KR101748662B1 - Apparatus for controlling linear compressor and method of the same - Google Patents

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Abstract

리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법이 개시된다. 본 발명은, 압축기 모터에 인가되는 전류를 이용하여 압축기 자체에 의해 발생하는 부하 전압을 연산하고, 이를 고려한 전압 목표값을 발생함으로써 원하는 입력 전압이 압축기에 인가되도록 한다. 또한, 본 발명은, 운전 주파수와 전기적인 LC공진 주파수가 일치하지 아니한 경우에도 압축기 입력 전압의 크기와 압축기 스트로크의 관계를 선형으로 유지한다.A control device and a control method of a linear compressor are disclosed. The present invention computes a load voltage generated by the compressor itself using a current applied to the compressor motor and generates a voltage target value considering the load voltage so that a desired input voltage is applied to the compressor. Further, the present invention linearly maintains the relationship between the magnitude of the compressor input voltage and the compressor stroke even when the operating frequency and the electrical LC resonance frequency do not match.

Description

리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING LINEAR COMPRESSOR AND METHOD OF THE SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to a control device for a linear compressor,

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 운전 주파수와 LC 공진 주파수가 일치하지 않는 경우에도, 운전 주파수에 관계없이 안정적으로 리니어 압축기를 제어할 수 있는 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a linear compressor and, more particularly, to a control apparatus and method for a linear compressor capable of stably controlling a linear compressor irrespective of an operation frequency even when an operation frequency and an LC resonance frequency do not coincide with each other.

일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치로서 냉동 시스템, 예를 들어 냉장고나 공기조화기 등,의 일부분으로 사용된다.Generally, a compressor is a device for converting mechanical energy into compressive energy of a compressible fluid and is used as a part of a refrigeration system, such as a refrigerator or an air conditioner.

상기 압축기는 크게, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary Compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting Scroll)과 고정 스크롤(Fixed Scroll) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 신회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll Compressor)로 구분된다.The compressor mainly includes a reciprocating compressor for compressing the refrigerant while linearly reciprocating the piston in the cylinder so as to form a compression space in which a working gas is sucked or discharged between the piston and the cylinder, A rotary compressor for compressing the refrigerant while eccentrically rotating the roller along the inner wall of the cylinder so as to form a compressed space between the cylinder and the eccentrically rotating roller so as to suck or discharge the working gas, (Scroll Compressor) that compresses the refrigerant while rotating the newboth scroll along the fixed scroll so that a compressed space in which the working gas is sucked or discharged is formed between the fixed scroll and the fixed scroll.

상기 왕복동식 압축기는 내부 피스톤을 실린더의 내부에서 선형으로 왕복 운동시킴으로써 냉매 가스를 흡입, 압축 및 토출한다. 상기 왕복동식 압축기는 피스톤을 구동하는 방식에 따라 크게 레시프로(Recipro) 방식과 리니어(Linear) 방식으로 구분된다.The reciprocating compressor sucks, compresses, and discharges the refrigerant gas by linearly reciprocating the inner piston inside the cylinder. The reciprocating compressor is divided into a Recipro system and a Linear system depending on a method of driving the piston.

상기 레시프로 방식은 회전하는 모터(Motor)에 크랭크샤프트(Crankshaft)를 결합하고, 상기 크랭크샤프트에 피스톤을 결합하여 모터의 회전 운동을 직선 왕복운동으로 변환하는 방식이다. 반면, 상기 리니어 방식은 직선 운동하는 모터의 가동자에 피스톤을 연결하여 모터의 직선 운동으로 피스톤을 왕복운동시키는 방식이다.In the reciever method, a crankshaft is coupled to a rotating motor, and a piston is coupled to the crankshaft to convert a rotational motion of the motor into a linear reciprocating motion. On the other hand, in the linear system, a piston is connected to a mover of a motor that linearly moves, and the piston reciprocates by rectilinear motion of the motor.

이러한 왕복동식 압축기는 구동력을 발생하는 전동 유닛과, 전동 유닛으로부터 구동력을 전달받아 유체를 압축하는 압축 유닛으로 구성된다. 상기 전동 유닛으로는 일반적으로 모터를 많이 사용하며, 상기 리니어 방식의 경우에는 리니어 모터를 이용한다.Such a reciprocating compressor includes an electric unit that generates a driving force and a compression unit that receives a driving force from the electric unit and compresses the fluid. A motor is generally used as the electric unit, and a linear motor is used in the case of the linear type.

상기 리니어 모터는 모터 자체가 직선형의 구동력을 직접 발생시키므로 기계적인 변환 장치가 필요하지 않고, 구조가 복잡하지 않다. 또한, 상기 리니어 모터는 에너지 변환으로 인한 손실을 줄일 수 있고, 마찰 및 마모가 발생하는 연결 부위가 없어서 소음을 크게 줄일 수 있는 특징을 가지고 있다. 또한, 상기 리니어 방식의 왕복동식 압축기, 이하 리니어 압축기(Linear Compressor)라 한다,를 냉장고나 공기조화기에 이용할 경우에는 리니어 압축기에 인가되는 스트로크 전압을 변경하여 줌에 따라 압축 비(Compression Ratio)를 변경할 수 있어 냉력(Freezing Capacity) 가변 제어에도 사용할 수 있는 장점이 있다.Since the linear motor directly generates a linear driving force, the mechanical conversion device is not necessary, and the structure is not complicated. In addition, the linear motor can reduce the loss due to energy conversion, and has no connecting parts where friction and abrasion occur, so that the noise can be greatly reduced. When the reciprocating compressor of the linear type, hereinafter referred to as a linear compressor, is used for a refrigerator or an air conditioner, the compression ratio is changed according to the change of the stroke voltage applied to the linear compressor. And can be used for variable control of freezing capacity.

한편, 상기 왕복동식 압축기, 특히 리니어 압축기,는 피스톤이 실린더 안에서 기구적으로 구속되어 있지 않은 상태에서 왕복 운동을 하게 되기 때문에 갑자기 전압이 과도하게 걸리는 경우에 피스톤이 실린더 벽에 부딪히거나, 부하가 커서 피스톤이 전진하지 못하여 압축이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 부하의 변동이나 전압의 변동에 대하여 피스톤의 운동을 제어하기 위한 제어 장치가 필수적이다.On the other hand, since the reciprocating compressor, particularly the linear compressor, reciprocates in a state in which the piston is not mechanically restrained in the cylinder, when the piston suddenly overstresses the voltage, the piston hits the cylinder wall, The cursor piston may not advance and compression may not be achieved properly. Therefore, a control device for controlling the motion of the piston with respect to the load variation or the voltage variation is essential.

일반적으로 리니어 압축기는 부하에 의한 흡입, 토출 압력차와 스트로크의 크기에 따라 기구적 공진 주파수(Mechanical Resonance Frequency)가 변화하며 이에 따라 모터 코일에 걸리는 전압과 흐르는 전류의 위상차가 달라진다. 또한, 리니어 압축기의 모터 코일 인덕턴스가 상대적으로 크기 때문에 제어 응답성이 느린 점을 개선하기 위해서 압축기 코일과 직렬로 AC 커패시터를 연결하여 전기적인 공진이 이루어지도록 한다. 이때, 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 냉력 증감 등 압축기 운전 주파수의 변동이 요구되는 경우, 운전 주파수와 전기적인 LC공진 주파수를 일치시킬 수 없게 되어, 상기 리니어 압축기는, 인버터 등으로부터 공급되는 압축기 입력 전압의 크기와 압축기 스트로크의 관계가 최대 스트로크(Full stroke)를 기준으로 비선형 특성을 나타낸다. 특히, 리니어 압축기의 동적 특성상 최대 스트로크 전후로 부하 변동이 심하여 전압의 크기 변동에 대해 스트로크의 크기가 거의 변하지 않거나 점프하듯 급격하게 변하는 경우가 발생하므로, 냉력의 과부족이나 심한 경우 피스톤 충돌 등 제어신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.Generally, the mechanical resonance frequency of a linear compressor varies depending on the suction, the discharge pressure difference, and the stroke of the load, and thus the phase difference between the voltage applied to the motor coil and the flowing current varies. In addition, in order to improve the control responsiveness due to the relatively large motor coil inductance of the linear compressor, an AC capacitor is connected in series with the compressor coil so that electrical resonance is achieved. At this time, when the variation of the operating frequency of the compressor is required, such as the increase or decrease of the cooling power, the control device of the linear compressor according to the related art can not make the operating frequency and the electric LC resonance frequency coincide with each other. The relationship between the magnitude of the compressor input voltage and the compressor stroke exhibits a nonlinear characteristic based on the full stroke. Particularly, due to the dynamic characteristics of the linear compressor, there is a case where the load fluctuation is large before and after the maximum stroke, and the size of the stroke hardly changes or the speed of the stroke suddenly changes as the voltage fluctuates. Therefore, .

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압축기 자체에 의해 발생하는 부하 전압을 고려하여 전압 목표값을 발생함으로써 원하는 입력 전압이 압축기에 인가되도록 하는 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법을 제공함에 일 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a control apparatus and method for a linear compressor that applies a desired input voltage to a compressor by generating a voltage target value in consideration of a load voltage generated by a compressor itself, .

본 발명은, 운전 주파수와 전기적인 LC공진 주파수가 일치하지 아니한 경우에도 압축기 입력 전압의 크기와 압축기 스트로크의 관계를 선형으로 유지하여 스트로크 제어 신뢰성을 향상시키는 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.The present invention provides a control apparatus and method for a linear compressor that linearly maintains a relationship between a magnitude of a compressor input voltage and a compressor stroke to improve stroke control reliability even when an operating frequency and an electrical LC resonance frequency do not match There is another purpose.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 방법은, 압축기 모터에 인가되는 입력 전류와 입력 전압을 근거로 스트로크 추정값을 연산하는 단계와, 스트로크 목표값과 상기 스트로크 추정값을 근거로 전압 목표값을 생성하는 단계와, 상기 압축기 모터에 따른 자체부하전압을 근거로 상기 전압 목표값을 수정하는 단계와, 상기 수정된 전압 목표값을 근거로 상기 압축기 모터를 구동하는 단계를 포함하여 구성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a linear compressor, including: calculating a stroke estimation value based on an input current and an input voltage applied to a compressor motor; calculating a stroke target value based on a stroke target value and a stroke target value; Modifying the voltage target value based on the self load voltage according to the compressor motor, and driving the compressor motor based on the modified voltage target value.

본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 방법에 있어서, 상기 수정된 전압 목표값은, 상기 전압 목표값과, 상기 자체부하전압의 합인 것을 특징으로 한다.In the control method of a linear compressor according to the present invention, the corrected voltage target value is a sum of the voltage target value and the self load voltage.

본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 방법은, 상기 압축기 모터에 따른 상기 자체부하전압을 연산하는 단계를 더 포함하여 구성된다.The control method of a linear compressor according to the present invention further comprises a step of calculating the self load voltage according to the compressor motor.

본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 방법에 있어서, 상기 자체부하전압은, 상기 압축기 모터의 코일, 상기 코일과 공진 회로를 형성하는 커패시터, 및 상기 압축기 모터에 의한 저항에 의해 발생하는 전압이다.In the method of controlling a linear compressor according to the present invention, the self load voltage is a voltage generated by a coil of the compressor motor, a capacitor forming the coil and a resonance circuit, and a resistance by the compressor motor.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 압축기 모터에 인가되는 입력 전류를 근거로 상기 압축기 모터에 따른 자체부하전압을 연산하는 자체부하전압 연산 유닛과, 스트로크 목표값과, 스트로크 추정값을 근거로 전압 목표값을 생성하고, 상기 자체부하전압을 근거로 상기 전압 목표값을 수정하는 제어 유닛을 포함하여 구성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control apparatus for a linear compressor including a self-load voltage calculation unit for calculating a self-load voltage according to the compressor motor based on an input current applied to the compressor motor, And a control unit for generating a voltage target value based on the stroke estimation value and correcting the voltage target value based on the self load voltage.

본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 압축기 모터에 인가되는 입력 전류를 검출하는 전류 검출 유닛과, 상기 압축기 모터에 인가되는 입력 전압을 검출하는 전압 검출 유닛과, 상기 입력 전류와 상기 입력 전압을 이용하여 스트로크 추정값을 연산하는 스트로크 연산 유닛과, 제어 신호를 근거로 상기 압축기 모터를 구동하는 구동 유닛을 더 포함하고, 상기 제어 유닛은, 상기 수정된 전압 목표값을 근거로 상기 제어 신호를 발생한다.A control device for a linear compressor according to the present invention includes: a current detection unit for detecting an input current applied to a compressor motor; a voltage detection unit for detecting an input voltage applied to the compressor motor; And a drive unit for driving the compressor motor based on the control signal, wherein the control unit generates the control signal based on the corrected voltage target value .

본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치에 있어서, 상기 수정된 전압 목표값은, 상기 전압 목표값과, 상기 자체부하전압의 합인 것을 특징으로 한다.In the control apparatus for a linear compressor according to the present invention, the corrected voltage target value is a sum of the voltage target value and the self load voltage.

본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치에 있어서, 상기 자체부하전압은, 상기 압축기 모터의 코일, 상기 코일과 공진 회로를 형성하는 커패시터, 및 상기 압축기 모터에 의한 저항에 의해 발생하는 전압이다.In the control apparatus for a linear compressor according to the present invention, the self load voltage is a voltage generated by a resistance of the compressor motor, the capacitor forming the resonance circuit with the coil, and the compressor motor.

본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법은, 압축기 모터에 인가되는 전류를 이용하여 압축기 자체에 의해 발생하는 부하 전압을 연산하고, 이를 고려하여 전압 목표값을 발생함으로써 원하는 입력 전압이 압축기에 인가되도록 한다.A control device and a control method for a linear compressor according to the present invention calculate a load voltage generated by a compressor itself by using a current applied to a compressor motor and generate a voltage target value in consideration of the calculated load voltage, .

본 발명은, 운전 주파수와 전기적인 LC공진 주파수가 일치하지 아니한 경우에도 압축기 입력 전압의 크기와 압축기 스트로크의 관계를 선형으로 유지함으로써 압축기의 스트로크 제어의 신뢰성을 향상시키고, 시스템의 안정성을 제고한다.The present invention maintains the relationship between the magnitude of the compressor input voltage and the stroke of the compressor linearly even when the operating frequency and the electrical LC resonance frequency do not match, thereby improving the reliability of the stroke control of the compressor and improving the stability of the system.

본 발명은, 리니어 압축기의 동적 특성상 최대 스트로크 전후로 부하 변동이 심하여 전압의 크기 변동에 대해 스트로크의 크기가 거의 변하지 않거나 점프하듯 급격하게 변하는 문제점을 해결하고, 냉력의 과부족이나 심한 경우 피스톤 충돌 등 제어신뢰성을 저하하는 문제점을 해결한다.The present invention solves the problem that the load fluctuation is large before and after the maximum stroke due to the dynamic characteristics of the linear compressor, and the stroke size is hardly changed or jumps as the voltage fluctuates, and the control reliability such as excessive or poor cooling power, The problem of deteriorating the image quality is solved.

도 1은 리니어 압축기의 제어에 있어서, 입력 전압의 크기와 스트로크의 변화를 도시한 그래프;
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 리니어 압축기의 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도;
도 3은 본 발명에 따라 보상 전압을 적용하여 전압 목표값을 발생하는 동작을 설명하기 위한 도;
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법을 적용한 전후의 스트로크 변화를 설명하기 위한 그래프;
도 6은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.FIG. 1 is a graph showing changes in the magnitude and stroke of an input voltage in the control of a linear compressor; FIG.
2 is a block diagram schematically showing a configuration of a control apparatus for a linear compressor according to an embodiment of the present invention;
3 is a diagram for explaining an operation of applying a compensation voltage according to the present invention to generate a voltage target value;
FIG. 4 and FIG. 5 are graphs for explaining the stroke change before and after applying the control device and the control method of the linear compressor according to the present invention;
6 is a flowchart schematically showing a control method of a linear compressor according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a control apparatus and a control method of a linear compressor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 압축기 모터에 인가되는 입력 전류를 근거로 상기 압축기 모터에 따른 자체부하전압을 연산하는 자체부하전압 연산 유닛(300)과, 스트로크 목표값과, 스트로크 추정값을 근거로 전압 목표값을 생성하고, 상기 자체부하전압을 근거로 상기 전압 목표값을 수정하는 제어 유닛(400)을 포함하여 구성된다.2, the control apparatus for a linear compressor according to the present invention includes a self load voltage calculation unit 300 for calculating a self load voltage according to the compressor motor based on an input current applied to a compressor motor, And a control unit (400) for generating a voltage target value based on the stroke estimation value and correcting the voltage target value based on the self load voltage.

도 1은, 상기 압축기 모터에 인가되는 입력 전압과 스트로크와의 관계를 보인 그래프이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 운전 주파수(fex)가 공진 주파수(fLC)보다 큰 경우에는 TDC 근처에서 입력 전압의 크기가 작게 변해도 스트로크의 크기가 크게 변화하고, TDC 근처에서 점프 현상이 일어난다. 또한, 운전 주파수(fex)가 공진 주파수(fLC)보다 작은 경우에도, TDC 근처에서 입력 전압의 크기와 스트로크의 크기 변화가 비선형성의 관계에 있다. 도 1과 같은 경우에, 입력 전압과 스트로크의 크기는 하기 수학식 1과 같은 관계가 있다.1 is a graph showing a relationship between an input voltage and a stroke applied to the compressor motor. As shown in Fig. 1, when the operation frequency fex is larger than the resonance frequency fLC, the magnitude of the stroke greatly changes even when the magnitude of the input voltage is small near the TDC, and a jump phenomenon occurs near the TDC. In addition, even when the operation frequency fex is smaller than the resonance frequency fLC, the magnitude of the input voltage and the change in the magnitude of the stroke in the vicinity of the TDC are in a non-linear relationship. In the case of FIG. 1, the input voltage and the magnitude of the stroke have the relationship as shown in the following Equation (1).

Figure 112010043715869-pat00001
Figure 112010043715869-pat00001

여기서, Vin은 압축기 모터에 인가되는 입력 전압, i는 압축기 모터에 인가되는 입력 전류, R은 압축기 내부 저항, L은 모터 코일의 인덕턴스, C는 L과 공진회로를 형성하는 커패시턴스, α는 모터 상수, x는 스트로크이다.Here, Vin is the input voltage applied to the compressor motor, i is the input current applied to the compressor motor, R is the internal resistance of the compressor, L is the inductance of the motor coil, C is the capacitance forming a resonant circuit with L, , and x is the stroke.

이때, 입력 전압과 스트로크의 선형성은 LC 공진 주파수에서만 성립되고, 운전 주파수 선정에 따라 제어 안정성이 제한된다.At this time, the linearity of the input voltage and the stroke is established only at the LC resonance frequency, and the control stability is limited according to the operation frequency selection.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 압축기 모터에 인가되는 입력 전류를 검출하는 전류 검출 유닛(110)과, 상기 압축기 모터에 인가되는 입력 전압을 검출하는 전압 검출 유닛(120)과, 상기 입력 전류와 상기 입력 전압을 이용하여 스트로크 추정값을 연산하는 스트로크 연산 유닛(200)을 더 포함하여 구성된다. 물론, 상기 제어 장치는, 상기 스트로크 연산 유닛(200) 대신 센서를 이용하여 스트로크를 검출하는 스트로크 검출 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다.2, the control apparatus for a linear compressor according to the present invention includes a current detecting unit 110 for detecting an input current applied to a compressor motor, a voltage detecting unit (not shown) for detecting an input voltage applied to the compressor motor 120), and a stroke calculation unit (200) for calculating a stroke estimation value using the input current and the input voltage. Of course, the control device may further include a stroke detection unit (not shown) that detects a stroke using a sensor instead of the stroke calculation unit 200. [

본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 제어 신호를 근거로 상기 압축기 모터를 구동하는 구동 유닛(미도시)을 더 포함하고, 상기 제어 유닛(400)은, 상기 수정된 전압 목표값을 근거로 상기 제어 신호를 발생한다. 상기 구동 유닛은, 상기 제어 신호에 따라 평활 커패시터로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 출력하는 전력 소자로서, 트라이악(Triac)이나, 인버터(Inverter)이다.The control apparatus for a linear compressor according to the present invention further includes a drive unit (not shown) for driving the compressor motor based on a control signal, and the control unit (400) And generates the control signal. The drive unit is a power device that converts a DC voltage output from a smoothing capacitor into a motor drive voltage in accordance with the control signal and outputs the same, and is a triac or an inverter.

상기 자체부하전압 연산 유닛(300)은, 입력 전류를 이용하여 상기 압축기 모터의 코일(L), 상기 코일과 공진 회로를 형성하는 커패시터(C), 및 상기 압축기 모터에 의한 저항(R)에 의해 발생하는 전압을 연산한다.The self-load voltage calculation unit 300 includes a coil L of the compressor motor, a capacitor C forming a resonance circuit with the coil, and a resistor R by the compressor motor using the input current And calculates the generated voltage.

도 3을 참조하면, 원하는 입력 전압(Vin)이 압축기에 인가되도록 하기 위해 상기 전압 목표값(Vref)을 설정하는데, 상기 전압 목표값은 상기 자체부하전압(Va)을 고려하여 설정된다. 즉, 상기 전압 목표값과 상기 자체부하전압을 근거로 수정된 전압 목표값이 입력 전압이 되어 압축기에 인가된다. 여기서, 상기 자체부하전압(Va)는 수학식 2와 같다.Referring to FIG. 3, the voltage target value Vref is set in consideration of the self-load voltage Va so that a desired input voltage Vin is applied to the compressor. That is, based on the voltage target value and the self load voltage, the corrected voltage target value is applied to the compressor as the input voltage. Here, the self load voltage Va is expressed by Equation (2).

Figure 112010043715869-pat00002
Figure 112010043715869-pat00002

여기서, γ는 제어 변수이다.Here,? Is a control variable.

상기 제어 유닛(400)은, 스트로크 목표값과 스트로크 추정값을 근거로 전압 목표값을 발생한다. 또한, 상기 제어 유닛(400)은 상기 전압 목표값을 근거로 제어 신호를 상기 구동 유닛에 출력하는데, 이때, 상기 전압 목표값은 상기 자체부하전압(Va)을 고려하여 수정된다. 즉, 전압 목표값(Vref)은 수학식 3과 같다.The control unit 400 generates a voltage target value based on the stroke target value and the stroke estimation value. Also, the control unit 400 outputs a control signal to the drive unit based on the voltage target value, wherein the voltage target value is modified in consideration of the self load voltage Va. That is, the voltage target value Vref is expressed by Equation (3).

Figure 112010043715869-pat00003
Figure 112010043715869-pat00003

이때, 상기 자체부하전압(Va)은, 수학식 4와 같다.At this time, the self load voltage Va is expressed by Equation (4).

Figure 112010043715869-pat00004
Figure 112010043715869-pat00004

즉, 실제로 압축기에 인가될 입력 전압은, 전압 목표값(Vref)에 상기 자체부하전압(Va)의 합이 된다.That is, the input voltage to be actually applied to the compressor is the sum of the voltage target value Vref and the self load voltage Va.

도 4는 압축기에서의 자체부하전압(Va)을 고려하지 아니하고, 전압 목표값(Vref)을 그대로 압축기에 인가한 경우이고, 도 5는 본 발명에 따라 자체부하전압(Va)를 고려하여 수정된 전압 목표값(Vref)을 압축기에 인가한 경우이다. 즉, 실제로 압축기에 입력되는 입력 전압(Vin)이 전압 목표값(Vref)과 자체부하전압(Va)의 합이 되고, 이렇게 함으로써 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 입력 전압(Vin)이 스트로크와 선형성의 관계를 가지게 된다.4 is a case in which the voltage target value Vref is directly applied to the compressor without considering the self load voltage Va in the compressor and FIG. And the voltage target value Vref is applied to the compressor. That is, the input voltage Vin actually input to the compressor becomes the sum of the voltage target value Vref and the self load voltage Va. As a result, the input voltage Vin becomes equal to the stroke Linearity relationship.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 방법은, 압축기 모터에 인가되는 입력 전류와 입력 전압을 근거로 스트로크 추정값을 연산하는 단계(S200)와, 스트로크 목표값과 상기 스트로크 추정값을 근거로 전압 목표값을 생성하는 단계(S300)와, 상기 압축기 모터에 따른 자체부하전압을 근거로 상기 전압 목표값을 수정하는 단계(S500)와, 상기 수정된 전압 목표값을 근거로 상기 압축기 모터를 구동하는 단계(S600)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 6, a method of controlling a linear compressor according to the present invention includes a step S200 of calculating a stroke estimation value based on an input current and an input voltage applied to a compressor motor, a step S200 of calculating a stroke target value and the stroke estimation value, (S500) of modifying the voltage target value based on the self-load voltage according to the compressor motor (S500); and calculating the corrected voltage target value based on the corrected voltage target value And a driving step S600.

상기 제어 방법은, 상기 압축기 모터에 따른 상기 자체부하전압을 연산하는 단계(S400)를 더 포함하여 구성된다. 또한, 상기 제어 방법은, 압축기에 인가되는 입력 전류 및 입력 전압을 검출하는 단계(S100)를 더 포함한다. 이하, 장치의 구성은 도 2를 참조한다.The control method further includes calculating a self load voltage according to the compressor motor (S400). Further, the control method further includes a step (S100) of detecting an input current and an input voltage applied to the compressor. Hereinafter, the configuration of the apparatus will be described with reference to Fig.

본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 상기 압축기 모터에 인가되는 입력 전류를 검출하고(S100), 상기 입력 전류를 이용하여 상기 압축기 모터의 코일(L), 상기 코일과 공진 회로를 형성하는 커패시터(C), 및 상기 압축기 모터에 의한 저항(R)에 의해 발생하는 전압을 연산한다(S400).The controller of the linear compressor according to the present invention detects an input current to be applied to the compressor motor (S100), and controls the coil (L) of the compressor motor, the capacitor (C), and the resistance (R) by the compressor motor (S400).

도 3을 참조하면, 상기 제어 장치는, 원하는 입력 전압(Vin)이 압축기에 인가되도록 하기 위해 상기 전압 목표값(Vref)을 설정하는데(S300), 상기 전압 목표값(Vref)는 스트로크 목표값과, 상기 입력 전압 및 상기 입력 전류를 근거로 연산된 스트로크 추정값을 근거로 결정된다. 또한, 본 발명에 따라 상기 전압 목표값은 상기 자체부하전압(Va)을 고려하여 수정된다(S500). 즉, 상기 전압 목표값과 상기 자체부하전압을 근거로 수정된 전압 목표값이 입력 전압이 되어 압축기에 인가된다(S600). 여기서, 상기 자체부하전압(Va)는 수학식 5와 같다.3, the controller sets the voltage target value Vref so that the desired input voltage Vin is applied to the compressor (S300). The voltage target value Vref is set to a stroke target value , The stroke estimate value calculated based on the input voltage and the input current. In addition, the voltage target value is modified in consideration of the self load voltage Va according to the present invention (S500). That is, the corrected voltage target value is applied as an input voltage to the compressor based on the voltage target value and the self load voltage (S600). Here, the self load voltage Va is expressed by Equation (5).

Figure 112010043715869-pat00005
Figure 112010043715869-pat00005

여기서, γ는 제어 변수이다.Here,? Is a control variable.

압축기 모터의 등가 회로로부터 상기 자체부하전압(Va)은, 수학식 6과 같이 변형될 수 있다.The self load voltage Va from the equivalent circuit of the compressor motor can be modified as shown in Equation (6).

Figure 112010043715869-pat00006
Figure 112010043715869-pat00006

상기 제어 장치는, 상기 전압 목표값을 근거로 제어 신호를 생성하는데, 상기 전압 목표값은 상기 자체부하전압(Va)을 고려하여 수정되고, 상기 수정된 전압 목표값을 근거로 제어 신호를 생성한다. 여기서, 전압 목표값(Vref)은 수학식 7과 같다.The control device generates a control signal based on the voltage target value, which is corrected in consideration of the self load voltage Va, and generates a control signal based on the corrected voltage target value . Here, the voltage target value Vref is expressed by Equation (7).

Figure 112010043715869-pat00007
Figure 112010043715869-pat00007

즉, 실제로 압축기에 인가될 입력 전압은, 전압 목표값(Vref)에 상기 자체부하전압(Va)의 합이 된다.That is, the input voltage to be actually applied to the compressor is the sum of the voltage target value Vref and the self load voltage Va.

도 4는 압축기에서의 자체부하전압(Va)을 고려하지 아니하고, 전압 목표값(Vref)을 그대로 압축기에 인가한 경우이고, 도 5는 본 발명에 따라 자체부하전압(Va)를 고려하여 수정된 전압 목표값(Vref)을 압축기에 인가한 경우이다. 즉, 실제로 압축기에 입력되는 입력 전압(Vin)이 전압 목표값(Vref)과 자체부하전압(Va)의 합이 되고, 이렇게 함으로써 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 입력 전압(Vin)이 스트로크와 선형성의 관계를 가지게 된다.4 is a case in which the voltage target value Vref is directly applied to the compressor without considering the self load voltage Va in the compressor and FIG. And the voltage target value Vref is applied to the compressor. That is, the input voltage Vin actually input to the compressor becomes the sum of the voltage target value Vref and the self load voltage Va. As a result, the input voltage Vin becomes equal to the stroke Linearity relationship.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법은, 리니어 압축기의 운전 주파수와 전기적인 LC공진 주파수가 일치하지 않는 경우에도 압축기 모터 코일에 흐르는 전류를 측정하여 서로 반대 위상인 교류 커패시터에 걸리는 전압과 모터 코일의 인덕턴스에 의해 발생하는 전압의 차이와 권선 저항에 의해 소비되는 전압 등을 연산하고, 이를 PWM 제어를 위한 전압 목표값에 보상하여 주면 스트로크 속도에 비례하는 역기전력 성분에 대해서만 입력 전압이 대응하게 되어 입력 전압의 크기와 스트로크의 크기가 운전 주파수에 관계없이 선형 관계를 유지할 수 있다. 이에 따라 리니어 압축기의 스트로크 크기를 정밀 제어하는 것이 가능하고 제어 신뢰성이 향상된다.As described above, the control device and the control method for a linear compressor according to the present invention measure the current flowing through the compressor motor coil even when the operating frequency of the linear compressor and the electric LC resonance frequency do not coincide with each other, The difference between the voltage applied to the capacitor and the voltage generated by the inductance of the motor coil and the voltage consumed by the winding resistance are calculated and compensated for the voltage target value for the PWM control so that only the counter electromotive force component proportional to the stroke speed The input voltage is matched so that the magnitude of the input voltage and the magnitude of the stroke can maintain a linear relationship regardless of the operating frequency. This makes it possible to precisely control the stroke size of the linear compressor and improve the control reliability.

110 : 전류 검출 유닛 120 : 전압 검출 유닛
200 : 스트로크 연산 유닛 300 : 자체부하전압 연산 유닛
400 : 제어 유닛 310, 410 : 가산기
500 : 리니어 압축기110: current detection unit 120: voltage detection unit
200: Stroke calculation unit 300: Self load voltage calculation unit
400: control unit 310, 410: adder
500: Linear compressor

Claims (8)

압축기 모터에 인가되는 입력 전류와 입력 전압을 근거로 스트로크 추정값을 연산하는 단계;
스트로크 목표값과 상기 스트로크 추정값을 근거로 전압 목표값을 생성하는 단계;
상기 압축기 모터에 따른 자체부하전압을 근거로 상기 전압 목표값을 수정하는 단계; 및
상기 수정된 전압 목표값을 근거로 상기 압축기 모터를 구동하는 단계;를 포함하는 리니어 압축기의 제어 방법.Calculating a stroke estimation value based on an input current and an input voltage applied to the compressor motor;
Generating a voltage target value based on the stroke target value and the stroke estimate;
Modifying the voltage target value based on a self load voltage according to the compressor motor; And
And driving the compressor motor based on the corrected voltage target value. 제1 항에 있어서,
상기 수정된 전압 목표값은, 상기 전압 목표값과, 상기 자체부하전압의 합인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the corrected voltage target value is a sum of the voltage target value and the self load voltage. 제2 항에 있어서,
상기 압축기 모터에 따른 상기 자체부하전압을 연산하는 단계;를 더 포함하는 리니어 압축기의 제어 방법.3. The method of claim 2,
And calculating the self load voltage according to the compressor motor. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자체부하전압은, 상기 압축기 모터의 코일, 상기 코일과 공진 회로를 형성하는 커패시터, 및 상기 압축기 모터에 의한 저항에 의해 발생하는 전압인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the self load voltage is a voltage generated by a coil of the compressor motor, a capacitor forming a resonance circuit with the coil, and a resistance by the compressor motor. 압축기 모터에 인가되는 입력 전류를 근거로 상기 압축기 모터에 따른 자체부하전압을 연산하는 자체부하전압 연산 유닛; 및
스트로크 목표값과, 스트로크 추정값을 근거로 전압 목표값을 생성하고, 상기 자체부하전압을 근거로 상기 전압 목표값을 수정하는 제어 유닛;을 포함하는 리니어 압축기의 제어 장치.A self load voltage calculation unit for calculating a self load voltage according to the compressor motor based on an input current applied to the compressor motor; And
And a control unit for generating a voltage target value based on the stroke target value and the stroke estimation value and correcting the voltage target value based on the self load voltage. 제5 항에 있어서,
압축기 모터에 인가되는 입력 전류를 검출하는 전류 검출 유닛;
상기 압축기 모터에 인가되는 입력 전압을 검출하는 전압 검출 유닛;
상기 입력 전류와 상기 입력 전압을 이용하여 스트로크 추정값을 연산하는 스트로크 연산 유닛; 및
제어 신호를 근거로 상기 압축기 모터를 구동하는 구동 유닛;을 더 포함하고,
상기 제어 유닛은, 상기 수정된 전압 목표값을 근거로 상기 제어 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.6. The method of claim 5,
A current detection unit for detecting an input current applied to the compressor motor;
A voltage detection unit for detecting an input voltage applied to the compressor motor;
A stroke calculation unit for calculating a stroke estimation value using the input current and the input voltage; And
And a drive unit for driving the compressor motor based on the control signal,
Wherein the control unit generates the control signal based on the corrected voltage target value. 제5 항에 있어서,
상기 수정된 전압 목표값은, 상기 전압 목표값과, 상기 자체부하전압의 합인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the corrected voltage target value is a sum of the voltage target value and the self load voltage. 제5 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자체부하전압은, 상기 압축기 모터의 코일, 상기 코일과 공진 회로를 형성하는 커패시터, 및 상기 압축기 모터에 의한 저항에 의해 발생하는 전압인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.8. The method according to any one of claims 5 to 7,
Wherein the self load voltage is a voltage generated by a coil of the compressor motor, a capacitor forming a resonance circuit with the coil, and a resistance by the compressor motor.
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