KR100390507B1 - 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법에 관한 것으로, 전류 정보만을 이용하여 시스템의 변화를 감지하고 최적의 상태에서 운전할 수 있도록 한 왕복 동식 기기의 운전 제어 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 최적의 상태로 운전중 재검출 플레그가 설정되면 모터에 인가되는 전류의 피크치를 검출하여 스위칭 제어 신호의 최적 상태 및 안전 영역을 판단하는 제1 과정과; 부하의 변동에 따른 전류의 변화를 판단하는 제2 과정과; 전류의 피크치 및 상기 모터에 인가되는 스위칭 제어 신호의 듀티비에 따라 그 모터의 최적의 상태 또는 안전 영역을 판단하는 제3 과정을 수행함을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 왕복동식 압축기의 모터에 인가되는 전류 정보만을 검출하여 최적의 상태와 안전 영역 상태를 판단하고 부하에 따른 위험 영역을 기 저장해 놓음으로써, 그 영역에서 운전되는 것을 방지하고 항상 최적의 상태인 TDC '0'에서 운전이 가능 하도록 제어하는 효과가 있다.

Description

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

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법에 관한 것으로, 특히 전류 정보만을 이용하여 시스템의 변화를 감지하고 최적의 상태에서 운전할 수 있도록 한 왕복 동식 기기의 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 왕복 동식 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 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 왕복동식 압축기에서 발생하는 전류 정보만을 이용하여 마이크로 컴퓨터에서 비교 및 분석하여 냉장고의 부하 변화를 전류 변화로 확인하여 그 왕복동식 압축기의 최적의 상태를 항상 유지 시켜 운전하기 위한 왕복 동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치에 대한 구성을 보인 예시도

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

도 3은 본 발명의 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법을 보인 흐름도.

** 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, 최적의 상태로 운전중 재검출 플레그가 설정되면 모터에 인가되는 전류의 피크치를 검출하여 스위칭 제어 신호의 최적 상태 및 안전 영역을 판단하는 제1 과정과; 부하의 변동에 따른 전류의 변화를 판단하는 제2 과정과; 전류의 피크치 및 상기 모터에 인가되는 스위칭 제어 신호의 듀티비에 따라 그 모터의 최적의 상태 또는 안전 영역을 판단하는 제3 과정을 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법을 보인 흐름도로서 이에 도시된 바와 같이, 최적의 상태로 운전중 재검출 플레그가 설정되면 모터에 인가되는 전류의 피크치를 검출하여 스위칭 제어 신호의 최적 상태 및 안전 영역을 판단하는 제1 과정과; 부하의 변동에 따른 전류의 변화를 판단하는 제2 과정과; 전류의 피크치 및 상기 모터에 인가되는 스위칭 제어 신호의 듀티비에 따라 그 모터의 최적의 상태 또는 안전 영역을 판단하는 제3 과정을 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.

먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하 운동 되고, 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 입력받아 이를 이전 검출 전류와 비교하여 그에 따른 전류 피크치 검출신호를 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 입력받아 그 전류 파형의 피크치가 유지 되도록 그 전류 피크치 검출 신호가 입력되는 시점에 해당되는 듀티비를 가진 스위칭 제어 신호를 전기 회로부(10)에 인가한다.

이에 따라, 전기 회로부(10)는 상기 마이크로 컴퓨터(40)의 스위칭 제어 신호에 의해, 교류 전원(AC)을 트라이액(Tr1)으로 단속 시켜 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하여 그 왕복동식 압축부(L.COMP)의 운전을 제어한다.

여기서, 상기와 같이 최적의 상태로 운전중 부하의 변동에 따라 재검출 플레그의 설정여부를 판단하게된다.

즉, 상기 재검출 플레그가 설정되어 스위칭 제어 신호 듀티비의 판단 결과 80% 이하이면 상기 재검출 플레그를 설정하지 않고 다시 전류의 피크치를 검출한다. 그러나, 상기 재검출 플레그가 설정되어 있지 않을 경우, 전류 피크치가 1A 이상 이면 그때의 스위칭 제어 신호의 상태가 기 저장되어있는 최적의 상태인 TDC가 '0' 혹은 안전 영역인지를 판단하고, 그 판단 결과 상기 최적의 상태 혹은 안전 영역으로 판단되면 현재의 스위칭 제어 신호의 듀티비를 유지한다.

그러나, 상기 스위칭 제어 신호가 상기 최적의 상태 혹은 안전 영역이 아니라고 판단되면 상기 마이크로 컴퓨터(40)에서 전류 피크치와 스위칭 제어 신호의 듀티비를 기 저장해 놓음으로써, 현재 전류 피크값이 2.5A 이하인가를 판단하고, 그 판단 결과 2.5A 이하이면 현재의 듀티비가 75% 이상이거나 55% 이하의 범위 안에 있는지 판단하게 된다.

여기서, 상기 기 저장되어있는 전류의 피크치 및 스위칭 제어 신호의 듀티비는 전류의 피크치가 1A 이상이고 2.5A 이하인 구간과, 그 전류의 피크치가 2.5A 와 스위칭 제어 신호의 듀티비를 55% 이하 75% 이상일 경우를 위험 영역으로 기 저장됨으로써, 상기 위험 영역을 방지하여 왕복동식 압축부(L.COMP)를 최적의 상태 또는 안전 영역으로 운전할 수 있게 한다.

이에 따라, 상기 범위안에 듀티비가 존재하게 되면 안전 영역으로 판정하고, 그 범위안에 스위칭 제어 신호의 듀티비가 존재하지 않으면 상태 인식 단계를 거치게 된다.

이에 따라, 상기 왕복동식 압축기를 상기 듀티비로 유지하여 운전하는 중에 부하 변동에 의해 이전의 검출된 전류값과 60초 경과후의 검출된 전류의 변화량이 0.3A 이상 차이나게 되면, 상기 마이크로 컴퓨터(40)는 스위칭 제어 신호의 현재 듀티비를 80% 감소시키며 상기 재검출 플레그를 설정한다.

한편, 상기 전류의 변화량이 0.3A 이하이면 검출 시간이 20분 이하인지를 판단하고, 그 판단 결과 20분 이하면 검출 시간을 1분씩 증가시키고, 그 판단 결과 그 검출 시간이 20분 이상이면 상기 전류의 변화량이 0.3A 이상일때와 마찬가지로 스위칭 제어 신호의 현재 듀티비를 80% 감소시킴과 아울러 상기 재검출 플레그를 설정하여 상기 모터의 최적의 상태 또는 안전 영역에서 운전할 수 있도록 듀티비를 재검출한다.

다시 말해서, 본 발명은 상기 모터에 인가되는 전류를 검출하고 그 검출된 전류 및 스위칭 제어 신호인 듀티비를 기 저장된 데이터와 비교하여 왕복동식 압축기의 최적의 운전 조건인 TDC가 '0'인 지점 및 안전 운전 영역에서 운전되고, 부하의 변동을 전류의 변화로 감지하여 다시 그 TDC가 '0' 인 지점 및 안전 운전 영역을 검색함으로써 항상 최적의 상태인 스위칭 제어 신호의 듀티비를 유지하도록 하여 상기 왕복동식 압축기를 운전하는데 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 왕복동식 압축기의 모터에 인가되는 전류 정보만을 검출하여 최적의 상태와 안전 영역 상태를 판단하고 부하에 따른 위험 영역을 기 저장해 놓음으로써, 그 영역에서 운전되는 것을 방지하고 항상 최적의 상태인 TDC '0'에서 운전이 가능 하도록 제어하는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 최적의 상태로 운전중 재검출 플레그가 설정되면 모터에 인가되는 전류의 피크치를 검출하여 스위칭 제어 신호의 최적 상태 및 안전 영역을 판단하는 제1 과정과; 부하의 변동에 따른 전류의 변화를 판단하는 제2 과정과; 전류의 피크치 및 상기 모터에 인가되는 스위칭 제어 신호의 듀티비에 따라 그 모터의 최적의 상태 또는 안전 영역을 판단하는 제3 과정을 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.
2. 제1 항에 있어서, 상기 재검출 플레그가 설정되면 모터에 인가되는 스위칭 제어 신호의 듀티비가 일정 구간에 있는지를 판단하고, 설정되지 않으면 그때의 검출된 전류 피크치가 소정값 이상인가를 판단하여 소정값 이상이면 최적의 상태 및 안전 영역을 판단하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.
3. 제2 항에 있어서, 상기 전류 피크치의 소정값은 1A 로 기 저장된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.
4. 제2 항에 있어서, 상기 듀티비가 일정 구간에 있으면 재검출 플레그를 설정하지 않는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.
5. 제1 항에 있어서, 상기 제1 과정의 최적의 상태 혹은 안전 영역이 아니면 전류 피크치가 소정값 이하 인가를 판단하여 소정값 이하면 그때의 스위칭 제어 신호의 듀티비가 일정 구간에 있는지 판단하고, 그 판단 결과 일정 구간에 있으면 최적의 상태 혹은 안전 영역으로 판단하고, 일정 구간에 있지 않으면 현재 전류의 상태를 인식하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.
6. 제5 항에 있어서, 상기 전류 피크치의 소정값은 2.5A 이고 일정 구간은 55%이하 또는 75% 이상으로 기 저장된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.
7. 제1 항에 있어서, 상기 제2 과정은 상기 최적의 상태 혹은 안전 영역의 듀티비로 운전중 소정 시간이 경과된후 이전의 검출된 전류와 현재 모터에 인가되는 전류를 비교함으로써, 그 전류의 변화량이 소정값 이하 인가를 판단하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.
8. 제7 항에 있어서, 상기 전류의 변화량이 소정값 이하이면 그때의 검출시간이 소정 시간 이상인가를 판단하여 그 판단결과 이상이면 스위칭 제어 신호의 듀티비를 소정 감소시킴과 아울러 재검출 플레그를 설정하고, 그 판단결과 이하이면 검출 시간이 소정 시간 이하인가를 판단하고, 그 판단 결과 소정 시간 이하이면 검출 시간을 1분씩 증가시키고, 그 판단 결과 소정 시간 이상이면 스위칭 제어 신호의 듀티비를 소정 감소 시킴과 아울러 재검출 플레그를 설정하는것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 전류 변화량의 소정값은 0.3A, 검출 시간은 20분, 스위칭 제어 신호의 듀티비는 80%로 기 저장된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.