KR100540924B1 - 공기조화기의제어장치 - Google Patents

Abstract

본발명은 변조파와 반송파의 대소비교로 얻어지는 스위칭 신호로부터 의사정현파를 출력하는 인버터회로와, 이 인버터 회로로부터 출력되는 의사정현파로 회전 구동되는 압축기를 사용하여 구성된 냉동사이클을 갖고, 공조부하에 따라서 상기 변조파를 조절하도록 한 공기조화기의 제어장치에 있어서, 상기 인버터회로에 공급되는 전원의 전압이 정격전압보다 제1 소정값 이상 큰 경우에는 소정시간마다 상기 변조파의 진폭이 작아지는 보정을 행하고, 상기 전압이 정격 전압보다 제2 소정값 이상 작은 경우에는 소정시간마다 상기 변조파의 진폭이 크게 되는 보정을 행함과 동시에, 상기 소정시간을 상기 전압과 정격전압의 차이가 커짐에 따라 길게 하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어장치에 관한 것이다.

Description

공기조화기의 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING AN AIR CONDITIONER}

본발명은 공기조화기에 공급되는 전원의 전압변동에 대응한 제어를 행하는 공기조화기의 제어장치에 관한 것이다.

통상 분리형이라 칭하는 공기조화기는 옥외에 설치되는 실외유닛, 및 옥내에 설치되는 실외유닛으로 구성되고, 이들 양 유닛에는 압축기등의 냉동사이클을 구성하는 기기가 구분되어 탑재됨과 동시에 냉매배관과 지령신호선으로 접속되어 있다.

실내유닛에는 실내측 열교환기, 팬모터와, 이 모터로 구동되고, 실내측 열교환기로 가열/냉각된 공기를 실내로 순환시키는 크로스 플로팬으로 이루어지는 실내팬, 냉매배관 접속용의 포트 및 실내측 제어부 등이 탑재되고,

실외유닛에는 실내측 열교환기, 모터와 프로펠라팬으로 이루어지고 외기와 실외측 교환기의 열교환을 촉진하는 실외팬, 압축기 및 그 압축기를 구동하는 압축기 모터, 냉매의 순환방향을 전환하는 사방밸브, 냉매의 순환방향을 규제하는 역지밸브, 실내유닛에 공급하는 냉매의 유량을 조절하는 냉매제어용 전자밸브, 캐필러리 튜브(감압장치), 스트레이너, 냉매배관접속용의 포트, 어큐뮬레이터, 머플러 및 실외측 제어부(실외기 컨트롤기판)이 탑재되어 냉동사이클을 구성하도록 각 기기가 냉매배관으로 접속되어 있다.

이 냉동사이클의 구성은 일반적으로 알려진 것을 사용할수 있지만, 상세한 설명을 생략한다.

냉방운전시는 압축기로부터 토출된 냉매가 실외측 열교환기에서 응축하고, 캐필러리 튜브에서 감압된후, 실내측 열교환기에서 증발함으로써, 피조화실내의 냉방운전이 가능하게 되는 것이다.

또, 난방운전시는 압축기로부터 토출된 냉매가 실내측 열교환기에서 응축하고, 캐필러리 튜브에서 감압된후, 실외측 열교환기에서 증발한다. 이때의 실내측 열교환기에서 냉매가 응축할때의 응축열을 사용하여 피조화실의 난방운전이 가능하게 되는 것이다.

냉방, 난방 혹은 드라이운전(냉방운전과 같은 냉매의 흐름으로 실내팬의 송풍량을 자동적으로 증감시키는 운전)을 행함에 있어서, 실내유닛과 실외유닛으로 되는 분리형의 에어컨에서는 희망하였던 운전을 행하기 위하여 제어신호를 실내유닛으로부터 실외유닛으로 통신회선을 통하여 전달한다. 이하, 도 1를 사용하여, 본발명이 대상으로 하는 공기조화기(에어컨)의 전기회로의 개략을 설명한다.

도 1에서, 실내유닛(2)으로부터의 신호는, 신호선을 통하여 단자판(A)(커넥터)(6)의 ③ 단자에 공급되고, 실외유닛(1)의 제어부(실외기 컨트롤기판)(3)의 시리얼 통신회로로 송신된다.

또, 실내유닛(2)에서 통전이 제어되는 전력은 단자판(A6)의 ① 단자 및 ② 단자를 통하여 단자판(B)의 ① 단자 및 ② 단자에 부여되어 노이즈 필터를 통하여 정류회로(8), 파워트랜지스터 모듈에 의한 인버터회로(9)에 부여되고, 압축기(5)의 구동전력으로 된다.

더욱이, 단자판(B)에 단상 200V의 전원을 접속할때에는 정류회로(8)를 단상 200V용으로 전환함과 동시에 단자판(A)과 단자판(B)을 접속하는 접속선을 차단하는 것이다.

운전지령을 받은 실외유닛(1)의 제어부(실외기 컨트롤기판)(3)는 실외팬모터(7)의 회전수, 냉매의 유량, 또는 냉매의 팽창량을 제어하는 냉매제어용 전자밸브(4)의 개도 및 압축기의 운전능력(회전수)을 제어하여, 실내유닛(2)에 설정된 설정온도에 실온이 도달하도록 하는 것이다.

도 2는 실내유닛(2)에 탑재된 제어부의 요부 전기회로도이다. 마이컴(21)에는 공기조화기의 기본 모드를 설정하는 스위치, 운전표시부 및 원격컨트롤러(도시생략)로부터의 신호의 수신회로가 설치되어 있다.

마이컴(21)은 원격 컨트롤러로부터 송신된 신호에 따라 공기조화기의 운전을 제어하는 것이다. 냉방운전/난방운전/송풍운전의 설정에 의거하여 난방운전시는 커넥터(6A)의 단자(3)를 통하여, 냉매가 흐르는 방향을 바꾸어 냉방 또는 난방의 전환을 행하는 4방 밸브를 ON(통전)시키는 신호를 실외유닛(1)의 제어부로 출력한다.

23은 스텝 모터이고, 풍향조정판(플랩)의 각도를 변경하여 실내유닛(2)으로부터 토출되는 조화공기의 토출방향을 상하 및 좌우로 변경시키는 것이다. 22는 송풍용의 크로스플로팬을 구동하기 위한 모터이고, 회전수가 자동 또는 임의로 컨트롤된다. 이 모터(22)의 구동회로는 마이컴(21)에 의하여 제어된다. TH1, TH2는 각각 실온을 검출하는 온도센서 및 냉매열교환기의 온도를 검출하는 온도센서이다.

도 3은 실외유닛(1)의 제어부의 요부 전기회로도이다. 이 도면에서 커넥터(6B)는, 도 2에 도시한 실내유닛(2)의 제어부의 커넥터(6A)와 같은 단자번호끼리가 접속되는 것이다.

더욱이, 이 단자판(6B)은 도 1에 도시한 단자판(A)과 단자판(B)을 함께 기재한 것이다.

시리얼 회로는 실내측유닛(2)의 마이컴(21)과 실외측 유닛(1)의 마이컴(31) 사이의 신호전달을 행하기 위하여 설치된 것이고, 실내측유닛(2)에는 시리얼회로(20)가 실외측 유닛(1)에는 시리얼회로(30)가 구비되어 있다.

실외유닛(1)의 마이컴(31)은 그 동작명령이 시리얼회로(30)를 통하여 실내유닛으로부터 전달되어 압축기모터(5), 4방밸브 전환용 솔레노이드(RV), 팬모터(7)를 운전제어한다.

압축기모터(5)에는 교류모터가 사용되고, 정류회로(8)에서 배전압 정류된 직류전력을 마이컴(31)으로부터의 지령신호에 의하여 제어되는 인버터회로(9)에서 PWM 이론에 의거한 의사 정현파의 교류전력으로 변환된후 공급된다. 팬모터(7)는 무브러시 직류전동이고, 마이컴(31)으로부터의 신호에 의거하여 회전수가 제어되는 것이다.

RV는 4방 밸브 전환용의 솔레노이드이고, 통전방향에 의하여 4방 밸브의 상태가 전환되는 것이다. 따라서 솔레노이드(RV)의 통전방향을 전환하면 냉동사이클이 난방운전/냉방운전으로 되는 것이다. TH3, TH4, TH5는 온도 스위치이고, 각각 각부의 온도를 검출하여 마이컴(31)에 입력한다.

이와같이 구성된 공기조화기에 있어서, 동력원인 압축기모터등에 공급하는 전원 전압이 정상동작범위를 초과하여 보호동작범위로까지 변동한 경우, 즉 기준전압에 대하여 소정의 값이상으로 전압이 상승하면, 모터 권선에서는 과전압이 되고 모터의 소손사고의 원인이 될 수 있고, 또 기준전압에 대하여 소정값 이하로 전압이 하강하면, 모터 토크가 부족하여 정동(로크) 상태로 빠지는 등 좋지 않을 수 있다.

이와 같은 문제점에 대하여, 이와 같은 공기조화기의 운전에 있어서, 구동원인 압축기 모터등에 공급하는 전원전압이 정상동작범위를 초과하여 보호동작범위로까지 변동한 경우에는 압축기모터등의 전력공급을 정지하는 일 없이 기기를 보호하면서, 압축기 모터에 공급하는 전압을 조정하여 가능한한 모터를 정지하지 않고 운전을 계속하는 공기조화기의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 기재한 발명에서는 변조파와 반송파의 대소비교로 얻어지는 스위칭 신호로부터 의사정현파를 출력하는 인버터회로와, 이 인버터 회로로부터 출력되는 의사정현파로 회전 구동되는 압축기를 사용하여 구성된 냉동사이클을 갖고, 공조부하에 따라서 변조파를 조절하도록 한 공기조화기의 제어장치에 있어서, 인버터회로에 공급되는 전원의 전압이 정격전압보다 제1 소정값 이상 큰 경우에는 소정시간마다 변조파의 진폭이 작아지는 보정을 행하고, 전압이 정격 전압보다 제2 소정값 이상 작은 경우에는 소정시간마다 변조파의 진폭이 크게되는 보정을 행함과 동시에 소정시간을 전압과 정격전압의 차이가 커짐에 따라 길게하여 전원의 전압 변동시의 압축기의 정지를 억제하는 것이다.

청구항 2 기재의 발명에서는 청구항 1 기재의 발명에 있어서, 상기 전원의 전압이 제1 소정값 이상인 지속 시간 또는 상기 전원의 전압이 제2 소정값 이하인 지속 시간이 일정시간에 도달했을 때에 압축기의 운전을 정지시키는 보호동작을 행하는 보호수단을 구비한 것이다.

청구항 3 기재의 발명에서는 청구항 2 기재의 발명에 있어서, 전원의 전압이 제1 소정값보다 높은 제3 소정값 이상의 경우 또는 전원의 전압이 제2 소정값보다 작은 제4 소정값 이하의 경우에는 압축기의 운전을 정지시키는 보호동작을 행하는 보호수단을 구비하는 것이다.

본발명의 전원전압 변동판정의 개념을 도 4에 의하여 설명한다. 도 4(A)에 있어서, 공기조화기의 동력원인 컴프레서 모터등에 공급하는 전원전압을 정상 동작범위와 보호동작범위로 구분하여 보호동작을 포함시킨 제어를 행한다.

전원전압의 정상동작범위는 기준전압에 대하여 소정의 +a%(제1 소정값) 및 소정의 -b%(제2 소정값)의 범위로서, 기준 전압에 대하여 +a% 이상의 범위 및 기준전압에 대하여 -b%이하의 범위가 보호동작 범위로 된다. 이 a, b의 값은 전원사정과 기기의 사용조건에 따라 정해지는 것이지만, 예를들면, 기준전압이 AC 220V이면, a=15이고, b=20 이라는 형태로 기준전압마다 설정되는 것이다.

더욱이, 제1 소정값 및 제2 소정값의 외측에는 더욱더 제3 소정값 및 제4 소정값이 설정되어 있고, 전원전압이 이 제3 소정값 및 제4 소정값를 초과한 경우에는 압축기의 운전을 정지시키는 보호동작이 행해지도록 구성되어 있다.

따라서, 3개의 동작범위가 도 4(B)와 같이, 현재의 전원전압을 VAC라하면, 각각 판정기준에 의하여 ① 제3 설정값 > VAC > 기준전압 +a%의 범위를 HI존, ② 기준전압 +a% ≥ VAC ≥ 기준전압 -b%의 범위를 MID 존, ③ 기준전압 -b% > VAC > 제4 설정값의 범위를 LOW존으로 정의할 수가 있다.

다음에 전원의 전압변동을 판정기준에 의거하여 검출하는 입력 과전압·저전압 검출회로의 일예를 도 5를 참조하여 설명한다. 교류전원을 정류회로(8)로 정류하고, 인버터등으로 되는 스위칭 전원 컨버터부(9)를 통하여 제어된 교류로 변환되어 컴프레서 모터(5)에 공급된다.

정류회로(8)로 정류된 출력은 정전압소자로 일정전압(예들들면 5.6V)을 얻어 저항(R3, R4, R5)으로 분할하여 비교회로(10)의 2개의 비교기(IC1, IC2)의 각각의 한쪽의 입력에 기준전압으로서 입력한다. 또 비교기(IC1, IC2)의 각각의 다른 입력에는 전원전압이 저항(R1, R2)으로 분압되어 직접 입력된다.

비교기(IC1, IC2)의 출력은 PC1, PC2로 이루어지는 포토커플러(11)에 접속된다. PC1, PC2는 직렬로 접속되어 있어, 그 접속중점을 출력부로하는 출력단자의 출력(Vout)은 도 3의 마이컴(31)으로 공급된다.

이와같은 입력 과전압·저전압 검출회로에 있어서, 비교회로(10)의 2개의 비교기(IC1, IC2)로 도 4(B)의 판정기준에 따라 존 판정이 이루어지고,

① VAC > 기준전압 +a% (제1 설정값)이면 포토커플러(11)의 PC1은 ON되고, PC2는 OFF로되어 그 접속중점의 출력단자의 출력(Vout)은 VH로 된다.

② 기준전압 +a% (제1 설정값) ≥ VAC ≥ 기준전압 -b% (제2 설정값)이면 포토커플러(11)의 PC1는 ON 되고, PC2는 ON으로되어, 그 접속중점의 출력단자의 출력(Vout)은 VM로 된다. 또

③ 기준전압 -b% (제2 설정값) ≥ VAC 이면 포토커플러(11)의 PC1은 OFF로 되고, PC2는 ON으로되어, 그 접속중점의 출력단자의 출력(Vout)은 VL로 된다.

이리하여 얻어진 출력단자의 3단계의 레벨의 출력(VH, VM, VL)은 마이컴(31)에 공급된다.

마찬가지로 VAC와 제3 설정값 및 제4 설정값의 대소 비교는 저항(R3, R4, R5)의 값을 변경한 회로로 행해지고 VAC > 제3 설정값 또는 제4 설정값 > VAC 의 경우에 출력되는 신호로 판단된다.

마이컴(31)에서는

(a) 전원전압의 감시를 항상 행하고,

(b) 전압이 정상 동작범위를 초과하였을 경우는 컴프레서 모터(5)에 인가되는 전압을 조정하고, 전원전압이 높을때의 컴프레서 모터의 권선에의 과전압의 방지와 전원 전압이 낮을때의 컴프레서 모터의 정동(로크)을 방지한다.

(c) 컴프레서 모터(5)에 인가되는 전압의 조정은 전원전압의 존에 대응하여, 컴프레서 모터에 인가되는 전압보정테이블의 선택(전환)으로 행해진다.

(d) 전압보정테이블을 전환할때는 컴프레서 모터에 인가되는 전압의 급격한 변동(스트레스)을 적게하기 위하여, 전환에 걸리는 시간을 조정하는 타이머시간(X)을 설정하여, 천천히 새로운 전압보정테이블을 이행하는 등의 처리동작을 행한다.

다음에 마이컴(31)이 컴프레서 모터(5)에 인가되는 전압을 조정하는 기능에 대하여 간단히 설명한다. 마이컴(31)은 입력신호에 의거하여 실외유닛(1)의 운전을 제어함과 동시에 PWM이론에 의거한 의사 정현파를 얻기위한 스위칭 신호를 생성한다. 마이컴(31)에서 생성된 스위칭신호는 스위칭용 앰프(32)를 통하여 인버터회로(9)에 공급된다.

인버터회로(9)는 도 7에 도시하는 바와같이, 6개의 파워·스위칭 소자(X, X바, Y, Y바, Z, Z바)를 3상 브리지 형상으로 접속한 회로구성을 갖고, 도면중의 P단에는 직류 전력이 부여된다. 6개의 파워·스위칭소자로서는 파워 트랜지스터, 파워 FET, IWGT 등을 사용할수가 있다. 이 6개의 스위칭 소자가 스위칭신호에 응답하여 ON/OFF하고, 3상의 의사 정현파를 컴프레서 모터(5)에 공급한다.

인버터회로(9)에 공급되는 직류전력은 교류전력을 정류회로(8)로 정류하여 얻어진다. 도 8은 마이컴(31)에 의한 스위칭신호의 생성을 도시하는 원리도로서, 도 7에 도시한 스위칭소자(X, X바)에 의하여 ON/OFF신호(스위칭신호)를 얻는 경우를 예시하고 있다. 스위칭 소자(X바)의 ON/OFF신호는 스위칭소자(X)의 ON/OFF신호를 반전시킨 것이다.

도 8의 상단에 있어서, 한쪽의 파형(CO)은 반송파(예를들면 3각파, 계단형상의 3각파, 제한파)를 도시하고, 다른쪽의 파형(MO)은 변조파(예를들면 정현파, 계단형상의 정현파)를 도시한다. ON/OFF신호(SO)는 반송파(CO)와 변조파(MO)의 진폭의 대소에 의하여 결정된다. 변조파(MO) > 반송파(CO)일 때 ON/OFF신호(SO)=ON로 된다. 더욱이, 반송파(CO), 변조파(MO)의 주파수 및 주파수비는 도시한 것에 한정한 것이 아니고, 도 8은 설명상, 나누기 쉬운 주파수로 하고 있다.

스위칭소자(Y)의 ON/OFF신호는 도 8의 변조파(MO)의 위상각을 120도 앞서게 하고, 변조파(MO)와 반송파(CO)의 진폭비교에 의하여 생성된다. 스위칭소자(Y바)의 ON/OFF신호는 스위칭소자(Y)의 신호를 반전시켜 얻어진다. 또, 스위칭소자(Z)의 ON/OFF신호는, 도 3의 변조파(MO)의 위상각을 120도 지연시켜 변조파(MO)와 반송파(CO)의 진폭비교에 의하여 생성된다. 스위칭소자(Z바)의 ON/OFF신호는 스위칭소자(Z)의 신호를 반전시켜 얻어진다.

이 ON/OFF신호(스위칭 신호)를 인버터회로(9)에 공급하면, 그 ON/OFF신호의 듀티비와 같은 패턴으로 직류전력이 스위칭소자(X, X바, Y, Y바)에 의하여 ON/OFF되어, 직류 전압을 쵸핑(chopping)한 의사 정현파가 생성된다.

변조파(MO)의 주기는 의사 정현파의 주파수(F)에 해당하므로, 변조파(MO)의 주기를 변경하는 것으로 의사 정현파의 주파수(F)를 변경할 수가 있다. 또, 반송파(CO)의 주기를 작게하면, 의사정현파의 1주기에 있어서 ON/OFF회수가 늘어나기 때문에 의사정현파의 분해능이 향상한다. 도 8에서는 설명을 위하여 반송파의 주파수를 크게 나타내고 있다.

도 9는 변조파의 진폭을 변경하였을때의 ON/OFF신호의 변화를 도시한다. 변조파의 진폭이 크게되어 MO에서 M1으로되면, 의사정현파도 SO로부터 S1의 상태로 되고, 의사전압(유도모터에 의사정현파에 의한 전류가 흘렸을때에 여자코일 양단에 나타나는 계산상의 단자전압)이 높아진다. 최대 ON시간과 최소 ON 시간의 차가 커지고, 이 의사 전압이 높아진다. 또 변조파의 진폭이 작아져서 MO로부터 M2로 되면 의사정현파는 S2의 상태로 되고 의사전압이 낮아진다.

따라서 변조파의 진폭을 변경함으로써 유도모터(5)에 공급하는 3상교류의 전압을 변경할수 있고, 변조파의 주파수를 변경함으로써 3상 교류의 주파수를 변경할수 있다.

도 10은 ON/OFF신호(스위칭신호)를 생성하기 위한 마이컴(31)의 요부블록회로도이다. 도면중 부호(40)는 16비트의 OH-FFFFH를 카운트하는 업/다운·카운터이다. 이 카운터(40)는 클록으로 동기하여 카운트값의 가산을 행하고, 카운트값이 FFFFH에 도달하면 클록으로 동기하여 카운트값의 감산을 행하고, 카운트값이 OH에 도달하면 다시 카운트값의 가산으로 변환하고, 이후 가산과 감산을 반복한다. 따라서 이 카운터(40)의 출력(카운트값)을 전압값으로 변환함으로써 3각파(반송파)를 얻을 수가 있다.

41은 정현파 컨트롤부이고, 주파수(F)를 지령하는 주파수 지령값(f), 전압(V)(의사전압)을 지령하는 전압지령값(v)이 입력되어, 이들 값에 대응하는 정현파를 기억영역내에 0~FFFFH의 데이터 변화로 형성한다.

기억부(42)내에는 0.1Hz마다 정현파 데이터(주파수 지령값(f), 전압(V)(의사전압))에 격납되어 있다. 이들의 정현파 데이터의 진폭은 주파수가 높아짐에 따라 크게 되어 있다. 즉, 미리 설정한 부하에 대하여 V/f가 일정하게 되도록 설정되어 있어, 주파수 지령값(f)과 전압지령값(v)이 얻어지면, 기억영역내에 새로운 정현파데이터를 재기록할 수가 있다.

도 10의 43은 정현파 값의 분배기를 도시하고, 120도씩 위상의 어긋난 값을 생성한다. 이와같이하여 주파수 지령값(f)과 전압지령값(v)이 부여되면 주파수(F), 전압(V)으로 서로 위상이 120도 어긋난 3상 정현파 값을 얻을 수가 있다.

부호(47~49)는 값의 대소를 비교하는 비교기를 도시한다. 이 비교기(47~49)는 업/다운·카운터(40)로부터 공급되는 3각파(반송파)의 값과 파형(44~46)으로 표시되는 정현파(변조파)의 값을 대소 비교하여, 변조파의 값이 반송파의 값보다 클때에 출력이 ON(H 레벨 저압)으로 된다. 이 비교기(47~49)의 출력이 각각 도 7에 도시하는 스위칭소자(X, Y, Z)의 스위칭신호(ON/OFF신호)로서 공급된다.

더욱더, 도 10의 50~52는 반전회로이고, 비교기(47~49)로부터의 ON/OFF출력을 반전시켜, 스위칭소자(X바, Y바, Z바)의 스위칭신호(ON/OFF신호)로 된다. 이와같이 주파수 지령값(f)과 전압지령값(v)(1.00~0.50의 범위)을 마이컴(31)의 정현파 컨트롤부(41)에 지령하면, 지령값(f,v)에 대응한 소망의 주파수(F)와 진폭(전압)(V)의 교류전력이 얻어진다.

다음에 전원전압의 변동시에 있어서, 인버터회로의 출력을 조정하는 동작에 대하여 설명한다. 도 4(B)의 HI존, MID존, LOW존의 각존에 대응하여 컴프레서 모터에 인가되는 전압의 전압보정테이블(전압지령값(v)을 변경한것)이 준비되어 있다. 즉, 높은 전압에서의 전압보정테이블, 낮은 전압에서의 전압보정테이블, 정상의 전압에서의 전압보정테이블을 마이컴(31)에 보유하고 있다. 그리고, 전압보정테이블은 주파수(F), 전압(V)에 대하여 v/f(=FO)가 일정하게 되도록 설정되어 있다.

HI존, MID존, LOW존의 각존에서 전압의 조정을 행하는 경우, 우선 전압(VAC)이 기준전압 +a% 보다 크게되고, 도 4(A), 4(B)의 HI존의 보호동작범위에 있는 것을 도 5의 입력 과전압·저전압 검출회로로 검출하면, 마이컴(31)은 HI존에 대응하여 목표로되는 전압으로 보정시키기 위하여 준비되어있는 높은 전압에서의 전압보정테이블의 선택(전환)을 행한다.

전원 전압(VAC)이 기준전압 -b% 보다 작아지고, 도 4(A), 4(B)의 LOW존의 보호동작범위에 있는 것을 도 5의 입력 과전압·저전압 검출회로로 검출하면, 마이컴(31)은 LOW존에 대응하여 목표로 되는 전압으로 보정시키기 위하여 준비되어 있는 낮은 전압에서의 전압보정테이블의 선택(전환)을 행한다.

또, 전원전압(VAC)이 기준전압의 근방으로서, 도 4(A),4(B)의 MID존의 보호동작범위에 있는 것을 도 5의 입력 과전압·저전압 검출회로로 검출하면, 마이컴(31)은 MID존에 대응하여 목표로 되는 전압으로 보정시키기 위하여 준비되어 있는 정상 전압에서의 전압보정테이블의 선택(전환)을 행한다.

따라서 각각의 존에서 전압보정테이블의 v/f(=FO)에 의하여, 도 10의 스위칭 신호의 생성회로부의 정현파 컨트롤부(41)의 주파수(F)를 지령하는 주파수 지령값 (f), 전압(V)(의사전압)을 지령하는 전압지령값(v)이 입력되고, 그 정현파를 기억영역내에서 형성하고, 상기 전압제어의 수법으로 컴프레서 모터에 인가되는 전압을 조정한다.

전압보정테이블의 선택(전환)을 행하는 경우에, 컴프레서 모터에 충격을 주지 않도록 현재의 전압보정테이블로부터 선택된 전압보정테이블에 시간(x)을 곱하여 완만하게 이행시킨다. 그 결과, 도 6(A)에 도시하는 바와 같은 주파수와 모터전압의 관계로 되고, 점선으로 표시되는 것은 전압보정테이블이 단일한 경우로서 권선으로의 과전압으로 되고, 또 정동하기 쉬운 상태로 된다.

이에 대하여, 동도면 실선으로 표시되는 것은 복수의 전압보정테이블로부터 선택하는 경우로서, 권선으로의 과전압 또는 정동하기 쉬운 상태가 생기지 않도록 컴프레서 모터에 인가되는 전압이 조정된다.

다음에 HI존, MID존, LOW존의 각존에서 전압의 조정을 행하는 경우에 있어서, 마이컴(31)에서의 전원변동시의 컴프레서 모터에 인가되는 전압의 조정처리 동작에 대하여 도 11의 처리 플로우에 따라 설명한다.

스텝(S1)에서 처리동작이 시작하면, 스텝(S2)에서 전원전압레벨이 입력되고, 스텝(S3)에 있어서, 전원전압 > 기준전압 +a% 인가의 여부가 판단되어, 전원전압 > 기준전압 +a% 아니면 스텝(S4)으로 진행한다.

스텝(S4)에서는 전원전압 < 기준전압 -b% 인지여부가 판단되고, 전원전압 <기준전압 -b% 이 아니면, 즉 기준전압 +a% ≥ VAC ≥ 기준전압 -b%이고, 전원전압이 정상동작범위이면, 스텝(S5)에서 전압이 통상(정상)일때의 전압보정테이블이 선택된다.

스텝(S3)에 있어서, 만일 전원전압 > 기준전압 +a% 이라면, 스텝(S6)에 도달하고, 전압이 높을때의 전압보정테이블이 선택되고, 스텝(S8)에 이른다. 또, 스텝(S4)에 있어서, 만일 전원전압 < 기준전압 -b% 이라면, 스텝(S7)에 이르고, 전압이 낮을때의 전압보정테이블이 선택되고, 스텝(S8)에 이른다.

스텝(S8)에 있어서, 전회에 비하여 전원전압 변동이 있었던가의 여부를 판정한다. 만일 전원전압 변동이 있었으면 스텝(S9)에서 타이머 시간(x초)을 세트하여 스텝(S10)에 이른다. 또, 스텝(S8)에서 전원 전압변동이 없다고 판정되면 직접 스텝(S10)에 이른다.

스텝(S10)에서는 타이머시간(x초) 중에 전압보정테이블 값을 연산하고, 최적의 전압 보정값으로 한다. 즉, 전압보정테이블의 v/f(=FO)에 의하여, 도 10의 스위칭신호의 생성회로부의 정현파 컨트롤부(41)의 주파수(F)를 지령하는 주파수 지령값(f), 전압(V)(의사전압)을 지령하는 전압지령값(v)이 입력되고, 그 정현파를 기억영역내에서 형성하고, 상기 전압제어의 수법으로 컴프레서 모터에 인가되는 전압을 조정하여, 스텝(S2)으로 귀환하고 동일한 처리를 반복한다.

다음에 존의 변경이 있는 보정을 행하는 경우에 대하여 설명한다. 변경전의 존의 FO (=v/f)값을 기준으로 하고, 변경후 존의 FO값을 목표로 FO값을 변경한다. 즉,

현재의 FO값 = 변경전의 존의 FO값 + 조정값

으로 된다.

조정값은 넉넉하게 한 시간(t2) (예를들면 10초)마다, 변경후 존의 FO값과 현재의 FO값의 비교하고, 그 차(x1, x2… x7, 0, -x1, -x2,…-x7)의 범위에 의하여 도 6(B)와 같이 조정값(n1, n2, n3, n4, 0, -n1, -n2, -n3, -n4)의 가감을 행한다.

조정값의 가감값이 n2이상 혹은 -n2 이하의 경우는 빠른 시간(예를들면 0.5초)의 비율로 변화시킨다. 그리고, 현재의 FO값=변경후 존의 값이 되는 시점에 존 변경을 종료한다. 이 결과 존 변경의 경우는 가감 큰곳에서는 재빠르게 작은 곳에서는 천천히 조정할수 있다. 또 차(x) 및 조정값의 가감값(n)은 연속 또는 불연속의 어느것도 좋다.

이리하여 시시각각으로 얻어지는 FO값에 의하여, 도 10의 스위칭 신호의 생성회로부의 정현파 컨트롤부(41)의 주파수(F)를 지령하는 주파수 지령값(f), 전압(V)(의사전압)을 지령하는 전압지령값(v)이 입력되고, 그 정현파를 기억영역내에 형성하고, 상기 전압제어의 수법으로 컴프레서 모터에 인가되는 전압을 조정한다.

이상과 같이 본발명은 전원전압이 정상동작범위, 높은 전압의 동작범위, 낮은 전압의 동작범위의 각존에 있어서, 전원전압이 변동하였을 경우에 전압보정테이블을 선택하여 연산하여 적정한 컴프레서 모터로의 공급전압을 얻어서, 컴프레서 모터등으로의 전력공급을 정지하지 않고, 모터권선의 과전압을 억제하여 모터의 소손 사고를 방지하고, 또 모터토크가 부족하여 정동(로크) 상태로 빠지는 것을 방지하면서 가능한한 모터가 정지하지 않고 운전을 계속할 수가 있다.

또, 전원전압이 변동하였을 경우에 전압보정테이블을 선택하여 연산하고, 적정한 컴프레서 모터로의 공급전압을 얻는 경우, 연산을 소정시간마다 분할하여 행하므로서, 인버터회로의 출력을 제어할수 있으므로, 컴프레서 모터의 공급전압도 서서히 조정할수 있어 매끄러운 운전을 확보할수 있다.

더욱더, 전원전압이 변동하였을때에 존을 변경하여 보정하는 경우, 보정 전압의 차가 크더라도 연산을 소정시간마다 세분하여 행하고, 동시에 보정전압의 차가 큰 범위에서는 분할시간을 짧게하여 재빠른 조정을 행하고, 보정전압의 차가 작은 범위에서는 분할시간을 길게 취함으로서 충분한 타이밍으로 인버터회로의 출력을 제어할수 있으므로, 컴프레서 모터로의 공급전압도 서서히 조정할수 있어 매끄러운 운전의 확보와 존 변경을 효율좋게 행할 수가 있다.

도 1은 분리형 공기조화기의 개략 구성도,

도 2는 옥내 유닛의 제어부,

도 3은 옥외 유닛의 제어부,

도 4는 본발명의 전압변동 판정개요,

도 5는 본발명의 입력 과전압·저전압 검출회로,

도 6은 전압보정표,

도 7은 인버터 회로구성도,

도 8은 스위칭 신호의 생성원리도,

도 9는 변조파의 진폭 변경시의 스위칭 신호 상태도,

도 10은 스위칭 신호 생성의 요부 블록도,

도 11은 마이컴에서의 전압조정처리 플로우.

"도면의 주요부분에 대한 부호의 설명"

1:실외유닛 2:실내유닛

3:실외유닛 컨트롤기판 4:냉매제어용 전자밸브

5:컴프레서 모터 6:실외·실내 단자판(커넥터)

7:실외팬모터 8:정류회로

9:파워트랜지스터 모듈(인버터)

10: 비교회로 11: 광 커플러

20,30:시리얼회로기(이용측 열교환기)

21,31:마이컴 22:실내팬모터

23:스텝모터 32:스위칭회로

40:업다운·카운터 41:정현파 컨트롤부

42:기억부 43:분배기

47~49:비교기 50~52:반전회로

Claims (3)

1. 변조파와 반송파의 대소비교로 얻어지는 스위칭 신호로부터 의사정현파를 출력하는 인버터회로와, 이 인버터 회로로부터 출력되는 의사정현파로 회전 구동되는 압축기를 사용하여 구성된 냉동사이클을 갖고, 공조부하에 따라서 상기 변조파를 조절하도록 한 공기조화기의 제어장치에 있어서,

   상기 인버터회로에 공급되는 전원의 전압이 정격전압보다 제1 소정값 이상 큰 경우에는 소정시간마다 상기 변조파의 진폭이 작아지는 보정을 행하고, 상기 전압이 정격 전압보다 제2 소정값 이상 작은 경우에는 소정시간마다 상기 변조파의 진폭이 크게 되는 보정을 행함과 동시에,

   상기 소정시간을 상기 전압과 정격전압의 차이가 커짐에 따라 길게 하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전원의 전압이 제1 소정값 이상인 지속 시간 또는 상기 전원의 전압이 제2 소정값 이하인 지속 시간이 일정시간에 도달했을 때에 상기 압축기의 운전을 정지시키는 보호동작을 행하는 보호수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 전원의 전압이 제1 소정값보다 높은 제3 소정값 이상인 경우 또는 상기 전원의 전압이 제2 소정값보다 작은 제4 소정값 이하인 경우에는 상기 압축기의 운전을 정지시키는 보호동작을 행하는 보호수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어장치.