KR100367604B1

KR100367604B1 - 리니어 컴프레샤의 스트로크 제어방법

Info

Publication number: KR100367604B1
Application number: KR10-2000-0071300A
Authority: KR
Inventors: 유재유; 이재춘; 황민규; 이철웅
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2003-01-10
Also published as: KR20020041629A; DE10144622B4; CN1196861C; US20020090304A1; JP3718151B2; US6616414B2; JP2002161862A; CN1356470A; DE10144622A1

Abstract

본 발명은 리니어 컴프레샤의 스트로크 제어방법에 관한 것으로, 스트로크 지령치의 최대치를 최대 부하조건에서의 스트로크지령치 보다 낮게 설정하여 리니어 컴프레샤를 운전시킴으로써 냉각속도는 다소 떨어지지만 안전하게 리니어 컴프레샤를 운전시켜 그 리니어 컴프레샤의 손상을 미연에 방지하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 리니어 컴프레샤에 인가되는 스트로크치와 비교하기 위한 다수의 스트로크치를 설정하는 제1 과정과; 제1 과정의 다수의 스트로크 설정치와 입력 스트로크치를 비교하여 스트로크 지령치를 변화시키는 제2 과정과; 상기 제2 과정의 스트로크 지령치와 검출 스트로크치를 비교하여 입력스트로크치를 제어하는 제3 과정으로 수행한다.

Description

리니어 컴프레샤의 스트로크 제어방법{STROKE CONTROL METHOD FOR LINEAR COMPRESSOR}

본 발명은 리니어 컴프레샤의 스트로크제어방법에 관한 것으로, 특히 냉장고의 최대 부하조건에서 리니어 컴프레샤를 최적의 효율로 운전시키도록 한 리니어 컴프레샤의 스트로크제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 일반적으로, 리니어 컴프레샤(Linear Compressor)는 회전운동을 직선운동으로 변환하는 크랜크 샤프트가 없어 마찰 손실이 적으므로, 효율면에서 다른 컴프레샤 보다 효율이 좋으며, 또한 리니어 컴프레샤가 냉장고나 에어컨으로 사용될 경우, 리니어 컴프레샤에 인가되는 스트로크전압을 가변시켜줌에 따라 압축비를 가변할 수 있어 가변 냉력 제어에도 사용될 수 있는 장점이 있는 것으로, 이와 같은 리니어 컴프레샤를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 일반적인 리니어 컴프레샤의 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤(30)와; 스트로크 전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤 (30)에 발생하는 전압과 전류를 검출하는 전압/전류 검출부(40)와; 상기 전압/전류 검출부 (40)로부터 검출된 전압과 전류를 이용하여 스트로크를 계산하는 스트로크계산부 (50)와; 상기 스트로크계산부(50)의 스트로크와 스트로크 지령치를 입력받아 이를 비교하여 그에 따른 비교신호를 출력하는 비교기(10)와; 상기 비교기(10)의 비교신호에 따라, 스트로크 전압을 증가 또는 감소시켜 상기 리니어 컴프레샤(30)에 인가하는 스트로크 제어기(20)로 구성되며, 이와같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 리니어 컴프레샤(30)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 스트로크전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.

이때, 전압/전류 검출부(40)는 스트로크 제어기(20)의 스트로크 전압에 의해 스트로크가 증가됨에 따라, 상기 리니어 컴프레샤(30)에 발생하는 전압과 전류를 검출하여 이를 스트로크 계산부(50)에 인가한다.

그러면, 상기 스트로크 계산부(50)는 상기 전압/전류 검출부(40)로부터 검출된 전압과 전류를 이용하여 스트로크를 계산하는데, 즉 인덕턴스 및 모터상수가 주어지고 전류와 모터 양단간 전압을 검출하면, 피스톤의 속도와 스트로크를 아래의 수학식1로 구현한다.

,

이후, 비교기(10)는 스트로크 지령치와 상기 스트로크계산부(50)로부터 스트로크를 입력받아 그에 따른 비교치를 스트로크 제어기(20)에 인가하고, 이에 따라 스트로크 제어기(20)는 상기 비교치에 따라 스트로크 전압을 가변하여 리니어 컴퓨레샤(30)에 인가한다.

이때, 상기 스트로크 제어기(20)는 상기 스트로크 계산부(50)로부터 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 작으면 스트로크 전압을 증가시키고, 스트로크가 스트로크 지령치 보다 크면 스트로크 전압을 감소시킨다.

여기서, 냉장고는 운전조건중 최대 부하조건이 있는데, 이는 냉장고의 구입후 최초로 전원을 온시킬 때 발생한다.

즉, 도2와 같이 초기 전원 스위치를 온시킨후 10분 정도 지나면 최대부하가 걸리게 되고 이후에는 서서히 부하가 감소된다.

따라서, 모터 설계시 단 한번이라도 이상운전이 발생하게 되면 그 모터가 손상되므로, 상기 최대부하를 감안하여 충분히 여유를 주어 모터설계를 하고 있는데, 이로 인해 비용이 증가함고 아울러 크기도 커지게 되는 단점이 있다.

만약, 상기 최대부하를 감안하지 않고 모터를 설계하게 되면, 최대 부하조건에서 부하를 이기지 못하는 경우에 자속포화현상이 연속적으로 발생하게 되어 리니어 컴프레샤가 손상을 입게된다.

즉, 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 모터 설계시 최대부하를 감안하여 충분히 여유를 주어 모터설계를 하게 되면 비용이 증가함과 아울러 크기도 커지게 되는 문제점이 있다.

만약, 상기 최대부하를 감안하지 않고 모터를 설계하게 되면, 최대 부하조건에서 부하를 이기지 못하는 경우에 자속포화 현상이 연속적으로 발생하게 되어 리니어 컴프레샤가 손상을 입게 되는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 냉장고의 최대 부하조건에서 리니어 컴프레샤를 최적의 효율로 운전시키도록 리니어 컴프레샤의 스트로크 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 일반적인 리니어 컴프레샤의 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도2는 일반적인 냉장고의 최초기동시에 대한 부하의 파형도.

도3은 본 발명 리니어 컴프레샤의 스트로크 제어방법에 대한 동작 흐름도.

도4는 도3에 있어서, 최초 기동시에 대한 부하의 파형도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

10:비교기 20:스트로크제어기

30:리니어컴프레샤 40:전압/전류검출부

50:스트로크계산부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 리니어 컴프레샤에 인가되는 스트로크치와 비교하기 위한 다수의 스트로크치를 설정하는 제1 과정과; 제1 과정의 다수의 스트로크 설정치와 입력 스트로크치를 비교하여 스트로크 지령치를 변화시키는 제2 과정과; 상기 제2 과정의 스트로크 지령치와 검출 스트로크치를 비교하여 입력스트로크치를 제어하는 제3 과정으로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 리니어 컴프레샤의 스트로크 제어방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명 리니어 컴프레샤의 스트로크 제어방법이 적용되는 장치는 종래 도1과 동일하고, 도3은 본 발명 리니어 컴프레샤의 스트로크 제어방법에 대한 동작 흐름도로서, 이에 도시한 바와같이 리니어컴프레샤에 입력되는 스트로크치(In ST)와 비교하기 위한 다수의 스트로크치(Max ST),(lim ST_1),(lim ST_2)를 설정하는 제1 과정과; 제1 과정의 다수의 스트로크 설정치(Max ST),(lim ST_1),(lim ST_2)와 입력 스트로크치(In ST)를 비교하여 스트로크 지령치(Ref ST)를 변화시키는 제2 과정과; 상기 제2 과정의 스트로크 지령치(Ref ST)와 검출 스트로크치(Det ST)를 비교하여 입력 스트로크치(In ST)를 제어하는 제3 과정으로 수행한다.

상기 제1 과정은 리니어 컴프레샤(30)에 인가되는 최대 입력 스트로크치(Max ST)를 설정하여 저장하는 제1 단계와; 기준이 되는 스트로크 지령치(Ref ST)를 소정값으로 설정하여 저장하는 제2 단계와; 상기 최대 입력 스트로크치(Max ST)와 상기 스트로크 지령치(Ref ST)를 이용하여 제1,제2 스트로크 제한치(lim ST_1),(lim ST_2)를 설정하는 제3 단계로 이루어진다.

상기 제2 과정은 현재 입력 스트로크치(In ST)가 제1 스트로크 제한치(lim ST_1)보다 크면 스트로크지령치(Ref ST)를 감소시키는 제1 단계와; 현재 입력 스트로크치(In ST)가 제1,제2 스트로크 제한치(lim ST_1),(lim ST_2) 보다 작으면 스트로크 지령치(Ref ST)를 증가시키는 제2 단계로 이루어진다.

상기 제3 과정은 검출 스트로크치(Det ST)와 스트로크 지령치(Ref ST)의 크기를 비교하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과, 검출 스트로크치(Det ST)가 스트로크 지령치(Ref ST)보다 크면 현재 입력 스트로크치(In ST)를 감소시키고, 검출 스트로크치(Det ST)가 스트로크 지령치(Ref ST)보다 작으면 현재 입력 스트로크치(In ST)를 증가시키는 제2 단계로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 일반적인 리니어 컴프레샤의 제어동작은 종래와 동일하다. 즉, 리니어 컴프레샤(30)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 스트로크전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크치가 가변되어 냉력을 조절한다.

이때, 전압/전류 검출부(40)는 스트로크 제어기(20)의 스트로크 전압에 의해 스트로크치가 증가됨에 따라, 상기 리니어 컴프레샤(30)에 발생하는 전압과 전류를 검출하여 이를 스트로크 계산부(50)에 인가한다.

그러면, 상기 스트로크 계산부(50)는 상기 전압/전류 검출부(40)로부터 검출된 전압과 전류를 이용하여 스트로크치를 계산한다.

이후, 비교기(10)는 스트로크 지령치와 상기 스트로크계산부(50)로부터 스트로크치를 입력받아 그에 따른 비교치를 스트로크 제어기(20)에 인가하고, 이에 따라 스트로크 제어기(20)는 상기 비교치에 따라 스트로크 전압을 가변하여 리니어 컴퓨레샤(30)에 인가한다.

여기서, 상술한 바와같은 리니어컴프레샤(30)가 냉장고에 적용될 경우, 본 발명은 냉장고의 최초 운전시에, 도4와 같이 리니어 컴프레샤(30)에 인가되는 스트로크치(In ST)를 최대 부하시의 스트로크치(Max ST) 보다 항상 작은값을 갖도록 제어하여 냉각속도는 다소 떨어지지만 리니어 컴프레샤(30)의 소손을 방지하도록 하는 것인데, 이를 상세히 설명한다.

우선, 리니어 컴프레샤(30)에 인가되는 스트로크전압(In ST)를 비교하기 위한 다수의 스트로크치(Max ST),(lim ST_1),(lim ST_2)를 설정하는데, 즉, 리니어 컴프레샤(30)에 인가되는 최대 입력 스트로크치(Max ST)를 설정하여 저장하고, 기준이 되는 스트로크 지령치(Ref ST)를 소정값으로 설정하여 저장함과 아울러 상기 최대 입력 스트로크치(Max ST)와 상기 스트로크 지령치(ReF ST)를 이용하여 제1,제2 스트로크 제한치(lim ST_1),(lim ST_2)를 설정하여 저장한다.

여기서, 상기 제1 스크로크 제한치(lim ST_1)는 최대 입력 스트로크치(Max ST)에서 스트로크 지령치(Ref ST)를 감산한 값이고, 상기 제2 스트로크제한치(lim ST_2)는 최대 입력 스트로크치(Max ST)에서 두배의 스트로크 지령치(Ref ST)를 감산한 값이다.

이후, 냉장고가 최초 기동되면, 상기 다수의 스트로크 설정치(Max ST),(lim ST_1),(lim ST_2)와 입력 스트로크치(In ST)를 비교하여 스트로크 지령치(Ref ST)를 변화시켜 최대 부하까지 걸리지 않도록 제어하는데, 즉 현재 입력 스트로크치 (In ST)가 제1 스트로크 제한치(lim ST_1) 보다 크면 상기 스트로크지령치(Ref ST)를 감소시켜 리니어 컴프레샤(30)의 최초 기동을 제어하고, 만약 현재 입력 스트로크치(In ST)가 제1,제2 스트로크 제한치(lim ST_1),(lim ST_2) 보다 작으면 스트로크 지령치(Ref ST)를 증가시켜 리니어 컴프레샤(30)의 기동을 제어한다.

이후, 일반적인 스트로크 제어를 수행하는데, 현재 리니어 컴프레샤(30)에 인가되는 스트로크치(In ST)를 검출하여 이를 상기 스트로크 지령치(Ref ST)와 비교하여 그에 따라 리니어 컴프레샤(30)에 입력되는 스트로크치(In ST)를 가변하는 동작을 반복 수행한다.

즉, 상기 리니어 컴프레샤(30)에서 검출된 스트로크치(Det ST)가 스트로크 지령치(Ref ST) 보다 크면 현재 입력 스트로크치(In ST)를 감소시키고, 상기 검출 스트로크치(Det ST)가 스트로크 지령치(Ref ST) 보다 작으면 현재 입력 스트로크치 (In ST)를 증가시킨다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 스트로크 지령치의 최대치를 최대 부하조건에서의 스트로크지령치 보다 낮게 설정하여 리니어 컴프레샤를 운전시킴으로써 냉각속도는 다소 떨어지지만 안전하게 리니어 컴프레샤를 운전시켜 그 리니어 컴프레샤의 손상을 미연에 방지하는 효과가 있다.

Claims

리니어 컴프레샤에 인가되는 스트로크치와 비교하기 위한 다수의 스트로크치을 설정하는 제1 과정과;

최초 기동시, 제1 과정의 다수의 스트로크 설정치과 입력 스트로크치를 비교하여 스트로크 지령치를 변화시키는 제2 과정과;

상기 제2 과정의 스트로크 지령치와 검출 스트로크치를 비교하여 그에 따라 입력 스트로크치를 제어하는 제3 과정으로 수행함을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 스트로크제어방법.
제1 항에 있어서, 제1 과정은 리니어 컴프레샤에 인가되는 최대 입력 스트로크치를 설정하여 저장하는 제1 단계와;

기준이 되는 스트로크 지령치를 소정값으로 설정하여 저장하는 제2 단계와;

상기 최대 입력 스트로크치와 상기 스트로크 지령치를 이용하여 제1,제2 스트로크 제한치를 설정하는 제3 단계로 수행함을 특징으로 하는 리니어컴프레샤의 스트로크 제어방법.
제2 항에 있어서, 제1 스트로크제한치는 최대 입력 스트로크치에서 스트로크지령치를 감산한 값인 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 스트로크 제어방법.
제2 항에 있어서, 제2 스트로크제한치는 최대 입력 스트로크치에서 두배의 스트로크 지령치를 감산한 값인 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레사의 스트로크제어방법.
제1 항에 있어서, 제2 과정은 현재 입력 스트로크치가 제1 스트로크 제한치치보다 크면 스트로크지령치를 감소시키는 제1 단계와;

현재 입력 스트로크치가 제1,제2 스트로크 제한치 보다 작으면 스트로크 지령치를 증가시키는 제2 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 스트로크제어방법.
제1 항에 있어서, 제3 과정은 검출 스트로크치와 스트로크 지령치의 크기를 비교하는 제1 단계와;

상기 제1 단계의 판단결과, 검출 스트로크치가 스트로크 지령치보다 크면 현재 입력 스트로크치를 감소시키고, 검출 스트로크치가 스트로크 지령치보다 작으면 현재 입력 스트로크치를 증가시키는 제2 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 스트로크제어방법.