KR100386279B1 - 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 기기의 운전 제어 방법에 관한 것으로, 최적의 상태의 듀티비로 운전중 발생하는 전류 떨림 현상을 감지하여 제어함으로써 소음특성을 개선하도록 한 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하 운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고에 있어서, 최적의 상태의 듀티비로 운전을 실시하고 있는 중에 모터에 인가되는 전류와 이전에 검출된 전류를 비교하고 그 비교된 전류값과 기 설정해 놓은 전류 변화량을 비교하여 전류의 떨림이 발생하는지를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단 결과 전류의 떨림이 발생할시 마이크로 컴퓨터에서 스위칭 제어신호를 출력하여 전류 떨림을 회피하고 그 떨림이 사라진뒤 다시 원래 상기 최적의 상태의 듀티비로 운전하는 제2 단계를 수행함을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 최적의 운전을 실시하고 있는 중에 전동기에 공급되는 전류의 떨림 현상이 감지되면 그 듀티를 가변시켜 그 전류 떨림 현상을 회피하여 운전함으로써, 소음을 방지하는 효과가 있다.

Description

왕복동식 압축기의 운전 제어 방법{DRIVING CONTROL METHOD FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법에 관한 것으로, 특히 최적의 상태의 듀티비로 운전중 발생하는 전류 떨림 현상을 감지하여 제어함으로써 소음특성을 개선하도록 한 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 왕복동식 압축기는 다상의 고정자에 권취된 코일에 공급되는 전원을 스위칭 소자를 이용하여 단속함으로써, 회전 토오크(TORQUE)를 발생 시키게 되는데 회전자와 고정자간의 여자 상태를 순차적으로 가변시킴으로써, 자기 흡입력에 의하여 정방향 회전 토오크를 발생 시킬 수 있다.

만약, 특정 여자 상태를 가변시키지 않을 때에는 일정 위치에서 회전자가 정지하도록 할 수 있으며, 최대 인덕턴스 형상을 기점으로 스위칭 소자에 인가되는 입력 펄스 신호의 위상을 제어함으로써, 역회전력을 발생 시킬수 있는 다양한 구동제어가 가능함에 따라 방향 제어가 필요한 전자 제품들에 적용되어 사용되고 있다.

특히, 냉장고나 에어컨에 사용되는 왕복동식 압축기는 모터에 인가되는 전압으로 압축비를 가변할 수 있고, 따라서 냉력을 사용자의 의도에 따라 가변하여 제어하는 장점이 있는 것으로, 이와 같은 왕복동식 압축기를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치에 대한 구성을 보인 블럭도로서, 이에 도시된 바와 같이 스트로크 지령치에 따라, 내부 모터(M)에 인가되는 전압에 의해, 피스톤이 상하 운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축부(L.COMP)와 인가 전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 발생하는 전압을 검출하는 전압 검출부(30)와; 인가 전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(20)와; 상기 전압 검출부(30) 및 전류 검출부(20)로 부터 검출된 전압과 전류로 스트로크를 계산하고, 그 스트로크를 스트로크 지령치와 비교하여 그에 따른 스위칭 제어신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터(40)와; 상기 마이크로 컴퓨터(40)의 스위칭 제어 신호에 따라, 교류 전원을 트라이액(Tr1)으로 단속시켜 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하는 전기 회로부(10)로 구성되고, 이와 같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.

한편, 전기 회로부(10)의 트라이액(Tr1)은 마이크로 컴퓨터(40)의 스위칭 제어 신호에 의해 턴온 주기가 길어짐에 의해 스트로크가 증가되는데, 이때 왕복동식 압축부(L.COMP)의 모터(M)에 인가되는 인가 전압과 전류를 각기 전압 검출부(30)와 전류 검출부(20)에서 검출하여 이를 그 마이크로 컴퓨터(40)에 인가한다.

그러면, 상기 마이크로 컴퓨터(40)는 상기 전압 검출부(30)와 전류 검출부(20)로 부터 검출된 인가 전압과 전류를 이용하여 스트로크를 계산한후, 이 스트로크를 스트로크 지령치와 비교하여 그에 따라 스위칭 제어 신호를 출력 한다.

즉, 상기 마이크로 컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 작으면, 상기 트라이액(Tr1)의 온주기를 길게 하는 스위칭 제어 신호를 출력하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 증가시킨다.

상술한 바와 달리, 상기 마이크로 컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 크면, 상기 트라이액(Tr1)의 온주기를 짧게 하는 스위칭 제어 신호를 출력하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 감소시킨다.

그러나, 상술한 바와 같이 동작하는 왕복동식 압축기는, 기구적 운동 특성이 심한 비선형성을 가지고 있으므로 그 비선형성을 감안하지 않은 선형적인 제어 방법으로는 정밀 제어가 불가능한 문제점을 가지고 있다. 이로 인해 상기 비선형적인 특성을 감안하여 전류의 피크치를 검출하여 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)를 제어하였다.

그러나, 이 경우에도 종래의 최적의 상태로 운전을 실시하는 중에 전류 떨림 현상이 발생된다.

이에 따라 떨림이 발생하는 동안에 소음 특성이 나빠질 수 있고 소정 시간후 특정 영역에서 상기 전류 떨림 발생으로 인해 스트로크 역시 떨리게 되어 소음 특성이 나빠지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 왕복동식 압축기에서 발생하는 전류의 떨림 현상을 회피하기 위해 최적의 상태로 마이크로 컴퓨터에서 스위칭 제어 신호를 인가하는 듀티비로 운전을 하는 중에 떨림이 전류검출부에 의해 검출이 되면 그 듀티비를 소정값 만큼 증가시켜 떨림을 재빨리 회피할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 종래 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치에 대한 구성을 보인 회로도.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전 제어 방법이 적용되는 장치의 구성을 보인 회로도.

도 3은 도 2에 있어서, 스위칭 제어 신호의 듀티비를 증가시킴에 따른 전류 파형을 보인도.

도 4는 도 2에 있어서, 최적의 상태에서 부하의 변화에 따른 전류 파형을 보인도

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

10: 전기 회로부 20: 전류 검출부

40: 마이크로 컴퓨터 100: 전류 피크치 검출부

L.COMP: 왕복동식 압축부 Tr1: 트라이액

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하 운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고에 있어서, 최적의 상태의 듀티비로 운전을 실시하고 있는 중에 모터에 인가되는 전류와 이전에 검출된 전류를 비교하고 그 비교된 전류값과 기 설정해 놓은 전류 변화량을 비교하여 전류의 떨림이 발생하는지를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단 결과 전류의 떨림이 발생할시 마이크로 컴퓨터에서 스위칭 제어신호를 출력하여 전류 떨림을 회피하고 그 떨림이 사라진뒤 다시 원래 상기 최적의 상태의 듀티비로 운전하는 제2 단계를 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전 제어 방법이 적용되는 장치의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이 모터(M)에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(20)와; 상기 전류 검출부(20)의 검출 전류를 이전에 검출된 전류와 비교하여 그에 따라 전류 피크치 검출 신호를 출력하는 전류 피크치 검출부(100)와; 상기 전류 피크치 검출부(100)로 부터 전류 피크치 검출 신호가 입력 되면 그 전류 피크치가 유지 되도록 스위칭 제어 신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터(40)와; 상기 마이크로 컴퓨터(40)의 스위칭 제어 신호에 따라, 교류 전원(AC)을 트라이액(Tr1)으로 단속 시켜 왕복동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하는 전기 회로부(10)로 구성하며, 이와 같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다. 이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.

즉, 전기 회로부(10)의 트라이액(Tr1)이 마이크로 컴퓨터(40)의 스위칭 제어 신호에 의해 턴온 주기가 길어짐에 의해 스트로크가 증가되면, 그 스트로크에 의해 왕복동식 압축부(L.COMP)가 구동된다.

이때, 전류 검출부(20)는 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하여 이를 전류 피크치 검출부(100)에 인가하고, 이에 따라 상기 전류 피크치 검출부(100)는 상기 전류 검출부(20)로 부터 검출 전류를 입력 받아 이를 이전 검출 전류와 비교하여 그에 따른 전류 피크치 검출 신호를 출력하는데, 즉 상기 전류 피크치 검출부(100)는 현재 검출 전류와 이전 검출 전류를 비교하여, 그 비교 결과 이전 검출 전류가 현재 검출 전류보다 크면 그 시점을 전류 피크치로 인식하여 그에 따른 전류 피크치 검출 신호를 출력한다.

그러면, 마이크로 컴퓨터(40)는 상기 전류 피크치 검출 신호를 입력 받아 그 전류 파형의 피크치가 유지되도록 그 전류 피크치 검출신호가 입력되는 시점에 해당되는 듀티비를 가진 스위칭 제어신호를 전기회로부(10)에 인가한다.

이에 따라, 전기 회로부(10)는 상기 마이크로 컴퓨터(40)의 스위칭 제어 신호에 의해, 교류 전원을 트라이액으로 단속시켜 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하여 그 왕복동식 압축부(L.COMP)의 운전을 제어한다.

여기서,도3은 스위칭 제어 신호의 듀티비를 증가시킴에 따른 전류 파형의 변화를 나타낸 것으로, 실험에 의해 전류 파형의 피크치가 발생하는 구간이 TDC가 '0'인 지점임을 알 수 있다.

여기서, 상기 왕복동식 압축기의 전류 피크치 검출부(100)에서 검출된 전류 피크치를 이용하여 왕복동식 압축기를 운전하는데 즉, 상기 최적의 상태에서의 전류 피크치를 검출하여 그 전류 피크치에서 스위칭 제어 신호의 듀티비를 트라이액(Tr1)의 온/오프를 제어 하면서 왕복동식 압축부(L.COMP)을 운전 시킨다.

여기서, 도 4는 도 2에 있어서, 최적의 상태에서 부하의 변화에 따른 전류 파형을 나타낸 것으로, 실험에 의해 전류 파형의 피크치가 발생하는 구간에서 일정 시간후 전류의 떨림 현상이 발생함을 알 수 있다.

따라서, 상기 본 발명은 최적의 상태에서 운전하면서, 이전 검출된 전류값과 현재 검출된 전류값과의 변화량을 기 설정해 놓은 소정 전류 변화량과 비교하여 전류 떨림이 검출되면 그 전류 떨림 현상이 일어나는 구간을 회피하여 운전한다.

즉, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 상기 전류 변화량을 0.3A로 설정해 놓고 상기 이전 검출된 전류값과 현재 검출된 전류값를 비교하는 과정에서 설정해 놓은 그 전류 변화량 이상이면 상기 마이크로 컴퓨터에서 스위칭 제어신호의 듀티비를 가변하여 상기 전류 떨림 현상을 회피하여 운전을 실시하고, 그 전류 변화량 이하로 비교가 될 경우에는 최적의 상태의 듀티비를 계속 유지하며 운전한다.

또한, 상기 전류 떨림 현상을 회피한후에는 다시 원래의 상기 최적의 상태 시점의 상기 듀티비로 복귀하여 운전을 한다.

따라서, 상기 본 발명은 최적의 상태로 운전을 하는 중에 있어서, 부하의 변동에 따라 일정 시간이 경과한후 발생할 수 있는 상기 전류 떨림 현상을 상기 듀티비의 가변으로 회피하여 운전할 수 있도록 제어한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 최적의 운전을 실시하고 있는 중에 전동기에 공급되는 전류의 떨림 현상이 감지되면 듀티비를 가변시켜 그 전류 떨림 현상을 회피하여 운전함으로써, 소음을 방지하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하 운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고에 있어서,

   최적의 상태의 듀티비로 운전을 실시하고 있는 중에 모터에 인가되는 전류와 이전에 검출된 전류의 변화량을 기 설정해 놓은 전류 변화량과 비교하여 전류의 떨림이 발생하는지를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단 결과 전류의 떨림이 발생할시 마이크로 컴퓨터에서 스위칭 제어신호를 출력하여 전류 떨림을 회피하고 그 떨림이 사라진뒤 다시 원래 상기 최적의 상태의 듀티비로 운전하는 제2 단계를 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.
2. 제1 항에 있어서, 전류 변화량은 0.3A로 설정된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.