때 발생될 수 있는 문제점을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 파형의 왜곡에 대해서도 AD 제어 및 SC 제어를 적절히 병행 제어함으로써 압축기를 안정적이고 효율적으로 운전할 수 있고 회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

압축기의 스트로크 제어장치 및 그 방법{A stroke control equipment and method of compressor}

본 발명은 압축기의 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 압축기의 스트로크 또는 속도 제어를 위해 기존 AD 제어 및 SC 제어를 동시에 병행하여 수행함으로써 안정된 압축기를 구동할 수 있는 압축기의 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

압축기는 일반적으로 컴프레서라고도 하며 날개차나 로터의 회전 운동 또는 피스톤의 왕복에 의해 기체를 압축하고, 압축 후의 압력이 압축 전 압력의 2배 이상 혹은 압축 후의 토출력이 1㎏/㎠ 이상 되는 기계를 말한다.

압축기를 최적의 상태로 운전하기 위해서는 피스톤의 동작에 의한 스트로크 또는 속도를 정확하게 측정하여 그에 따른 제어를 수행하여야 하는데, 일반적으로 스트로크 또는 속도 제어 방법은 AD제어와 SC제어로 나누어진다.

AD(auto detection) 제어는 피스톤의 동작에 의한 왕복거리를 마이컴을 통해 읽어들여 압축기를 최적의 상태로 운전하는 것으로 스트로크 또는 속도의 떨림현상을 감지하여 제어를 수행한다.

도 1은 AD 제어에 의한 압축기의 운전방법을 도시한 동작상태도로서, 이를 참고하면 가로축은 시간이며 세로축은 스트로크 또는 속도이다.

먼저, 전원이 인가되어 압축기가 운전하면 상기 압축기 내부의 피스톤이 동작하고 그 동작에 따른 변위를 A/D 포트를 통해 마이컴이 읽어들이게 된다.(A 참조)

상기 마이컴은 상기 피스톤의 스트로크 또는 속도가 18㎜(Q1)에 도달된 것이판단되면 A/D 포트를 통하여 스트로크의 거리를 읽어들이고 이때부터 상기 마이컴에서는 스트로크 또는 속도의 지령치를 계속적으로 입력받는다.(B 참조)

여기서, 상기 마이컴은 5초마다 스트로크 또는 속도의 지령치를 입력받아 떨림현상이 없으면 점호각을 증가시키고 다시 스트로크 또는 속도의 지령치를 입력받아 떨림현상이 없으면 점호각을 증가시키는 과정을 반복하게 된다.(B 참조)

이런 과정이 계속적으로 반복하다보면 어떤 일정부분에서 스트로크 또는 속도의 떨림현상(C)이 나타나게 되는데, 상기 마이컴에서 떨림현상(C)이 반복되는 것을 검지하면 위상각을 한단계 증가시켜 3분간 일정하게 연속운전(D)을 수행하도록 명령한다.

상기 연속운전을 수행하여 떨림현상이 감지되지 않으면(D) 다시 점호각을 감소(E)시키고 반면에 떨림현상이 감지되면(F) 점호각을 증가시키는 방향으로 운전하는 것이다.

도 2는 SC(stroke current) 제어에 의한 압축기의 운전특성을 도시한 그래프로서, 가로축은 스트로크 또는 속도이고 세로축은 스트로크 또는 속도와 전류의 위상차를 나타낸다.

그래프는 부하의 양에 따라 차이를 보이는데 가장 위에 위치한 그래프는 부하가 작을 때(L)이고 중간 그래프는 중간양(M)일 때, 아래 그래프는 부하가 클 때(N)의 그래프이다. 3개의 그래프가 모두 동일한 형태이나 변곡점(Q2)이 틀리게 나타난다.

부하에 따라 위상차가 좁혀지다가 증가하는 부분이 있는데 그 중간에 변곡점이(Q2) 있고 이 변곡점(Q2)은 AD 제어의 떨림현상의 앞단계에서 발생하기 때문에 이와 같은 SC 제어로도 압축기의 운전이 가능하다는 것이다.

즉, SC 제어는 변곡점을 제어하는 것으로 운전특성이 변곡점 부근에서 진행되도록 하는 것이다.

도 3은 압축기의 운전영역을 도시한 그래프로서 저부하와 정상부하, 과부하로 나누어져 있다.

일반적으로 외기온 10℃ 이하에서는 저부하(R)로 판단하고, 외기온 33℃ 이상에서는 과부하(T)로 판단하여 일정 스트로크 또는 속도 제어를 수행하고, 외기온 10 내지 33℃ 사이는 정상부하(S)로 AD 제어 혹은 SC 제어를 수행한다.

그러나, 종래의 압축기 스트로크 또는 속도 제어방법은 AD 제어와 SC 제어를 별도로 구성하여 하나의 방법으로만 제어함으로써 AD 제어의 경우 전원전압의 변동이나 잡음이 스트로크 또는 속도 전압에 영향을 주어 실제로는 스트로크 또는 속도가 변하지 않았으나 마이컴은 떨림현상이 발생하는 것으로 판단하는 문제점이 있다.

또한, SC 제어의 경우 스트로크 또는 속도와 전류의 위상차를 이용해 제어를 수행함으로써 파형의 왜곡이나 신호의 불균형으로 인해 발생하는 스트로크 또는 속도의 계산오차가 있을 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,그 목적은 압축기의 스트로크 또는 속도 제어를 위해 기존 AD 제어 및 SC 제어를 동시에 병행하여 수행함으로써 한 제어를 수행할 경우에 발생할 수 있는 문제점을 개선하여 안정된 압축기를 구동할 수 있는 압축기의 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 AD(auto detection) 제어에 의한 압축기의 운전방법을 도시한 동작상태도,

도 2는 종래 기술에 따른 SC(stroke current) 제어에 의한 압축기의 운전특성을 도시한 그래프,

도 3은 압축기의 운전영역을 도시한 그래프,

도 4는 본 발명에 의한 압축기의 스트로크 제어장치를 도시한 블록도,

도 5는 본 발명에 의한 압축기의 스트로크 제어방법을 도시한 순서도

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

1, 2 : 검출부 3 : 연산부

4 : 제어부 5 : 입력지령부

6 : 동작부 4a : AD 제어

4b : SC 제어

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 압축기의 스트로크 또는 속도 제어장치의 제 1 의 특징에 따르면, 압축기 구동시 압축기 내부의 왕복동작에 따른 스트로크(stroke) 또는 속도, 전류를 검출하는 검출부와, 상기 검출부를 통해 출력되는 스트로크 또는 속도와 전류 위상차를 비교 연산하여 현재값을 산출하는 연산부와, 상기 연산부에서 산출된 현재값을 기준으로 상기 스트로크 또는 속도의 떨림현상 측정을 통한 AD(auto detection)제어 및 스트로크 또는 속도와 전류 위상차 측정을 통한 SC(stroke current)의 제어를 수행하는 제어부와, 상기 제어부의 출력값을 입력받아 압축기의 운전을 제어할 제어신호를 출력함으로써 상기 압축기의 스트로크 또는 속도 제어동작을 수행하는 동작부로 구성된다.

본 발명에 의한 압축기의 스트로크 또는 속도 제어방법의 특징에 따르면, 전원이 인가되어 압축기가 구동되면 압축기 내부의 스트로크 또는 속도의 떨림현상 및 전류와의 위상차를 동시에 측정하여 스트로크 또는 속도가 감지되는 단계와, 상기 각 스트로크 또는 속도 감지결과를 비교하여 스트로크 또는 속도 상태를 판단하고 그에 해당하는 상태값이 출력되는 단계와, 상기 상태값을 입력받아 압축기의 운전을 제어할 제어신호가 생성되고 상기 제어신호에 따라 스트로크 또는 속도 제어가 수행되는 단계로 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 압축기의 스트로크 또는 속도 제어장치를 도시한 블록도로서, 이를 참고하면 압축기 구동시 압축기 내부의 피스톤 동작에 따른 스트로크 또는 속도 및 전류를 검출하는 검출부(1 및 2)와, 상기 검출부(1 및 2)의 스트로크 또는 속도 결과와 전류 위상차를 연산하여 실제 스트로크 또는 속도 상태값을 출력하는 연산부(3)와, 상기 연산부(3)에서 출력된 스트로크 또는 속도 상태값을 입력받아 압축기의 운전을 제어할 AD 제어 및 SC 제어(4a 및 4b)를 수행하는 제어부(4)와, 상기 제어부(4)의 출력값을 입력받아 압축기의 운전을 제어할 제어신호를 출력함으로써 상기 압축기의 스트로크 또는 속도 제어동작을 수행하는 동작부(6)로 구성된다.

상기 제어부(4)에서 출력된 값을 상기 동작부(6)로 입력되기 위해서는 입력지령부(5)를 통하여 제어된다.

상기 제어부(4)는 스트로크 또는 속도의 떨림현상을 감지하여 제어하는 AD 제어(4a)와 위상차를 판단하여 제어하는 SC 제어(4b)가 병렬로 구성되어 동시에 2가지 제어로 스트로크를 감지한다.

상기 연산부(2)는 상기 AD 제어(1a)와 SC 제어(1b)를 위한 스트로크 또는 속도와 전류 검출 결과치를 서로 비교함으로써 실제 스트로크 또는 속도 상태값을 출력하여 실제 스트로크 또는 속도의 상태를 정확히 감지할 수 있고 한 제어 사용의 불평형으로 인해 발생될 수 있는 오차를 줄인다.

도 5는 본 발명에 의한 압축기의 스트로크 또는 속도 제어방법을 도시한 순서도이다.

제 1 단계는 전원을 인가하여 압축기를 구동시키면 상기 검출부(1, 2)가 스트로크 또는 속도돠 전류를 검출함으로써 AD 제어(4a) 및 SC 제어(4b)가 수행되기 위한 데이터를 제공한다.(S1 참조)

여기서, 상기 AD 제어(4a)의 경우 떨림현상을 감지하여 제어를 수행하는데 이 떨림현상은 시스템에 공급되는 전원전압의 불평형이나 회로의 잡음 등으로 인해 실제로는 떨림현상이 없지만 동작부(6)이 떨림현상이 있는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 SC 제어(4b)는 위상차로 제어를 수행하는데 이는 위상차의 왜곡이 심하게 생길 경우 동작부(6)에서 상기 SC 제어(4b)로 스트로크 또는 속도를 판단하는 것에 오차가 발생할 수 있으므로 상기 AD 제어(4a)와 SC 제어(4b)를 동시에 수행하는 것이다.

제 2 단계는 상기 제 1 단계(S1)에서 검출된 스트로크 또는 속도와 전류 위상차를 비교연산하고 스트로크의 떨림을 검출하여 그에 해당하는 스트로크 또는 속도의 현재 상태값이 계산된다.(S2 참조)

상기 현재 상태값으로 현재 스트로크 또는 속도 상태가 상기 AD 제어(4a)에 적합한지 SC 제어(4b)에 적합한지를 판단하게 된다.

제 3 단계는 상기 제 2 단계(S2)에서 상기 연산부(3)를 통해 출력된 상태값을 기준으로 AD제어(4a) 및 SC 제어(4b)를 수행한다.(S3 참조)

제 4 단계에서는 상기 제 3 단계(S3)의 제어를 통해 압축기의 운전을 제어할 제어신호를 생성한다. 상기 제어신호는 AD 제어(4a) 및 SC 제어(4b)를 동시에 수행하여 감지된 결과로 생성된 것이므로 기존 어느 한 제어방법 만을 사용하여 발생될 수 있는 오차를 감소시킴과 동시에 효율적으로 압축기의 운전을 제어 가능하도록 한다.(S4 참조)

제 4 단계는 상기 제어신호에 따라 상기 압축기의 동작이 수행된다.(S5 참조)

상기 최적화된 제어신호의 제어에 따라 상기 압축기가 동작이 수행됨으로써 안정되고 효율적으로 압축기 운전이 진행되고 따라서 회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 압축기의 스트로크 또는 속도 제어장치 및 방법은 AD 제어와 SC 제어를 동시에 수행함으로써 전원전압의 변동이나 잡음과 같은 한가지 제어방법으로 수행할 때 발생될 수 있는 문제점을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 파형의 왜곡에 대해서도 AD 제어 및 SC 제어를 병행하여 제어함으로써 적절히 부하에 대응하여 압축기를 안정적이고 효율적으로 운전할 수 있을 뿐만 아니라 회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 압축기 구동시 압축기 내부의 왕복동작에 따른 스트로크(stroke) 또는 속도, 전류를 검출하는 검출부와, 상기 검출부를 통해 출력되는 스트로크 또는 속도와 전류 위상차를 비교 연산하여 현재값을 산출하는 연산부와, 상기 연산부에서 산출된 현재값을 기준으로 상기 스트로크 또는 속도의 떨림현상 측정을 통한 AD(auto detection)제어 및 스트로크 또는 속도와 전류 위상차 측정을 통한 SC(stroke current)의 제어를 수행하는 제어부와, 상기 제어부의 출력값을 입력받아 압축기의 운전을 제어할 제어신호를 출력함으로써 상기 압축기의 스트로크 또는 속도 제어동작을 수행하는 동작부로 구성된 것을 특징으로 하는 압축기의 스트로크 또는 속도 제어장치.
2. 전원이 인가되어 압축기가 구동되면 압축기 내부의 스트로크 또는 속도의 떨림현상 및 스트로크 또는 속도와 전류의 위상차를 동시에 측정하여 스트로크 또는 속도가 감지되는 단계와;

   상기 각 스트로크 또는 속도 감지결과를 비교하여 스트로크 또는 속도 상태를 판단하고 그에 해당하는 상태값이 출력되는 단계와;

   상기 상태값을 입력받아 압축기의 운전을 제어할 제어신호가 생성되고 상기 제어신호에 따라 스트로크 또는 속도 제어가 수행되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축기의 스트로크 또는 속도 제어방법.