KR101059817B1 - Cooling system for power electronic components - Google Patents

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KR101059817B1 KR1020050072029A KR20050072029A KR101059817B1 KR 101059817 B1 KR101059817 B1 KR 101059817B1 KR 1020050072029 A KR1020050072029 A KR 1020050072029A KR 20050072029 A KR20050072029 A KR 20050072029A KR 101059817 B1 KR101059817 B1 KR 101059817B1
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노수혁
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Abstract

본 발명은 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치에 관한 것으로, 특히 본 발명은 종래의 방열체에 장착된 온도센서 대신, 냉동시스템에 기본적으로 장착되는 센서를 이용하여 제어함으로서 부가적인 센서장착에 따른 재료비를 절감할 수 있고, 냉매밸브의 개도량을 조절하기 위한 제어인자로서 압력 및 회전주파수 등의 인자를 사용함으로서 작은 변동폭 내에서 제어가 가능하기 때문에 냉매밸브의 개도를 보다 신속하고 효과적으로 제어할 수 있다.The present invention relates to a cooling device for power electronic components of a refrigeration system, and in particular, the present invention is controlled by using a sensor that is basically mounted in a refrigeration system, instead of a temperature sensor mounted on a conventional heat sink, material costs according to additional sensor mounting. It is possible to control the opening of the refrigerant valve more quickly and effectively because it can be controlled within a small fluctuation range by using factors such as pressure and rotation frequency as a control factor for adjusting the opening amount of the refrigerant valve. .

이를 위해 본 발명은 압축기와, 응축기와, 증발기와, 냉각기를 구비하고, 냉각기를 압축기를 구동시키는 전력전자 부품에 배치하여 전력전자 부품을 냉각시키는 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치에 있어서, 응축기 출구의 일부 냉매를 냉각기로 공급하는 냉매 공급라인과, 이 냉매 공급라인에 개도조절가능하게 마련된 냉매밸브와, 압축기의 운전정도에 따라 냉매밸브의 개도를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention comprises a compressor, a condenser, an evaporator, and a cooler, and in the power electronic component cooling apparatus of a refrigeration system for cooling the power electronic components by arranging the cooler in the power electronic components driving the compressor, the condenser outlet Refrigerant supply line for supplying a part of the coolant to the cooler, characterized in that it comprises a refrigerant valve provided to be adjustable in the refrigerant supply line, and a control unit for controlling the opening degree of the refrigerant valve in accordance with the operation degree of the compressor.

Description

냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치{COOLING DEVICE FOR COMPRESSOR DRIVING ELEMENT IN A REFRIGERATING SYSTEM}COOLING DEVICE FOR COMPRESSOR DRIVING ELEMENT IN A REFRIGERATING SYSTEM}

도 1은 종래방식에 따른 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치의 냉매사이클도이다.1 is a refrigerant cycle diagram of an apparatus for cooling power electronic components of a conventional refrigeration system.

도 2는 본 발명에 따른 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치의 제어블록도이다.2 is a control block diagram of a power electronic component cooling apparatus of a refrigeration system according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각방법에 대한 제어흐름도이다.3 is a control flowchart of a method for cooling power electronic components of a refrigeration system according to the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각방법에 대한 제어흐름도이다.4 is a control flowchart of a method for cooling power electronic components of a refrigeration system according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*[Description of the Reference Numerals]

100 : 압축기 101 : 응축기100: compressor 101: condenser

102 : 증발기 103 : 팽창밸브102 evaporator 103 expansion valve

104 : 냉매라인 105 : 주파수가변 구동장치104: refrigerant line 105: frequency variable drive device

106 : 방열판 107 : IGBT106: heat sink 107: IGBT

108 : 냉매 공급라인 109 : 냉각기108: refrigerant supply line 109: cooler

110 : 냉매 방출라인 111 : 냉매밸브110: refrigerant discharge line 111: refrigerant valve

112 : 압력센서 113 : 제어부112: pressure sensor 113: control unit

114 : 온도센서 114: temperature sensor

본 발명은 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인버터압축기의 구동을 위해 마련된 주파수가변 구동장치의 전력전자 부품를 냉매를 이용하여 냉각시키는 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for cooling power electronic components of a refrigeration system, and more particularly, to an apparatus for cooling power electronic components of a refrigeration system for cooling power electronic components of a frequency variable driving apparatus provided for driving an inverter compressor using a refrigerant. will be.

일반적으로, 냉동시스템은 요구부하조건이 주변온도조건에 따라 변화하기 때문에, 이러한 시스템에서는 주파수가변이 가능한 인버터압축기를 요구한다. 따라서, 인버터압축기에는 가변 주파수용 모터(일예로, 비엘디씨 모터)가 사용되어야 하고, 이를 구동하기 위한 제어장치가 냉동시스템에 설치되어야 한다. 이러한 제어장치는 대부분 응축기 및 압축기를 포함하고 있는 실외기에 설치된다.In general, refrigeration systems require inverter compressors that are variable in frequency because the required load conditions vary with ambient temperature conditions. Therefore, a variable frequency motor (for example, BC motor) should be used in the inverter compressor, and a control device for driving the inverter should be installed in the refrigeration system. Most of these controls are installed in outdoor units containing condensers and compressors.

이러한 냉동시스템에서는 주파수가변 제어장치를 구성하는 전력 전자 부품에서는 상당한 발열량이 발생되므로, 부품 및 시스템 보호를 위해서는 적절한 냉각이 필요하다.In such a refrigeration system, since a considerable amount of heat is generated in the power electronic components constituting the variable frequency control device, proper cooling is required to protect the components and the system.

종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 주파수가변 제어장치(10)에는 가장 발열량이 큰 것으로 알려진 전력전자 부품인 절연성 게이트 양극 트랜지스터(이하 IGBT)(11)라는 부품 주위에 알루미늄 블록형태의 방열체(12)를 부착하고, 방열체 (12)의 블록 내에 냉동시스템의 응축기(13) 출구와 증발기(14) 출구(또는 압축기 입구)에 연결된 구리배관(15)이 통과하는 구조가 제시되어 있다. 또한, 이 냉매라인의 냉매의 공급을 조절하는 냉매밸브(16)와 밸브센서(17)가 장착되며, 보다 정밀한 제어를 위해 마이크로프로세서(18)가 장착되기도 한다.In the related art, as shown in FIG. 1, the frequency variable control device 10 includes an aluminum block-type heat sink (a block of insulating gate anode transistor (IGBT) 11), which is a power electronic component that is known to generate the largest amount of heat. 12) and a structure through which a copper pipe 15 connected to the outlet of the condenser 13 and the outlet of the evaporator 14 (or the compressor inlet) of the refrigeration system in the block of the heat sink 12 is shown. In addition, the refrigerant valve 16 and the valve sensor 17 for controlling the supply of the refrigerant of the refrigerant line is mounted, and the microprocessor 18 may be mounted for more precise control.

도 1과 같이, 제어부(18)는 방열체(12)에 부착된 밸브센서(주로 온도센서)(17)를 통해 온도를 감지하여 안정온도범위 일예로, 50~100℃사이로 유지시키도록 냉매밸브(16)의 개도를 조절한다.As shown in FIG. 1, the control unit 18 senses a temperature through a valve sensor (mainly a temperature sensor) 17 attached to a heat sink 12, and maintains a temperature between 50 ° C. and 100 ° C. as an example of a stable temperature range. Adjust the opening of (16).

냉매밸브(16)가 열리면 냉매시스템의 응축기(13) 출구에 연결된 냉매 공급라인(13a)을 통해 냉매가 공급되어 방열체(12)의 블록 사이를 통과하면서 방열체(12)와의 열교환을 통해 열을 뺏음으로서 IGBT(11)의 온도를 안정온도로 유지한다. 열교환을 통해 고온이 된 냉매는 냉매 방출라인(14a)을 통해 증발기(14) 출구 또는 압축기(19) 입구에 연결되어 냉동시스템에서 순환된다.When the coolant valve 16 is opened, the coolant is supplied through the coolant supply line 13a connected to the outlet of the condenser 13 of the coolant system, and passes through the blocks of the heat sink 12 to heat through heat exchange with the heat sink 12. The temperature of the IGBT 11 is maintained at a stable temperature by taking off. The refrigerant, which has become hot through heat exchange, is circulated in the refrigeration system by being connected to the evaporator 14 outlet or the compressor 19 inlet through the refrigerant discharge line 14a.

그러나, 종래에는 방열체(12)의 블록 표면 또는 이를 통과하는 냉매배관 표면에 장착된 별도의 온도센서(17)에 의해 주로 온도를 감지하여 냉매밸브(16)의 개도를 조절하는 방식이다. 보통 온도센서는 다른 제어인자, 즉 회전주파수 또는 압력 등에 비해 반응도 또는 응답이 느리기 때문에, 효율성이 다소 떨어진다. 특히, 전력 전자 부품의 냉각을 위해서는 응답이 빠른 인자를 선택하여 제어하는 것이 효과적이다. 또한, 밸브 제어를 위해 별도의 온도센서를 부가적으로 장착함에 따라 추가적인 재료비 상승이 발생한다.However, conventionally, the temperature is mainly sensed by a separate temperature sensor 17 mounted on the block surface of the heat sink 12 or the surface of the refrigerant pipe passing through the heat sink 12 to adjust the opening degree of the refrigerant valve 16. Normally, temperature sensors are less efficient because of their slower responsiveness or response compared to other control factors, ie rotational frequency or pressure. In particular, it is effective to select and control a fast response factor for cooling power electronic components. In addition, additional material costs increase as additional temperature sensors are additionally mounted for valve control.

한편, 종래에는 온도센서가 이탈되었을 경우, 실제 방열체 온도보다 낮은 온 도를 감지하기 때문에 적절한 냉각이 이루어지지 않아 부품이 과열하여 구동장치를 손상시킬 수 있다.On the other hand, in the related art, when the temperature sensor is separated, since the temperature is sensed lower than the actual radiator temperature, proper cooling is not performed, and the parts may overheat and damage the driving apparatus.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 압축기의 구동을 위해 마련된 주파수가변 구동장치의 전력전자 부품의 냉각을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a cooling device for power electronic components of the refrigeration system capable of more efficiently cooling the power electronic components of the frequency variable drive device provided for the drive of the compressor. To provide.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉동시스템의 전력전자 부품의 냉각장치는 압축기와, 응축기와, 증발기와, 냉각기를 구비하고, 상기 냉각기를 상기 압축기를 구동시키는 전력전자 부품에 배치하여 상기 전력전자 부품을 냉각시키는 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치에 있어서, 상기 응축기 출구의 일부 냉매를 상기 냉각기로 공급하는 냉매 공급라인과, 상기 냉매 공급라인에 개도조절가능하게 마련된 냉매밸브와, 상기 압축기의 운전정도에 따라 상기 냉매밸브의 개도를 조절하는 제어부를 포함한다.The cooling device for power electronic components of the refrigeration system of the present invention for achieving the above object is provided with a compressor, a condenser, an evaporator, and a cooler, and the cooler is disposed on the power electronic components for driving the compressor to the power A power electronic component cooling apparatus of a refrigeration system for cooling electronic components, comprising: a refrigerant supply line for supplying a part of refrigerant at an outlet of the condenser to the cooler, a refrigerant valve provided at an adjustable opening in the refrigerant supply line, It includes a control unit for adjusting the opening degree of the refrigerant valve in accordance with the degree of operation.

상기 제어부는 상기 압축기의 토출압력을 근거로 하여 상기 압축기의 운전정도를 판단하는 것을 특징으로 한다.The control unit may determine the operation degree of the compressor based on the discharge pressure of the compressor.

상기 제어부는 상기 압축기의 토출압력 및 토출온도에 의해 결정되는 회전주파수를 근거로 하여 상기 압축기의 운전정도를 판단하는 것을 특징으로 한다.The controller may determine the operation degree of the compressor based on the rotation frequency determined by the discharge pressure and the discharge temperature of the compressor.

상기 제어부는 상기 압축기의 운전정도가 높을수록 상기 냉매밸브의 개도량을 증가시키는 것을 특징으로 한다.The control unit may increase the opening amount of the refrigerant valve as the operation degree of the compressor is higher.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에서는 냉동시스템의 제어를 위해 압축기의 출구측에 장착되는 압력센서 또는 온도센서를 이용하여 주파수가변 구동장치의 전력전자 부품을 냉각시킬 목적으로 냉각기에 공급되는 냉매량을 조절하는 냉매밸브의 개도를 조절한다.In the present invention, by using a pressure sensor or a temperature sensor mounted on the outlet side of the compressor for the control of the refrigeration system, the opening degree of the refrigerant valve for controlling the amount of refrigerant supplied to the cooler for the purpose of cooling the power electronic components of the variable frequency drive device. Adjust.

도 2는 본 발명에 따른 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치의 제어블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 냉동시스템은 냉매라인에 의해 연결된 압축기(100)와, 응축기(101), 증발기(102) 및 팽창밸브(103)를 구비한다. 냉동시스템이 작동하면, 압축기(100)를 통과한 기체냉매는 고온고압으로 압축되어 응축기(101)로 이동되며, 응축기(101)에서의 열교환을 통해, 냉매는 고압의 액냉매가 되어 팽창밸브(103)로 이동한다. 팽창밸브(103)를 통과하여 저압 저온의 상태가 된 액냉매는, 증발기(102)에서의 열교환을 통해 저압 기체의 냉매가 되어 압축기(100)로 이동한다. 이러한 압축-응축-팽창-증발-압축과정이 반복하여 이루어진다.2 is a control block diagram of a power electronic component cooling apparatus of a refrigeration system according to the present invention. As shown in FIG. 2, the refrigeration system includes a compressor 100 connected by a refrigerant line, a condenser 101, an evaporator 102, and an expansion valve 103. When the refrigeration system is operated, the gas refrigerant passing through the compressor 100 is compressed to high temperature and high pressure and is moved to the condenser 101. Through the heat exchange in the condenser 101, the refrigerant becomes a high pressure liquid refrigerant and expands the expansion valve ( Go to 103). The liquid refrigerant, which has passed through the expansion valve 103 and is in a low pressure low temperature state, becomes a refrigerant of low pressure gas through heat exchange in the evaporator 102 and moves to the compressor 100. This compression-condensation-expansion-evaporation-compression process is repeated.

상기한 압축기(100)는 주파수 가변에 의해서 압축기 모터의 회전속도를 변경시켜 압축용량을 가변시키는 인버터압축기이다. 이러한 인버터압축기를 구동시키기 위해서는 인버터압축기의 압축기모터의 회전속도를 제어하는 주파수가변 구동장치(105)가 필요하다. 이 주파수가변 구동장치(105)는 통상 냉동시스템의 작동 범위에 걸쳐 최적의 상태로 작동시키기 위해 냉각을 필요로 하는 다수의 전력전자 부품을 방열체(106)에 장착하고 있다. 이러한 전력전자 부품 중 핵심부품은 절연성 게이트 양극 트랜지스터(이하 IGBT)(107)로서 주파수가변 구동장치(105)에서 발생하는 발 열량의 대부분을 차지한다.The compressor 100 is an inverter compressor for varying the compression capacity by changing the rotational speed of the compressor motor by the variable frequency. In order to drive the inverter compressor, a frequency variable driving device 105 for controlling the rotational speed of the compressor motor of the inverter compressor is required. This frequency variable drive device 105 is typically equipped with a plurality of power electronic components that require cooling in order to operate optimally over the operating range of the refrigeration system to the heat sink 106. The core component of such power electronic components is an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as IGBT) 107 and occupies most of the heat generated in the frequency variable driving device 105.

따라서, 냉동시스템은 이를 냉각시키기 위해서 응축기(101) 출구에서 별도로 분기된 냉매 공급라인(108)에 주파수가변 구동장치(105)를 냉각시킬 수 있도록 방열체(106)에 마련된 냉각기(109)를 구비한다. 이 냉각기(109)에 의해 주파수가변 구동장치(105)내의 IGBT(107)는 냉매의 열교환에 의해서 열에너지를 빼앗겨 냉각되게 된다.Therefore, the refrigeration system has a cooler 109 provided in the heat sink 106 to cool the variable frequency drive device 105 in the refrigerant supply line 108 branched separately from the outlet of the condenser 101 to cool it. do. By the cooler 109, the IGBT 107 in the variable frequency drive device 105 is deprived of heat energy by heat exchange of the refrigerant and cooled.

이 냉각기(32)는 방열체(106)와 냉각기(109)사이에 최대한의 접촉면적을 제공하기 위해 방열체(106)에 지그재그 형태로 장착된다. 이 냉각기(109)는 방열체(106) 내에 끼워지며, 입구와 출구를 구비한 소정 길이의 구리 배관이다.The cooler 32 is zigzag mounted to the heat sink 106 to provide the maximum contact area between the heat sink 106 and the cooler 109. The cooler 109 is fitted into the heat sink 106 and is a copper pipe of a predetermined length having an inlet and an outlet.

냉각기의 입구는 냉매 공급라인(108)에 의해 응축기(101)의 출구에 연결되고, 냉각기(109)의 출구도 냉매 방출라인(110)에 의해 증발기(102) 출구 또는 압축기(100) 입구에 연결된다.The inlet of the cooler is connected to the outlet of the condenser 101 by the refrigerant supply line 108, and the outlet of the cooler 109 is also connected to the outlet of the evaporator 102 or the inlet of the compressor 100 by the refrigerant discharge line 110. do.

냉매라인의 냉매를 조절하기 위해 개도조절이 가능한 냉매밸브(111)가 냉매 공급라인(108)에 설치된다. 이를 통해 냉매를 고압에서 저압으로 하강시켜 냉각기(109)에 저온의 냉매를 제공함과 함께 냉각기(109) 입구로 유입되는 냉매의 양을 조절한다. 이 냉매밸브(111)의 개도조절은 종래 주파수가변 구동장치 내에 온도센서를 마련하고, 이 온도센서를 통해 검출한 온도값에 의해서 제어하는 방식 대신에, 냉동시스템에 기본적으로 장착되는 압축기 토출측 압력센서(112)를 이용하여 제어한다. 이는 주파수가변 구동장치(105)의 발열량이 냉동시스템의 고압측의 상태량에 의해 영향을 받기 때문에 압축기(100)의 토출압력으로서 압축기(100)의 운전 정도를 판단할 수 있어 주파수가변 구동장치(105)의 발열정도를 추정할 수 있기 때문이다. 즉, 압축기(100)에서 토출된 냉매의 압력이 높아지는 경우, 냉동시스템 전체가 과열되게 되어 압축기(100)의 운전정도가 높아지고, 이로 인해 주파수가변 구동장치(105)에 과부하가 발생하게 되어 전류치가 상승하게 되며, 이는 IGBT(107)에 의한 발열량의 증가로 이어지게 된다.In order to regulate the refrigerant in the refrigerant line, an opening degree adjustable refrigerant valve 111 is installed in the refrigerant supply line 108. Through this, the refrigerant is lowered from a high pressure to a low pressure to provide a low temperature refrigerant to the cooler 109 and to control the amount of the refrigerant flowing into the inlet of the cooler 109. The opening degree control of the refrigerant valve 111 is provided with a temperature sensor in a conventional frequency variable drive device, and instead of a method of controlling by a temperature value detected through the temperature sensor, the compressor discharge side pressure sensor basically installed in the refrigerating system. Control using 112. It is possible to determine the operation degree of the compressor 100 as the discharge pressure of the compressor 100 because the calorific value of the frequency variable drive device 105 is affected by the state amount of the high pressure side of the refrigeration system, so that the frequency variable drive device 105 This is because it is possible to estimate the degree of heat generation. That is, when the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 100 is increased, the entire refrigeration system is overheated, and the operation degree of the compressor 100 is increased, thereby causing an overload of the frequency variable drive device 105, resulting in an overload current. This increases, which leads to an increase in the amount of heat generated by the IGBT 107.

상기한 냉매밸브의 개도량 조절은 압력센서(112) 및 냉매밸브(111)와 전기적으로 연결되어 전반적인 제어를 수행하는 제어부(113)에 의해서 수행된다.The opening degree adjustment of the refrigerant valve is performed by the control unit 113 which is electrically connected to the pressure sensor 112 and the refrigerant valve 111 to perform the overall control.

제어부(113)는 상기한 압력센서(112)를 통해 압축기(100)의 토출압력를 검출한 후 이를 근거로 압축기(100)의 운전정도를 판단하여 냉매밸브(111)의 개도량을 결정하고, 결정된 개도량에 맞게 냉매밸브(111)의 개도를 조절하게 된다. 이때, 토출압력을 제어인자로 사용하여 냉매밸브(111)의 개도량을 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 압축기(100)의 운전정도는 압축기(100)의 회전주파수와 보다 밀접한 연관이 있으므로, 토출압력과 토출온도로부터 결정되는 회전주파수를 제어인자로 사용하여 냉매밸브의 개도량을 조절하는 것도 가능하다.The control unit 113 detects the discharge pressure of the compressor 100 through the pressure sensor 112 and determines the opening degree of the refrigerant valve 111 by determining the operation degree of the compressor 100 based on the detected pressure. The opening degree of the refrigerant valve 111 is adjusted according to the opening amount. In this case, not only the opening amount of the refrigerant valve 111 can be adjusted by using the discharge pressure as a control factor, but also the operation degree of the compressor 100 is more closely related to the rotation frequency of the compressor 100. It is also possible to adjust the opening amount of the refrigerant valve by using the rotation frequency determined from the discharge temperature as a control factor.

따라서, 종래에는 방열체의 온도를 제어인자로 선택함으로써, 반응이 상대적으로 늦기 때문에 제어의 변동폭이 큰 반면, 본 발명에서는 압력 및 회전주파수 등의 인자를 제어인자로 선정함에 따라 보다 신속하고 효과적으로 제어할 수 있게 된다. 또한, 방열체의 온도감지를 위한 온도센서를 제거시킬 수 있어 전체 제조비용측면에서도 잇점이 있다.Therefore, conventionally, by selecting the temperature of the heat sink as the control factor, the variation of the control is large because the reaction is relatively slow, while in the present invention, the control factors such as pressure and rotation frequency are selected more quickly and effectively. You can do it. In addition, the temperature sensor for sensing the temperature of the heat sink can be removed, which is advantageous in terms of overall manufacturing cost.

이하에서는 본 발명에서 냉동시스템의 전력전자 부품을 냉각시키는 방법에 대한 설명한다.Hereinafter, a method of cooling the power electronic components of the refrigeration system in the present invention.

도 3을 살펴보면, 먼저 단계 S100에서 제어부(113)는 냉동시스템을 작동시킨다. 이때, 압축기(100)를 구동시킴과 함께 팽창밸브(103)와 냉매밸브(111)를 초기개도로 개방시킨다. 냉매밸브(111)의 경우, 작동초기에는 최소개도로 개방시키고, 일정시간 후부터 주기적으로 검출되는 토출압력값에 기초하여, 제어를 시작한다. 3, first, in step S100, the control unit 113 operates the refrigeration system. At this time, the compressor 100 is driven and the expansion valve 103 and the refrigerant valve 111 are opened to the initial opening degree. In the case of the refrigerant valve 111, it is opened to the minimum opening degree at the beginning of operation, and control is started based on the discharge pressure value periodically detected after a certain time.

이 후 제어부(113)는 단계 S110과 S120에서 압축기(100)의 토출 측에 마련된 압력센서(112)를 통해 압축기(100)의 토출압력을 검출하고, 검출된 토출압력에 기초하여 압축기(100)의 운전정도를 판단한다. 이때, 압축기(100)의 토출압력이 높을수록 압축기(100)의 운전정도가 크고, 적을수록 압축기(100)의 운전정도가 적은 것으로 판단한다.After that, the control unit 113 detects the discharge pressure of the compressor 100 through the pressure sensor 112 provided on the discharge side of the compressor 100 in steps S110 and S120, and based on the detected discharge pressure, the compressor 100. Judge the driving degree. At this time, the higher the discharge pressure of the compressor 100, the greater the degree of operation of the compressor 100, the smaller it is determined that the degree of operation of the compressor 100 is less.

따라서, 다음과 같은 제어방식들을 제시할 수 있다. 첫 번째 방식으로는. 제어부(113)는 단계 S120의 판단결과, 압축기(100)의 운전정도가 “상”, “중”, “하”인지에 따라 단계 S130 내지 단계 150에서 냉매밸브(111)를 “상”, “중”, “하”로 개도량의 차이를 두어 개방시킨다. 두 번째 방식으로는, 냉매밸브(111)의 개도율과 토출압력 수치와 상관식을 생성한다. 이러한 상관식을 공조기의 기본 제어알고리듬에 입력함으로써, 주기적으로 검출되는 토출압력 수치에 의해 냉매밸브(111)의 개도율이 자동적으로 계산되고, 제어부에서는 계산된 개도율에 따라 냉매밸브를 개도를 변경시킨다. 이때, 냉매밸브 개도를 조절 주기는 압력 검출주기를 기초로 하여 설정한다. 즉, 압력 검출주기가 작을 경우 (30초 미만) 에는 냉매밸브 개도주기를 압력 검출주기의 2배 정도(1분)로 유지하고, 압력 검출 주기가 30초 이 상일 경우, 냉매밸브 개도주기는 압력 검출주기와 동일하게 설정한다. 이는, 냉매밸브 개도의 잦은 변경으로 인해 냉매밸브의 수명성, 신뢰성을 유지하기 위함이다.Therefore, the following control schemes can be suggested. In the first way. The control unit 113 determines that the refrigerant valve 111 is “up” or “up” in steps S130 to 150 depending on whether the operation degree of the compressor 100 is “up”, “middle” or “low” as a result of the determination in step S120. Open with the difference of opening amount as "middle" and "low". In the second method, a correlation between the opening degree of the refrigerant valve 111 and the discharge pressure value is generated. By inputting this correlation into the basic control algorithm of the air conditioner, the opening degree of the refrigerant valve 111 is automatically calculated by the discharge pressure value periodically detected, and the control unit changes the opening degree of the refrigerant valve according to the calculated opening degree. Let's do it. At this time, the adjustment period of the refrigerant valve opening degree is set based on the pressure detection period. In other words, when the pressure detection cycle is small (less than 30 seconds), the refrigerant valve opening period is maintained at about twice (1 minute) as the pressure detection period, and when the pressure detection period is 30 seconds or more, the refrigerant valve opening period is the pressure. Set the same as the detection period. This is to maintain the lifetime and reliability of the refrigerant valve due to the frequent change of the refrigerant valve opening degree.

한편, 상술한 바와 같이, 압축기(100) 토출압력을 제어인자로 사용하여 냉매밸브(111)의 개도량을 조절하는 대신에, 압축기(100)의 운전정도를 보다 정확히 판단하기 위하여 압축기(100)의 회전주파수를 제어인자로 사용하여 냉매밸브(111)의 개도량을 조절할 수 있다.Meanwhile, as described above, instead of adjusting the opening amount of the refrigerant valve 111 by using the discharge pressure of the compressor 100 as a control factor, the compressor 100 to more accurately determine the operation degree of the compressor 100. The opening degree of the refrigerant valve 111 can be adjusted by using the rotation frequency of the control factor.

이를 도 4를 참고하여 살펴보면, 먼저 단계 S200에서 제어부(113)는 냉동시스템을 작동시킨다. 이때, 압축기(100)를 구동시킴과 함께 팽창밸브(103)와 냉매밸브(111)를 초기개도로 개방시킨다.Referring to FIG. 4, first, in step S200, the control unit 113 operates the refrigeration system. At this time, the compressor 100 is driven and the expansion valve 103 and the refrigerant valve 111 are opened to the initial opening degree.

이 후 제어부(113)는 단계 S210, S220 및 S230에서 압축기(100) 토출측에 마련된 압력센서(112)를 통해 압축기(100)의 토출압력을 검출하고, 압축기(100) 토출측에 마련된 온도센서(114)를 통해 압축기(100)의 토출온도를 검출하고, 검출된 토출압력 및 토출온도로부터 압축기(100)의 회전주파수를 결정한다. After that, the control unit 113 detects the discharge pressure of the compressor 100 through the pressure sensor 112 provided on the discharge side of the compressor 100 in steps S210, S220, and S230, and the temperature sensor 114 provided on the discharge side of the compressor 100. Detects the discharge temperature of the compressor 100 through the), and determines the rotation frequency of the compressor 100 from the detected discharge pressure and the discharge temperature.

그리고, 제어부(113)는 단계 S240에서 결정된 압축기(100)의 회전주파수에 기초하여 압축기(100)의 운전정도를 판단한다. 이때, 압축기(100)의 회전주파수가 높을수록 압축기(100)의 운전정도가 크고, 적을수록 압축기(100)의 운전정도가 적은 것으로 판단한다. 이 방식을 통해 보다 정밀하게 압축기의 운전정도를 판단할 수 있다.The controller 113 determines the degree of operation of the compressor 100 based on the rotation frequency of the compressor 100 determined in step S240. At this time, it is determined that the higher the rotational frequency of the compressor 100, the greater the degree of operation of the compressor 100, and the smaller the degree of operation of the compressor 100. In this way, the operation of the compressor can be more precisely determined.

따라서, 상술한 바와 같은 두 가지 제어방식들을 제시할 수 있다. 첫 번째 방식으로는, 제어부(113)는 단계 S240의 판단결과, 압축기(100)의 운전정도가 “상 ”, “중”, “하” 인지에 따라 단계 S250 내지 단계 270에서 냉매밸브(111)를 “상”, “중”, “하”로 개도량의 차이를 두어 개방시킨다. 두 번째 방식으로는, 냉매밸브(111)의 개도율과 회전주파수와의 상관식을 생성한다. 이러한 상관식을 공조기의 기본 제어알고리듬에 입력함으로써, 주기적으로 검출되는 토출압력 및 토출온도 수치에 의해 회전주파수가 계산되고, 상관식을 통해 냉매밸브(111)의 개도율이 자동적으로 계산되어, 제어부에서 계산된 개도율에 따라 냉매밸브를 개도를 변경시킨다. 회전주파수에 의한 제어방식은 실제 압축기의 운전상태를 정확하게 판단하여, 냉매밸브 개도를 조절하기 때문에 보다 정밀하고 효율적으로 개도를 조절할 수 있다고 판단된다.Therefore, the two control schemes as described above can be proposed. In the first method, the control unit 113 determines that the operation degree of the compressor 100 is "up", "medium" or "low" according to the determination result of step S240, and the refrigerant valve 111 in steps S250 to 270. Open with the difference of opening amount as “up”, “middle” and “low”. In the second method, a correlation between the opening rate and the rotational frequency of the refrigerant valve 111 is generated. By inputting this correlation into the basic control algorithm of the air conditioner, the rotational frequency is calculated based on the discharge pressure and the discharge temperature value periodically detected, and the opening degree of the refrigerant valve 111 is automatically calculated through the correlation to control the controller. The opening degree of the refrigerant valve is changed according to the opening degree calculated in. The control method based on the rotational frequency accurately determines the operating state of the compressor and adjusts the opening degree of the refrigerant valve, so that the opening degree can be adjusted more precisely and efficiently.

한편, 냉매밸브 개도주기는 토출압력을 이용한 제어방식에서 언급한 방식으로 설정한다. On the other hand, the refrigerant valve opening period is set in the manner mentioned in the control method using the discharge pressure.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 종래의 방열체에 장착된 온도센서 대신, 냉동시스템에 기본적으로 장착되는 압력센서를 이용하여 제어함으로써 부가적인 센서장착에 따른 재료비를 절감할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention has the effect of reducing the material cost due to the additional sensor by controlling by using a pressure sensor basically mounted on the refrigeration system, instead of the temperature sensor mounted on a conventional heat sink. .

또한, 본 발명은 압력 및 회전주파수 등의 인자를 냉매밸브의 개도량을 조절하기 위한 제어인자로 선정함에 따라 작은 변동폭 내에서 제어가 가능하기 때문에 냉매밸브의 개도를 보다 신속하고 효과적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can control the opening degree of the refrigerant valve more quickly and effectively because it is possible to control within a small fluctuation range by selecting a factor such as pressure and rotation frequency as a control factor for adjusting the opening amount of the refrigerant valve. It works.

또한, 본 발명은 압축기의 회전주파수를 제어인자로 사용하여 압축기의 운전정도를 정확히 판단할 수 있어 전력전자 부품을 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can accurately determine the operation degree of the compressor using the rotational frequency of the compressor as a control factor has the effect of cooling the power electronic components more effectively.

Claims (4)

압축기와, 응축기와, 증발기와, 냉각기를 구비하고, 상기 냉각기를 상기 압축기를 구동시키는 전력전자 부품에 배치하여 상기 전력전자 부품을 냉각시키는 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치에 있어서,A power electronic component cooling apparatus of a refrigeration system, comprising a compressor, a condenser, an evaporator, and a cooler, wherein the cooler is disposed in a power electronic component for driving the compressor to cool the power electronic component. 상기 응축기 출구의 일부 냉매를 상기 냉각기로 공급하는 냉매 공급라인과,A refrigerant supply line for supplying some refrigerant at the outlet of the condenser to the cooler; 상기 냉매 공급라인에 개도조절가능하게 마련된 냉매밸브와,A refrigerant valve provided to be adjustable in the refrigerant supply line; 상기 압축기의 운전정도에 따라 상기 냉매밸브의 개도를 조절하는 제어부를 포함하는 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치.And a control unit for adjusting the opening degree of the refrigerant valve according to the operation degree of the compressor. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 압축기의 토출압력을 근거로 하여 상기 압축기의 운전정도를 판단하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치.The apparatus of claim 1, wherein the controller determines an operation degree of the compressor based on the discharge pressure of the compressor. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 압축기의 토출압력 및 토출온도에 의해 결정되는 회전주파수를 근거로 하여 상기 압축기의 운전정도를 판단하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 전력전자 부품 냉각장치.The apparatus of claim 1, wherein the controller determines the operation degree of the compressor based on a rotation frequency determined by the discharge pressure and the discharge temperature of the compressor. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 압축기의 운전정도가 높을수록 상기 냉매밸브의 개도량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 전력전자 부품 냉 각장치.The apparatus of claim 1, wherein the control unit increases the opening amount of the refrigerant valve as the operation degree of the compressor increases.
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