KR100414118B1

KR100414118B1 - Driving control method for reciprocating compressor

Info

Publication number: KR100414118B1
Application number: KR10-2001-0065110A
Authority: KR
Inventors: 박준형
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2004-01-07
Also published as: KR20030033367A

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전제어방법에 관한 것으로, 특히 왕복동식 압축기에 인가되는 전류패턴과 스위칭 소자의 전압패턴을 이용하여 TDC=0인 지점에서 운전할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 운전제어방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 피스톤이 상하 운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기에 있어서, 모터에 인가되는 현재 전류를 검출하고, 그 전류와 스위치의 온,오프에 따라 변화하는 전압을 검출하는 검출 과정과; 각각의 상기 소정 전류, 전압 데이터를 소정 번째 떨어진 전류, 전압 데이터와 비교하는 비교 과정과; 상기 비교 과정으로 출력된 데이터들의 패턴으로 TDC=0인 지점을 인식하는 최적 상태 판별과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 왕복동식 압축기에서 발생하는 전류 크기 정보와 스위치의 전압 크기 정보를 이용하여 데이터를 구성하고, 그 데이터에 의해 마이크로 컴퓨터는 상기 왕복동식 압축기의 TDC=0인 최적의 상태를 판단할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an operation control method of a reciprocating compressor, and more particularly, to an operation control method of a reciprocating compressor using a current pattern applied to a reciprocating compressor and a voltage pattern of a switching element. It is about. To this end, the present invention in the reciprocating compressor in which the piston is variable in the vertical stroke to adjust the cooling force, the current to be applied to the motor is detected, the current and the voltage that changes according to the on and off of the switch Detection process; A comparison process of comparing each of the predetermined current and voltage data with a predetermined second apart current and voltage data; It is characterized in that the optimal state determination process for recognizing the point TDC = 0 as a pattern of the data output by the comparison process. Accordingly, the present invention constructs data using the current magnitude information generated in the reciprocating compressor and the voltage magnitude information of the switch, and based on the data, the microcomputer determines the optimal state of TDC = 0 of the reciprocating compressor. It can be effective.

Description

DRIVING CONTROL METHOD FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전제어방법에 관한 것으로, 특히 왕복동식 압축기에 인가되는 전류패턴과 스위칭 소자의 전압패턴을 이용하여 TDC=0인 지점에서 운전할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 운전제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an operation control method of a reciprocating compressor, and more particularly, to an operation control method of a reciprocating compressor using a current pattern applied to a reciprocating compressor and a voltage pattern of a switching element. It is about.

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.In general, a reciprocating compressor generates a rotating torque by interrupting power supplied to a coil wound around a multi-phase stator by using a switching element, thereby sequentially changing the excitation state between the rotor and the stator. Forward rotational torque can be generated by suction force.

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.If the specific excitation state is not changed, the rotor can be stopped at a certain position, and various drive control that can generate reverse rotational power by controlling the phase of the input pulse signal applied to the switching element based on the maximum inductance shape. As is possible, it is applied to electronic products requiring direction control.

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.In particular, the reciprocating compressor used in the refrigerator or the air conditioner can vary the compression ratio to the voltage applied to the motor, and thus has the advantage of controlling the cooling power according to the user's intention, It will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 일반적인 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치에 대한 구성을 보인 회로도로서, 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.1 is a circuit diagram showing a configuration of an operation control apparatus of a general reciprocating compressor. As shown in FIG. 1, a piston is varied in a vertical motion by a voltage applied to an internal motor M according to a stroke command value. A reciprocating compressor (L.COMP) for adjusting cooling force and a voltage detector (30) for detecting a voltage generated in the reciprocating compressor (L.COMP) as the stroke is increased by an applied voltage; A current detector 20 which detects a current applied to the reciprocating compressor L.COMP as the stroke is increased by an applied voltage; A microcomputer (40) for calculating a stroke from the voltage and current detected by the voltage detector (30) and the current detector (20), comparing the stroke with a stroke command value, and outputting a switching control signal according thereto; In accordance with the switching control signal of the microcomputer 40, it consists of an electric circuit section 10 for interrupting the AC power to the triac (Tr1) to apply a voltage to the reciprocating compression section (L.COMP), as described above. The operation of the configured conventional device will be described.

먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.First, the reciprocating compression section (L.COMP), the piston is moved up and down by the applied voltage according to the stroke command value set by the user, thereby the stroke is variable to adjust the cooling force.

한편, 전기 회로부(10)의 상기 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.Meanwhile, the stroke of the triac Tr1 of the electric circuit unit 10 is increased due to a long turn-on period due to the switching control signal of the microcomputer 40. In this case, the motor of the reciprocating compressor L.COMP ( The voltage and current applied to M) are respectively detected by the voltage detector 30 and the current detector 20 and applied to the microcomputer 40.

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.Then, the microcomputer 40 calculates a stroke by using the applied voltage and current detected from the voltage detector 30 and the current detector 20, and compares the stroke with the stroke command value and accordingly switches control. Output the signal.

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.That is, when the calculated stroke is smaller than the stroke command value, the microcomputer 40 outputs a switching control signal for lengthening the on-cycle of the triac Tr1 to apply the voltage to the reciprocating compressor L.COMP. To increase.

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.Unlike the above description, when the calculated stroke is larger than the stroke command value, the microcomputer 40 outputs a switching control signal for shortening the on-cycle of the triac Tr1 and applies it to the reciprocating compression unit L.COMP. Decreases the voltage.

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.However, since the reciprocating compressor operating as described above has a severe nonlinearity in mechanical motion characteristics, there is a problem in that precise control is impossible with a linear control method without considering the nonlinearity.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 왕복동식 압축기의 모터에 인가되는 전류 크기 정보의 패턴 및 트라이액의 전압 정보의 패턴을 마이크로 컴퓨터에서 인식하여 그 두가지가 똑같이 상승구간에서 하강구간으로 변화하는 변곡점을 동시에 가지는 시점일때 TDC=0인 지점으로 인식하여 왕복동식 압축기의 최적의 상태에서 보다 효율적으로 상기 왕복동식 압축기를 제어할 수 있도록 하는 왕복동식 압축기의 운전제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and the microcomputer recognizes the pattern of the current magnitude information and the triac voltage information applied to the motor of the reciprocating compressor, and the two are equally lowered in the rising section. To provide an operation control method of a reciprocating compressor to recognize the point of TDC = 0 at the point of having the inflection point changing to the section at the same time to control the reciprocating compressor more efficiently in the optimum state of the reciprocating compressor. There is a purpose.

도 1은 일반적인 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치에 대한 구성을 보인 회로도.1 is a circuit diagram showing the configuration of the operation control device of a typical reciprocating compressor.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법이 적용되는 장치의 구성을 보인 회로도.2 is a circuit diagram showing the configuration of a device to which the operation control method of the reciprocating compressor of the present invention is applied;

도 3의 (a)는 일반적인 왕복동식 압축기의 모터에 인가되는 전류를 나타낸 파형도, (b)는 트라이액의 단자전압을 나타낸 파형도.Figure 3 (a) is a waveform diagram showing the current applied to the motor of the general reciprocating compressor, (b) is a waveform diagram showing the terminal voltage of the triac.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 전류 패턴 및 트라이액의 전압 패턴을 보인 예시도.Figure 4 is an exemplary view showing the current pattern and the voltage pattern of the triac of the reciprocating compressor of the present invention.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***

10: 전기 회로부 20: 전류 검출부10: electric circuit unit 20: current detection unit

40: 마이크로 컴퓨터 50: 전압변곡점 검출부40: microcomputer 50: voltage inflection point detector

100: 전류변곡점 검출부100: current inflection point detector

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피스톤이 상하 운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기에 있어서, 모터에 인가되는 현재 전류를 검출하고, 그 전류와 스위치의 온,오프에 따라 변화하는 전압을 검출하는 검출 과정과; 각각의 상기 소정 전류, 전압 데이터를 소정 번째 떨어진 전류, 전압 데이터와 비교하는 비교 과정과; 상기 비교 과정으로 출력된 데이터들의 패턴으로 TDC=0인 지점을 인식하는 최적 상태 판별과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, in the reciprocating compressor in which the piston is variable in the vertical movement to adjust the cooling force, detecting the current current applied to the motor, the current and the on and off of the switch A detection process of detecting a voltage which changes accordingly; A comparison process of comparing each of the predetermined current and voltage data with a predetermined second apart current and voltage data; It is characterized in that the optimal state determination process for recognizing the point TDC = 0 as a pattern of the data output by the comparison process.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 상태 인식 방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the operation and effects of the state recognition method of the reciprocating compressor according to the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기의 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 소정 번째 검출된 전류와 비교하여 그에 따른 전류 정보를 출력하는 전류 변곡점 검출부(100)와; 스위칭 소자의 온, 오프 및 인가되는 전류에 따라 변환하는 그 스위칭 소자의 단자전압을 소정 번째 검출된 전압과 비교하여 그에 따른 전압 정보를 출력하는 전압 변곡점 검출부(50)와; 상기 전류 변곡점 검출부(100) 및 전압 변곡점 검출부(50)로부터 입력된 전류 정보 및 전압 정보가 상승구간에서 하강구간으로 변화하는 변곡점을 동시에 가지는 시점을 TDC=0인 지점으로 인식하여 그 변곡점에서 스위칭 제어 신호가 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 구성된다. 이하 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전 제어 방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.2 is a circuit diagram showing the configuration of an apparatus to which the operation control method of the reciprocating compressor of the present invention is applied, and as shown therein, a current detector 20 for detecting a current applied to the motor M; A current inflection point detector (100) for comparing the detected current of the current detector (20) with a predetermined second detected current and outputting current information according thereto; A voltage inflection point detector (50) for comparing the terminal voltage of the switching element that is converted according to the on, off and applied currents of the switching element with a predetermined second detected voltage and outputting corresponding voltage information; The current and voltage information input from the current inflection point detection unit 100 and the voltage inflection point detection unit 50 simultaneously recognizes the point of inflection that changes from the rising section to the falling section as a point of TDC = 0 and switches the control at the inflection point. A microcomputer 40 which outputs a switching control signal so that the signal is held; According to the switching control signal of the microcomputer 40, the AC power source AC is interrupted by the triac Tr1, and the electric circuit unit 10 applies a voltage to the reciprocating compression unit L.COMP. Hereinafter, the operation and effect of the operation control method of the refrigerator using the reciprocating compressor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3의 (a)는 일반적인 왕복동식 압축기의 모터에 인가되는 전류를 나타낸 파형도, (b)는 트라이액의 단자전압을 나타낸 파형도로서, 모터(M)에 인가되는 전류가 '0'인 구간은 트라이액(Tr1)의 게이트전류를 인가하지 않은 구간임을 알수 있다. 따라서, 이때 상기 트라이액(Tr1)의 단자전압은 0V에서 갑자기 전압이 상승하게 되는 것을 알 수 있다.Figure 3 (a) is a waveform diagram showing the current applied to the motor of the general reciprocating compressor, (b) is a waveform diagram showing the terminal voltage of the triac, the current applied to the motor (M) is '0' It can be seen that the section is a section in which the gate current of the triac Tr1 is not applied. Therefore, it can be seen that the terminal voltage of the triac Tr1 suddenly rises at 0V.

본 발명은 이러한 상기 전류의 패턴과 전압의 패턴을 이용하여 TDC=0인 지점을 인식하여 최적의 상태에서 왕복동식 압축기를 운전시키게 된다.The present invention operates the reciprocating compressor in an optimum state by recognizing the point where TDC = 0 using the current pattern and the voltage pattern.

먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.First, the reciprocating compressor L.COMP moves the piston up and down by the stroke voltage according to the stroke command value set by the user, thereby adjusting the cooling force by varying the stroke.

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 왕복 동식 압축부(L.COMP)가 구동된다.That is, when the stroke of the triac Tr1 of the electric circuit unit 10 increases due to the turn-on period being prolonged by the switching control signal of the microcomputer 40, the reciprocating compression unit L.COMP Driven.

이때, 전류 검출부(20)에서 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하여 이를 전류 변곡점 검출부(100)에 인가하고, 이에 따라 상기 전류 변곡점 검출부(100)는 상기 전류 검출부(20)로부터 검출 전류를 입력 받아 이전 4번째 전류 데이터와 비교하여 마이크로 컴퓨터(40)로 출력한다.At this time, the current detection unit 20 detects the current applied to the reciprocating compression unit (L.COMP) and applies it to the current inflection point detection unit 100, accordingly, the current inflection point detection unit 100 is the current detection unit ( The detection current is inputted from 20), and compared to the fourth current data before being output to the microcomputer 40.

여기서 도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 전류 패턴 및 트라이액의 전압 패턴을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와같이 검출한 11개의 전류 데이터를 각각 이동 시키고 빈 데이터 자리에 현재 검출된 전류값을 입력하며, 4번째 떨어진 데이터와 비교하여 4번째 전류보다 크게 되면 '1'을 표기하고, 작으면 '-1'을 표기하며 같으면 '0'을 표기한다. 이러한 과정을 8번 수행하여 상기 전류 패턴을 인식하고, 트라이액 전압 패턴 역시 검출한 11개의 전압 데이터를 각각 이동 시키며 상기와 같은 전류 패턴과 같은 방법으로 트라이액 전압 패턴도 얻는다.4 is an exemplary view showing the current pattern and the triac voltage pattern of the reciprocating compressor according to the present invention. As shown in FIG. Compared with the 4th fallen data, if it is bigger than 4th current, '1' is indicated, if it is small, '-1' is indicated and if it is the same, '0' is indicated. The process is performed eight times to recognize the current pattern, and the triac voltage pattern is also moved to each of the eleven voltage data detected. The triac voltage pattern is also obtained in the same manner as the current pattern.

이로 인해, 상기 마이크로 컴퓨터(40)는 상기 전류 패턴과 전압패턴의 변곡점을 패턴을 가질때 TDC=0지점으로 인식하여 그 변곡점에서 트라이액(Tr1)의 게이트 제어 신호가 유지 되도록 스위칭 제어 신호를 출력한다.Therefore, the microcomputer 40 recognizes the inflection point of the current pattern and the voltage pattern as TDC = 0 when the pattern has a pattern, and outputs a switching control signal to maintain the gate control signal of the triac Tr1 at the inflection point. .

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 왕복동식 압축기에서 발생하는 전류 크기 정보와 스위치의 전압 크기 정보를 이용하여 데이터를 구성하고, 그 데이터에 의해 마이크로 컴퓨터는 상기 왕복동식 압축기의 TDC=0인 최적의 상태를 판단할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention configures data by using current magnitude information generated in the reciprocating compressor and voltage magnitude information of the switch, and by using the data, the microcomputer optimizes TDC = 0 of the reciprocating compressor. There is an effect that can determine the state.

Claims

A reciprocating compressor in which a piston changes a stroke in vertical movement to adjust a cooling force, the reciprocating compressor comprising: a detecting step of detecting a current current applied to a motor and detecting a voltage that changes according to the current and the switch on and off;

A comparison process of comparing each of the predetermined current and voltage data with a predetermined second apart current and voltage data;

And an optimum state discrimination process for recognizing a point where TDC = 0 as a pattern of data output by the comparison process.

The method of claim 1, wherein the comparing process sequentially compares the magnitude of each current data with the predetermined current data to obtain 1, -1,0 as a result of the comparison, and compares the magnitude of the voltage data with the predetermined voltage data. And outputting data of 1, -1, 0 as a result of the comparison.

The operation control method of claim 1, wherein the optimum state determination process is a time point at which TDC = 0 has an inflection point at which current data and voltage data change from a rising section to a falling section at the same time. .