KR100520070B1 - linear compressor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로서 보다 상세하게는 상기 센서부에 인가되는 소스전원의 크기와 주파수를 측정하는 소스전원측정부와, 상기 소스전원측정부에서 측정된 상기 소스전원의 크기와 주파수에 기초하여, 소정의 기준크기 및 기준주파수를 갖도록 상기 센서부에 인가되는 소스전원의 크기 및 주파수를 보정하는 소스전원보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 리니어 압축기의 피스톤의 위치를 보다 정밀하게 검출할 수 있다.The present invention relates to a linear compressor, and more particularly, based on a source power measurement unit for measuring the magnitude and frequency of the source power applied to the sensor unit, and based on the magnitude and frequency of the source power measured by the source power measurement unit, And a source power correction unit for correcting the magnitude and frequency of the source power applied to the sensor unit to have a predetermined reference size and reference frequency. Thereby, the position of the piston of a linear compressor can be detected more precisely.

Description

리니어 압축기{linear compressor}Linear compressor

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로서 보다 상세하게는 피드백 구조를 갖는 리니어 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a linear compressor, and more particularly, to a linear compressor having a feedback structure.

리니어 압축기는 냉장고 등의 냉동사이클에서 냉매 압축용 등으로 널리 이용되고 있다. 리니어 압축기는 피스톤의 스트로크의 크기를 측정하고, 이를 분석하여 리니어 압축기의 구동모터에 전류를 인가하여 피스톤 운동을 제어한다. Linear compressors are widely used for refrigerant compression in refrigeration cycles such as refrigerators. The linear compressor measures the size of the stroke of the piston, analyzes it, and applies a current to the drive motor of the linear compressor to control the piston movement.

도1은 종래의 피스톤 스트로크의 센서구조의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a sensor structure of a conventional piston stroke.

도1에 도시한 바와 같이, 스트로크 센서구조는 센서본체(100), 센서코일(101), 코어지지대(102) 및 코어(103)로 구성되어 있다.As shown in Fig. 1, the stroke sensor structure is composed of a sensor body 100, a sensor coil 101, a core support 102 and a core 103.

센서본체(100)의 내부에 센서코일(101)을 갖고 있으며, 센서코일(101)은 동일한 인덕턴스 값, 동일 치수, 동일 권수를 갖는 제1센서코일(101a)과 제2센서코일(101b)의 직렬연결로 되어 있다. 코어지지대(102)는 비자성체로서 코어(103)를 지지하고 피스톤과 연결되어 있다.The sensor coil 101 is provided inside the sensor body 100, and the sensor coil 101 is formed of the first sensor coil 101a and the second sensor coil 101b having the same inductance value, the same dimension, and the same number of turns. It is connected in series. The core support 102 is a nonmagnetic material that supports the core 103 and is connected to the piston.

센서본체(100)의 내경을 관통하여 압축기의 피스톤과 연결된 코어(103)가 피스톤의 왕복운동에 따라 센서의 코일내부를 움직이게 되면 센서코일(101)에 소정의 리액턴스가 발생한다. When the core 103 connected to the piston of the compressor penetrates the inner diameter of the sensor body 100 and moves inside the coil of the sensor according to the reciprocating motion of the piston, a predetermined reactance is generated in the sensor coil 101.

도2는 종래의 리니어 압축기의 피스톤의 위치 검출회로의 블록도이다.2 is a block diagram of a position detection circuit of a piston of a conventional linear compressor.

도2에 도시한 바와 같이, 직렬연결된 두개의 센서코일(101)과 직렬연결된 두개의 분압저항(Ra, Rb)이 서로 병렬로 연결되어 있으며 소스전원(110)으로 삼각파가 입력되고 있다. 코어(103)의 위치에 따라 센서코일(101)의 인덕턴스가 변화하면 센서코일(101)에 유기된 전압은 OP-AMP(111)를 거쳐 약 100배 정도로 증폭되고 소정의 아날로그 신호처리과정을 거쳐 피스톤의 위치를 제어한다.As shown in FIG. 2, two sensor coils 101 connected in series and two divided resistors Ra and Rb connected in series are connected in parallel with each other, and a triangular wave is input to the source power source 110. When the inductance of the sensor coil 101 changes according to the position of the core 103, the voltage induced in the sensor coil 101 is amplified by about 100 times through the OP-AMP 111 and undergoes a predetermined analog signal processing process. Control the position of the piston.

그런데 종래의 센싱방식에서 센서에 인가되는 소스전원(110)의 작은 오차는 연산결과에서 약 100배 정도 증폭하는 등의 과정을 통해 큰 센싱오차를 유발할 수 있었다. 이러한 소스전원(110)은 저항과 콘덴서 등을 이용하여 만들어지는 것으로 소자의 특성이 온도 등에 의해 영향을 받을 수 있으므로 부정확한 소스전원(110)이 입력될 소지는 매우 크다고 할 수 있다. However, in the conventional sensing method, a small error of the source power source 110 applied to the sensor may cause a large sensing error through a process of amplifying about 100 times the calculation result. Since the source power source 110 is made of a resistor and a capacitor, the characteristics of the device may be affected by temperature, and thus, the source power source 110 may be incorrectly input.

본 발명의 목적은 리니어 압축기의 피스톤 위치 검출센서에 인가되는 소스전원이 정격전압 및 정격주파수를 갖도록 하여 정확한 피스톤의 위치검출이 가능한 리니어 압축기를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a linear compressor capable of accurately detecting the position of a piston by having a source power applied to a piston position detection sensor of a linear compressor having a rated voltage and a rated frequency.

상기 목적은 본 발명에 따라 피스톤 위치의 검출을 위한 센서부를 갖는 리니어압축기에 있어서, 상기 센서부에 인가되는 소스전원의 크기와 주파수를 측정하는 소스전원측정부와, 상기 소스전원측정부에서 측정된 상기 소스전원의 크기와 주파수에 기초하여 상기 센서부에 인가되는 소스전원의 크기 및 주파수를 보정하는 소스전원보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어압축기에 의해 달성될 수 있다 상기 소스전원보정부는 소정의 기준크기와 기준주파수를 갖는 기준전원과 상기 소스전원을 비교하여 상기 센서부에 인가하는 소스전원을 보정하는 것이 바람직하다.The object is a linear compressor having a sensor unit for detecting a piston position according to the present invention, the source power measuring unit for measuring the magnitude and frequency of the source power applied to the sensor unit, and the source measured in the source power measuring unit And a source power compensator for correcting the magnitude and the frequency of the source power applied to the sensor unit based on the size and frequency of the power. The source power compensator may have a predetermined reference size. It is preferable to correct the source power applied to the sensor unit by comparing the reference power source having a reference frequency with the source power source.

여기서 상기 소스전원측정부에서 측정된 상기 소스전원의 크기를 입력받고 이를 보정하는 PWM 신호를 상기 소스전원보정부에 출력하는 것을 특징으로 하는 PWM 제어부를 포함하도록 할 수 있다. 상기 소스전원보정부는 상기 소스전원 주파수를 보정하는 위상고정루프(PLL)를 갖도록 할 수 있다.Here, the PWM controller may be configured to receive the magnitude of the source power measured by the source power measurement unit and output a PWM signal for correcting the same to the source power correction unit. The source power corrector may have a phase locked loop PLL that corrects the source power frequency.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 위치 센서에 인가되는 소스전원의 제어블록도이다.3 is a control block diagram of a source power source applied to a piston position sensor according to an embodiment of the present invention.

도3에 도시한 바와 같이, 리니어 압축기(1)는 센서부(2), 소스전원발생부(3), 소스전원측정부(4) 및 소스전원보정부(5)를 갖는다.As shown in Fig. 3, the linear compressor 1 has a sensor unit 2, a source power generating unit 3, a source power measuring unit 4 and a source power correcting unit 5.

센서부(2)는, 도1을 참조하면, 코어(103), 센서코일(101), 분압저항(Ra, Rb) 및 코어지지대(102) 등으로 구성되며, 코어(103)의 운동에 따라 변화하는 인덕턴스에 따라 센서코일(101)에 유기되는 전압을 측정한다.Referring to FIG. 1, the sensor unit 2 includes a core 103, a sensor coil 101, voltage dividers Ra and Rb, a core support 102, and the like, according to the movement of the core 103. The voltage induced in the sensor coil 101 is measured according to the changing inductance.

소스전원발생부(3)는 sine파, 삼각파 등의 전압파형을 발생시켜, 센서부(2)의 센서코일(101) 및 분압저항에 소스전원을 인가한다. 인덕턴스의 변화에 따라 센서코일(101)에 유기되는 전압은 소스전원 파형의 위상변화 형태로 출력된다.The source power generator 3 generates voltage waveforms such as a sine wave and a triangle wave, and applies source power to the sensor coil 101 and the divided resistor of the sensor unit 2. The voltage induced in the sensor coil 101 according to the change of the inductance is output in the form of a phase change of the source power waveform.

소스전원측정부(4)는 소스전원발생부(3)에서 센서부(2)로 출력되는 전원의 크기 및 주파수를 측정하여, 진폭 및 주파수의 정보를 소스전원보정부(5)에 출력한다. 진폭은 정류부 및 첨두치 검출기 등으로 측정할 수 있다.The source power measurement unit 4 measures the magnitude and frequency of the power output from the source power generation unit 3 to the sensor unit 2, and outputs information of amplitude and frequency to the source power correction unit 5. The amplitude can be measured with a rectifier and a peak detector.

소스전원보정부(5)는 소정의 기준크기와 기준주파수를 갖는 기준전원과 상기 소스전원을 비교하여 상기 센서부(2)에 인가되는 소스전원을 보정한다. 이러한 소스전원보정부(5)는 진폭보정부(6)와 주파수보정부(7)로 구성될 수 있다.The source power correction unit 5 compares the reference power source having a predetermined reference size and reference frequency with the source power source to correct the source power applied to the sensor unit 2. The source power source corrector 5 may be composed of an amplitude corrector 6 and a frequency corrector 7.

소스전원발생부(3)에서 센서부(2)에 출력되는 전원은 소스전원측정부(4)로 피드백 되고 소스전원보정부(5)에 출력된다. 소스전원보정부(5)는 소스전원발생부(3)의 출력을 진폭보정부(6)에서 소정의 기준전압으로 보정하고, 주파수보정부(7)에서 소정의 기준주파수를 갖는 파형이 되도록 보정한다.The power output from the source power generation unit 3 to the sensor unit 2 is fed back to the source power measurement unit 4 and output to the source power correction unit 5. The source power source correcting section 5 corrects the output of the source power generating section 3 to a predetermined reference voltage at the amplitude correcting section 6 and corrects the waveform to have a predetermined reference frequency at the frequency correcting section 7. .

도4는 본 발명의 실시예에 따른 진폭보정부(6)의 회로도이다.4 is a circuit diagram of an amplitude correction section 6 according to an embodiment of the present invention.

도4에 도시한 바와 같이, 진폭보정부(6)는 비교증폭기(11), 분압저항(R1 내지 R5) 및 콘덴서(C)를 갖고 있다.As shown in Fig. 4, the amplitude compensator 6 includes a comparative amplifier 11, voltage divider resistors R1 to R5, and a capacitor C.

비교증폭기(11)는 +단자에 소스구형파를 입력받고 -단자에는 분압저항(R4, R5)에 의해 분압 된 기준 구형파를 인가 받는다. 비교증폭기(11)는 다음과 같은 Vo 전압을 소스전원발생부(3)에 출력한다.The comparative amplifier 11 receives a source square wave at the + terminal and receives a reference square wave divided by the voltage divider resistors R4 and R5 at the-terminal. The comparative amplifier 11 outputs the following Vo voltage to the source power generator 3.

Vo=Av(V+-V-) Vo = Av (V + -V - )

(여기서 Av는 비교증폭기(11)의 전압이득이다.)(Where Av is the voltage gain of the comparative amplifier 11).

콘덴서(C)는 PWM 제어부(13)에서 입력되는 펄스폭변조 신호에 의해서 소정의 전압(Vc)으로 충전되고, 소정의 콘덴서(C) 전압을 비반전증폭기(12)의 바이어스 전압(Vdc+, Vdc-)으로 공급한다.The capacitor C is charged to the predetermined voltage Vc by the pulse width modulation signal input from the PWM control unit 13, and the predetermined capacitor C voltage is supplied to the bias voltage Vdc + , of the non-inverting amplifier 12. The supply of) - vdc.

비반전증폭기(12)의 출력전압은 다음의 식에 의해 증폭기의 바이어스 전압(Vdc+, Vdc-)에 의해 비교증폭기(11)의 출력전압이 일정값 이상 되는 것을 컨트롤하게 된다.The output voltage of the non-inverting amplifier 12 controls that the output voltage of the comparative amplifier 11 becomes a predetermined value or more by the bias voltages Vdc + and Vdc - of the amplifier by the following equation.

상기 식에서 Vdc는 비교증폭기(11)내의 전압강하에 의해 작은 값이 될 수도 있다.In the above formula, Vdc may be a small value due to the voltage drop in the comparative amplifier 11.

PWM 제어부(13)는 삼각파의 첨두치를 입력받고 기준첨두치와 비교하여 적정 전압이 콘덴서(C)에 충전되도록 하는 듀티사이클을 갖는 펄스폭변조 신호를 비반전증폭기(12)에 인가한다.The PWM control unit 13 receives the peak value of the triangular wave and applies a pulse width modulated signal having a duty cycle for charging the capacitor C with an appropriate voltage compared with the reference peak value to the non-inverting amplifier 12.

주파수보정부(7)는 위상고정루프로 구성할 수 있으며, 도5는 위상고정루프의 구성 블록도를 도시한 것이다.The frequency compensator 7 can be constituted by a phase locked loop, and Fig. 5 shows a block diagram of the phase locked loop.

도5에 도시한 바와 같이, 주파수보정부(7)는 VCO(21), 주파수디바이더(22), TCXO(23), 위상비교기(24)(Phase Detector, P/D), 전하펌프(25)(Charge Pump, C/P) 및 루프필터(26)(Loop Filter, L/P)를 갖는다.As shown in Fig. 5, the frequency compensator 7 includes a VCO 21, a frequency divider 22, a TCXO 23, a phase comparator 24 (Phase Detector, P / D), and a charge pump 25. (Charge Pump, C / P) and loop filter 26 (Loop Filter, L / P).

VCO(21)(Voltage Controlled Oscillator)는 입력전압에 따라 특정한 주파수를 갖는 파형을 출력한다. 그러나 VCO(21)은 온도나 주변 전자파환경 등 주변 환경에 민감한 특성을 갖는다.A voltage controlled oscillator (VCO) 21 outputs a waveform having a specific frequency according to the input voltage. However, the VCO 21 has a characteristic sensitive to the surrounding environment, such as temperature or the surrounding electromagnetic environment.

주파수디바이더(22)는 VCO(21)의 출력주파수를 적절한 비율로 나누어서 비교하기 알맞은 주파수로 만들어 준다. 이는 디지털 카운터와 같은 구조로 되어 있으며 PLL IC로 불리는 칩을 사용하여 소프트웨어적으로 분주비를 조절할 수도 있다.The frequency divider 22 divides the output frequency of the VCO 21 by an appropriate ratio to make the frequency suitable for comparison. It is structured like a digital counter and can be adjusted in software using a chip called a PLL IC.

TCXO(23)(Temperature Compensated X-tal Oscillator)는 온도변화에 관계없이 안정적인 주파수를 갖는 파형을 출력하여주며, 크리스탈 오실레이터가 사용된다. 이 주파수를 기준주파수로 삼아서 VCO(21)의 출력주파수가 원하는 주파수인지를 비교한다.TCXO 23 (Temperature Compensated X-tal Oscillator) outputs a waveform with stable frequency regardless of temperature change, and crystal oscillator is used. Using this frequency as a reference frequency, it is compared whether the output frequency of the VCO 21 is a desired frequency.

위상비교기(24)는 TCXO(23)의 기준주파수와 주파수디바이더(22)를 통해 입력된 주파수를 비교하여 그 차이에 해당하는 펄스열을 내보낸다. 전하펌프(25)는 위상비교기(24)에서 나온 펄스폭에 비례하는 전류를 펄스 부호에 따라 공급하거나 공급받는다. The phase comparator 24 compares the reference frequency of the TCXO 23 with the frequency input through the frequency divider 22 and outputs a pulse train corresponding to the difference. The charge pump 25 is supplied or received with a current proportional to the pulse width from the phase comparator 24 according to the pulse sign.

루프필터(26)는 저역통과여파기의 구조로 구성되며 이 필터는 루프동작 중에 발생하는 각종 주파수들을 제거하고, VCO(21) 조절단자의 전압을 가변시키는 역할을 한다.The loop filter 26 has a structure of a low pass filter, which removes various frequencies generated during the loop operation and changes the voltage of the VCO 21 control terminal.

소스전원발생부(3)인 삼각파 발생회로 즉 VCO(21)의 출력을 피드백 하여 주파수디바이더(22)에 입력시킨다. 위상비교기(24)는 TCXO(23)의 기준주파수와 주파수디바이더(22)의 출력주파수를 비교하여 주파수의 차이에 비례하는 펄스폭을 갖는 펄스열을 전하펌프(25)에 출력한다. 전하펌프(25)는 입력된 펄스의 폭에 해당하는 전류를 루프필터(26)에 공급하면 루프필터(26)는 VCO(21)에 소정의 전압을 입력하여 원하는 주파수를 갖는 삼각파를 출력하게 된다.The output of the triangular wave generator circuit, that is, the source power generator 3, that is, the VCO 21 is fed back to the frequency divider 22. The phase comparator 24 compares the reference frequency of the TCXO 23 with the output frequency of the frequency divider 22 and outputs a pulse train having a pulse width proportional to the difference in frequency to the charge pump 25. When the charge pump 25 supplies a current corresponding to the width of the input pulse to the loop filter 26, the loop filter 26 inputs a predetermined voltage to the VCO 21 to output a triangular wave having a desired frequency. .

본 발명에 의해 리니어 압축기의 피스톤의 위치를 보다 정밀하게 검출할 수 있다.According to the present invention, the position of the piston of the linear compressor can be detected more precisely.

도1은 종래의 피스톤 스트로크의 센서구조의 단면도,1 is a cross-sectional view of a sensor structure of a conventional piston stroke;

도2는 종래의 리니어 압축기의 피스톤의 위치 검출회로의 블록도,2 is a block diagram of a position detection circuit of a piston of a conventional linear compressor;

도3은 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 위치 센서에 인가되는 소스전원의 제어블록도,3 is a control block diagram of a source power source applied to a piston position sensor according to an embodiment of the present invention;

도4는 본 발명의 실시예에 따른 진폭보정부의 회로도,4 is a circuit diagram of an amplitude correction unit according to an embodiment of the present invention;

도5는 본 발명의 실시예에 따른 위상고정루프의 구성 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a configuration of a phase locked loop according to an exemplary embodiment of the present invention.

Claims (4)

피스톤의 위치를 검출하기 위한 센서부를 갖는 리니어압축기에서,In the linear compressor having a sensor section for detecting the position of the piston, 상기 센서부에 인가되는 소스전원의 크기와 주파수를 측정하는 소스전원측정부와,A source power measuring unit measuring a magnitude and a frequency of the source power applied to the sensor unit; 상기 소스전원측정부에서 측정된 상기 소스전원의 크기와 주파수에 기초하여, 소정의 기준크기 및 기준주파수를 갖도록 상기 센서부에 인가되는 소스전원의 크기 및 주파수를 보정하는 소스전원보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어압축기.And a source power correction unit for correcting the magnitude and frequency of the source power applied to the sensor unit to have a predetermined reference size and reference frequency based on the magnitude and frequency of the source power measured by the source power measurement unit. Linear compressor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소스전원보정부는 소정의 기준크기와 기준주파수를 갖는 기준전원과 상기 소스전원을 비교하여, 상기 기준크기와 상기 기준주파수를 갖는 소스전원이 상기 센서부로 인가되도록 상기 센서부에 인가하는 소스전원을 보정하는 것을 특징으로 하는 리니어압축기.The source power correction unit compares a reference power source having a predetermined reference size with a reference frequency and the source power source, and applies source power applied to the sensor unit so that the source power source having the reference size and the reference frequency is applied to the sensor unit. Linear compressor, characterized in that for correcting. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소스전원측정부에서 측정된 상기 소스전원의 크기를 입력받고 이를 보정하는 PWM 신호를 상기 소스전원보정부에 출력하는 PWM 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어압축기.And a PWM control unit for receiving the magnitude of the source power measured by the source power measuring unit and outputting a PWM signal for correcting the same to the source power correction unit. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소스전원보정부는 상기 소스전원 주파수를 보정하는 위상고정루프(PLL)를 갖는 것을 특징으로 하는 리니어압축기.And the source power supply corrector has a phase locked loop (PLL) for correcting the source power frequency.
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