KR100859075B1 - 압축기 제어 장치 및 방법 - Google Patents

압축기 제어 장치 및 방법

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Abstract

본 발명은 압축기의 상태를 다단계로 판단한 후 이를 토대로 압축기의 구동을 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명에 따른 압축기 제어 장치는 압축기의 운전 회전수를 감지하는 위치 감지부와, 감지된 운전 회전수에 의거하여 압축기의 구동 상태를 판단하는 상태 판단부와, 판단된 압축기의 상태를 토대로 인버터에 제어 신호를 발생시켜 압축기의 구동을 제어하는 서브 제어부를 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 압축기의 운전 회전수에 따라 압축기의 상태를 판단하고, 이를 토대로 압축기를 제 1 보호 모드로 보호함과 더불어 해당 상태가 기 설정된 횟수만큼 연속되는 경우 제 2 보호 모드로 압축기를 보호함으로서, 다양한 에러 상태로부터 압축기를 보호할 수 있다.
압축기, 냉장고, 불량, 에러

Description

압축기 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING A COMPRESSOR }
도 1은 종래의 압축기 제어 장치를 도시한 블록도이며,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 냉장고용 압축기 제어 장치를 도시한 블록도이며,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 압축기의 상태를 판단하고 이를 토대로 압축기를 제어하는 과정을 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>
200 : 전원부 202 : 인버터
204 : 압축기 206 : 위치 감지부
208 : 상태 판단부 210 : 서브 제어부
212 : 메인 제어부 214 : 팬 모터
본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 압축기의 상태를 다단계로 판단한 후 이를 토대로 압축기의 구동을 제어하는 압축기 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
냉장고, 에어컨 및 세탁기 등에는 압축기를 구비하고 있으며, 압축기로는 고효율 가변속 운전을 위해 BLDC(BrushLess Direct Current) 모터가 가장 널리 사용되고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 압축기의 구동 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 냉장고의 압축기 구동 장치를 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 냉장고의 압축기 구동 장치는, 전원을 공급하는 전원부(100), 전원부(100)로부터 출력되는 전원을 3상 전원으로 변환시키는 인버터(102), 인버터(102)로부터 출력된 3상 전원에 의해 구동되는 압축기(104), 압축기(104)로부터 발생되는 역기전력을 통하여 회전자 위치를 감지하고 압축기(104)의 운전회전수를 판단하는 위치 감지부(106), 위치 감지부(106)의 출력 신호를 인가받아 이에 따른 제어 신호를 출력하는 제어부(108), 제어부(108)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 압축기(104)가 구동되도록 인버터(102)에 구동 신호를 출력하는 인버터 구동부(110)를 포함한다.
한편, 냉장고의 압축기 구동 장치에서 인버터(102)는 인버터 구동부(110)로부터 온오프시켜 전원부(100)로부터 출력되는 전원을 3상(u상, v상, w상) 전원으로 변환시키게 된다.
이러한 냉장고의 압축기 구동 장치는 위치 감지부(106)에서 출력되는 신호에 의거하여 인버터 구동부(110)에 제어 신호를 출력함으로서, 압축기(104)의 회전속도, 즉 RPM만을 제어할 수 있다.
이와 같이 종래의 냉장고 압축기 구동 장치는 압축기(104)의 회전 속도만을 제어할 수 있을 뿐 RPM별도 다양한 에러 상황 예컨대, 압축기(104)의 폭주, 진동 불량, 운전 불량 상태에 대처할 수 없는 문제점이 있으며, 이러한 문제점으로 인해 압축기(104)가 손상이 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압축기의 회전속도별로 상태를 판단하고, 이를 토대로 압축기의 구동을 제어함으로서, 다양한 상태에 대처할 수 있는 압축기 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 관점에 따른 본 발명은, 인버터에 의해서 구동되는 압축기를 제어하는 장치로서, 상기 압축기의 운전 회전수를 감지하는 위치 감지부와, 상기 감지된 운전 회전수에 의거하여 상기 압축기의 구동 상태를 판단하는 상태 판단부와, 상기 판단된 압축기의 상태를 토대로 상기 인버터에 제어 신호를 발생시켜 상기 압축기의 구동을 제어하는 서브 제어부를 포함하며, 상기 상태 판단부에서 판단되는 상기 압축기의 구동 상태는, 폭주 상태, 진동 불량 상태, 운전 불량 상태 또는 속도 오차 상태 중 어느 하나인 것을 특징으로한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 인버터에 의해 구동되는 압축기를 제어하는 방법으로서, (a) 상기 압축기의 구동에 따라 압축기의 운전 회전수를 검출하는 단계와, (b) 상기 검출된 압축기의 운전 회전수에 따라 상기 압축기의 구동 상태를 폭주 상태, 진동 불량 상태, 운전 불량 상태 또는 속도 오차 상태로 판단하는 단계와, (c) 상기 압축기 상태에 따라 상기 압축기를 보호하기 위해 제 1 보호 모드로 상기 인버터를 제어하는 단계와, (d) 상기 폭주 상태, 진동 불량 상태, 운전 불량 상태 또는 속도 오차 상태가 기 설정된 횟수 이상 반복 되는 경우 상기 압축기를 보호하기 위해 제 2 보호 모드로 상기 인버터를 제어하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, 압축기의 RPM를 토대로 압축기의 불량 상태를 다양한 모드로 판단한 후 판단된 모드에 의거하여 압축기의 구동을 제어한다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 냉장고용 압축기의 운전 제어 장치를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 냉장고용 압축기의 운전 제어 장치는 전원을 공급하는 전원부(200), 전원부(200)로부터 출력되는 전원을 3상 전원으로 변환시키는 인버터(202), 인버터(202)로부터 출력된 3상 전원에 의해 구동되는 압축기(204), 압축기(204)로부터 발생되는 역기전력을 통하여 회전자 위치를 감지하고 압축기(204)의 운전 회전수를 판단하는 위치 감지부(206), 위치 감지부(206)로부터 출력되는 운전 회전수에 의거하여 압축기(204)의 상태를 판단하는 상태 판단부(208), 판단된 상태에 의거하여 인버터(202)를 제어하는 서브 제어부(210), 압축기(204)의 온/오프 조건에 의거하여 서브 제어부(210)에 온/오프 신호를 제공하는 메인 제어부(212) 및 냉장고 내의 팬을 구동시키는 팬 모터(214)를 포함한다.
상태 판단부(208)는 위치 감지부(206)에서 제공받은 압축기(204)의 회전수 정보를 토대로 압축기(204)의 상태를 판단하여 서브 제어부(210)에 제공한다.
즉, 압축기(204)가 4600RPM∼4800RPM, 바람직하게는 4700RPM 이상으로 기 설정된 시간, 예컨대 2초 이상 회전하면, 상태 판단부(208)는 폭주 상태로 판단하고, 압축기(204)가 1400RPM∼1600RPM이하와 1700RPM∼1900RPM 이상, 바람직하게는 1500RPM 이하와 1800RPM 이상의 회전 속도로 수십회 예컨대, 50회 이상 반복하여 운전되는 경우 진동 불량 상태로 판단한다.
또한, 상태 판단부(208)는 압축기(204)가 가속 구간에서 400RPM∼600RPM, 바람직하게는 500RPM 이하로 기 설정된 시간, 예컨대 2초 동안 구동하는 경우 운전 불량 상태로 판단하고, 압축기(204)의 운전 RPM이 기 설정된 RPM에서 8∼12%, 바람직하게는 10% 이상 벗어나는 경우 속도 오차 상태로 판단한다.
이러한 상태 판단부(208)는 기 설정된 시간 간격, 예컨대 1초 또는 16ms 간격으로 위치 감지부(206)로부터 압축기(204)의 운전 회전수를 제공받아 압축기(204)의 상태를 판단한다.
서브 제어부(210)는 메인 제어부(212)로부터 주파수 신호가 입력됨에 따라 압축기(204)의 구동 및 운전시키기 위해 하이(high) 신호를 인버터(202)에 출력하며, 압축기(204)의 구동 및 운전 중에 에러 발생 시 에러 신호를 메인 제어부(212)에 제공한다.
서브 제어부(210)는 상태 판단부(208)로부터 압축기(204)의 상태 정보를 제공받고, 상태 정보에 의거하여 압축기(204)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 인버터(202)에 제공함과 더불어 냉장고 내 팬의 구동을 제어하기 위해 팬 모 터(214)에 제어 신호를 제공한다.
서브 제어부(210)는 압축기(204)의 상태에 따라 제 1 보호 모드로 인버터(202)를 제어한 후 해당 상태, 예컨대 폭주 상태, 진동 불량 상태, 운전 불량 상태 또는 속도 오차 상태가 수회, 예컨대 8회 연속되는 경우 제 2 보호 모드로 인버터(202)를 제어한다. 여기서, 제 1 보호 모드는 기 설정된 시간, 예컨대 5분 동안 오프시킨 후 압축기(204)를 재구동시키기 위한 제어 신호를 인버터(202)에 제공하는 것이고, 제 2 보호 모드는 해당 상태가 기 설정된 횟수, 예컨대 8회 연속되는 경우 기 설정된 시간, 예컨대 60분 동안 압축기(204)의 구동을 오프시킨 후 재구동시키기 위한 제어 신호를 인버터(202)에 제공한다.
한편, 서브 제어부(210)는 압축기(204)의 상태를 토대로 압축기(204)를 오프시키거나 온시킬 때 팬 모터(214)를 제어하여 냉장고 내의 팬을 오프시키거나 온시킬 수 있다.
메인 제어부(212)는 위치 감지부(206)에서 출력되는 압축기(204)의 운전 회수에 따른 주파수 신호를 발생시켜 서브 제어부(210)에 제공하며, 서브 제어부(210)로부터 압축기(204)의 상태에 따른 피드백 신호를 제공받는다. 여기서, 메인 제어부(212)는 듀티 50% 기준의 100∼220Hz의 주파수 신호를 20Hz 단위로 발생시킬 수 있다.
한편, 메인 제어부(212)는 피드백 신호로 에러 신호가 수신되더라도 압축기(204)의 운전 조건이 온이면 계속해서 주파수 신호를 출력한다.
본 발명에 따르면, 압축기(204)의 운전 회전수에 따라 압축기(204)의 상태를 판단하고, 이를 토대로 압축기(204)를 제 1 보호 모드로 보호함과 더불어 해당 상태가 기 설정된 횟수만큼 연속되는 경우 제 2 보호 모드로 압축기(204)를 보호할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 냉장고의 압축기 구동 장치가 압축기의 다양한 불량 상태를 판단하고, 불량 상태를 토대로 동작하는 과정에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 압축기 구동 장치가 에러 상황에 따라 동작하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 서브 제어부(210)는 메인 제어부(212)로부터 압축기(204)를 온시키기 위한 신호가 입력됨에 따라 기 설정된 시간, 예컨대 2초 후에 하이(high) 신호를 인버터(202)에 발생시키며, 이에 따라 인버터(202)는 전원부(200)에서 공급되는 전원을 3상 전원으로 변환시켜 압축기(206)에 공급하여 압축기(206)를 구동시킨다(S300).
압축기(206)의 구동에 따라 위치 감지부(206)는 압축기(204)의 운전 회전수, 즉 구동 RPM를 추출하여 상태 판단부(208)에 제공한다(S302).
상태 판단부(208)는 위치 감지부(206)로부터 제공받은 압축기(204)의 운전 회전수를 토대로 압축기(204)의 상태를 체크한다(S304). 이때, 상태 판단부(208)는 예컨대 16ms마다 위치 감지부(206)로부터 제공받은 압축기(204)의 운전 회전수를 토대로 압축기(204)의 상태가 폭주 상태, 진동 불량 및 운전 불량 상태인지를 판단하며, 1초마다 위치 감지부(206)로부터 제공받은 압축기(204)의 운전 회전수를 토대로 압축기(204)의 상태가 속도 오차 상태인지를 판단한다.
즉, 압축기(204)가 4700RPM 이상으로 2초 이상 구동되는 경우(S306) 상태 판단부(208)는 압축기(204)의 상태를 폭주 상태로 판단하고, 폭주 상태임을 서브 제어부(210)에 알려준다(S308).
또한, 압축기(204)가 1500RPM 이하와 1800RPM 이상의 반복이 50회 이상 구동하게 되는 경우(S310) 상태 판단부(208)는 압축기(204)의 상태를 진동 불량 상태로 판단하고, 진동 불량 상태임을 서브 제어부(210)에 알려준다(S312).
압축기(204)가 가속 구간 이후에 500RPM 이하로 구동되는 시간이 2초 이상일 경우(S314) 상태 판단부(208)는 압축기(204)의 상태를 운전 불량 상태로 판단하고, 운전 불량 상태임을 서브 제어부(210)에 알려준다(S316).
한편, 압축기(204)의 운전 회전수가 설정된 RPM에서 10% 이상 벗어나는 경우(S318) 상태 판단부(208)는 압축기(204)의 상태를 속도 오차 상태로 판단하고, 속도 오차 상태임을 서브 제어부(210)에 알려준다(S320).
서브 제어부(210)는 상태 판단부(208)로부터 폭주 상태, 진동 불량 상태, 운전 불량 상태 또는 속도 오차 상태에 대한 정보가 수신됨에 따라 제 1 보호 모드를 구동시켜 압축기(204)를 보호(S322)하는데, 제 1 보호 모드는 인버터(202)에 로우 신호를 출력함으로서, 압축기(204)의 구동을 즉시 오프시킨 후 기 설정된 시간, 예컨대 5분이 경과되면, 인버터(202)에 하이 신호를 출력하여 압축기(204)를 재구동시킨다.
여기서, 서브 제어부(210)는 해당 상태, 예컨대 폭주 상태, 진동 불량 상태, 운전 불량 상태 또는 속도 오차 상태가 8회 연속되는 경우(S324) 서브 제어부(210)는 제 2 보호 모드로 동작하여 압축기(204)를 보호한다(S326). 여기서, 제 2 보호 모드는 인버터(202)에 로우 신호를 출력시켜 압축기(204)를 오프시킨 후 기 설정된 시간, 예컨대 60분이 경과되면 압축기(204)를 구동시키기 위해 인버터(202)에 하이 신호를 출력한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에서는 보호 모드 시 압축기(204)만을 오프시킨 후 재구동시키는 것으로 예를 들어 설명하였지만, 보호 모드 시 팬 모터(214)의 제어를 통해 냉장고 내 팬의 구동을 오프시킨 후 재구동시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 압축기(204)의 운전 회전수에 따라 압축기(204)의 상태를 판단하고, 이를 토대로 압축기(204)를 제 1 보호 모드로 보호함과 더불어 해당 상태가 기 설정된 횟수만큼 연속되는 경우 제 2 보호 모드로 압축기(204)를 보호할 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 압축기의 운전 회전수에 따라 압축기의 상태를 판단하고, 이를 토대로 압축기를 제 1 보호 모드로 보호함과 더불어 해당 상태가 기 설정된 횟수만큼 연속되는 경우 제 2 보호 모드로 압축기를 보호함으로서, 다양한 에러 상태로부터 압축기를 보호할 수 있다.

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 인버터에 의해서 구동되는 압축기를 제어하는 장치로서,
    상기 압축기의 운전 회전수를 감지하는 위치 감지부와,
    상기 감지된 운전 회전수에 의거하여 상기 압축기의 구동 상태를 판단하는 상태 판단부와,
    상기 판단된 압축기의 상태를 토대로 상기 인버터에 제어 신호를 발생시켜 상기 압축기의 구동을 제어하는 서브 제어부를 포함하며,
    상기 상태 판단부에서 판단되는 상기 압축기의 구동 상태는, 폭주 상태, 진동 불량 상태, 운전 불량 상태 또는 속도 오차 상태 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 압축기 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 서브 제어부는, 상기 압축기의 구동 상태가 상기 폭주 상태, 진동 불량 상태, 운전 불량 상태 또는 속도 오차 상태인 경우 상기 압축기의 구동을 오프시킨 후 기 설정된 제 1 시간이 경과되면 상기 압축기의 재구동시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 서브 제어부는, 상기 폭주 상태, 진동 불량 상태, 운전 불량 상태 또는 속도 오차 상태가 기 설정된 횟수 이상 연속하는 경우 상기 기 설정된 제 1 시간 이상의 시간동안 상기 압축기의 구동을 오프시킨 후 재구동시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 상태 판단부는, 상기 압축기가 4600RPM∼4800RPM 이상으로 기 설정된 시간 이상으로 구동되면 상기 폭주 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 상태 판단부는, 상기 압축기가 1400RPM∼1600RPM 이하와 1700RPM∼1900RPM 이상의 반복이 기 설정된 횟수 이상으로 구동되면, 상기 압축기의 구동 상태를 상기 진동 불량 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 상태 판단부는, 상기 압축기가 400RPM∼600RPM 이하로 기 설정된 시간 동안 구동되면, 상기 압축기의 구동 상태를 상기 운전 불량 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 상태 판단부는, 상기 압축기가 설정된 RPM에서 기 설정된 만큼 벗어나 구동되면, 상기 압축기의 구동 상태를 상기 속도 오차 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 장치.
  10. 인버터에 의해 구동되는 압축기를 제어하는 방법으로서,
    (a) 상기 압축기의 구동에 따라 압축기의 운전 회전수를 검출하는 단계와,
    (b) 상기 검출된 압축기의 운전 회전수에 따라 상기 압축기의 구동 상태를 폭주 상태, 진동 불량 상태, 운전 불량 상태 또는 속도 오차 상태로 판단하는 단계와,
    (c) 상기 압축기 상태에 따라 상기 압축기를 보호하기 위해 제 1 보호 모드로 상기 인버터를 제어하는 단계와,
    (d) 상기 폭주 상태, 진동 불량 상태, 운전 불량 상태 또는 속도 오차 상태가 기 설정된 횟수 이상 반복되는 경우 상기 압축기를 보호하기 위해 제 2 보호 모 드로 상기 인버터를 제어하는 단계
    를 포함하는 압축기 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 압축기가 4600RPM∼4800RPM 이상으로 기 설정된 시간 이상으로 구동되면 상기 폭주 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 압축기가 1400RPM∼1600RPM 이하와 1700RPM∼1900RPM 이상의 반복이 기 설정된 횟수 이상으로 구동되면, 상기 압축기의 구동 상태를 상기 진동 불량 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 압축기가 400RPM∼600RPM 이하로 기 설정된 시간 동안 구동되면, 상기 압축기의 구동 상태를 상기 운전 불량 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 압축기가 설정된 RPM에서 기 설정된 만큼 벗어나 구 동되면, 상기 압축기의 구동 상태를 상기 속도 오차 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 보호 모드는, 상기 압축기의 구동을 오프시킨 후 제 1 시간이 경과되면 상기 압축기의 재구동시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 보호 모드는, 상기 압축기의 구동을 오프시킨 후 상기 제 1 시간이상의 시간이 경과되면 상기 압축기의 재구동시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
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