KR102158184B1 - Method of controlling air conditioner - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법은, 소정 운전모드에 따라 압축기의 운전이 시작되는 단계, 압축기의 소비전력을 판별하는 단계, 소비전력이 제1 기준치보다 크고 제2 기준치 이하이면, 제1 기간 동안의 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인지 판별하는 단계, 제1 기간 동안의 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인 경우에, 제2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제1 소비전력 평균값을 산출하는 단계, 역률 보정부의 상태를 제1 상태에서 제2 상태로 반전시키는 단계, 제2 상태에서 2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제2 소비전력 평균값을 산출하는 단계, 및, 제1 소비전력 평균값이 제2 소비전력 평균값보다 크지 않으면, 역률 보정부의 상태를 제2 상태에서 제1 상태로 반전시키는 단계를 포함할 수 있다.In the control method of an air conditioner according to an embodiment of the present invention, the operation of the compressor is started according to a predetermined operation mode, the power consumption of the compressor is determined, and the power consumption is greater than the first reference value and less than the second reference value. , Determining whether the fluctuation of the operating frequency of the compressor during the first period is within the reference range, and when the fluctuation of the operating frequency of the compressor during the first period is within the reference range, the first consumption, which is the average value of power consumption during the second period Calculating an average power value, inverting a state of the power factor correcting unit from a first state to a second state, calculating a second average power consumption value that is an average power consumption value for two periods in the second state, and If the first average power consumption value is not greater than the second average power consumption value, the step of inverting the state of the power factor corrector from the second state to the first state may be included.
Description
본 발명은 공기조화기 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 효율적으로 역률 보상을 수행할 수 있는 공기조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner and a control method thereof, and more particularly, to an air conditioner capable of efficiently performing power factor compensation and a control method thereof.
공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 더욱 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다. The air conditioner is installed to provide a more comfortable indoor environment to humans by discharging cold and hot air into the room to create a pleasant indoor environment, adjusting the indoor temperature, and purifying the indoor air. In general, an air conditioner includes an indoor unit configured with a heat exchanger and installed indoors, and an outdoor unit configured with a compressor and a heat exchanger to supply refrigerant to the indoor unit.
일반적으로 공기조화기 등 전자기기는, 전력변환장치를 구비하여, 입력 전원을 변환하여 동작하고 있다.In general, electronic devices such as air conditioners are provided with a power conversion device and are operated by converting input power.
이 경우에, 전력변환장치의 제어에 히스테리시스(Hysteresis) 제어를 적용하여 안정성을 향상하려는 시도가 있었다.In this case, there have been attempts to improve stability by applying hysteresis control to the control of the power conversion device.
예를 들어, 선행 기술 1(한국 공개특허공보 제10-2016-0133599호, 공개일자 2016년 11월 23일)은, 낮은 전력 소모와 출력 전압의 안정성을 유지하면서 빠른 응답 특성을 구현하는 전원 변환 장치 및 히스테리시스 벅 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.For example, prior art 1 (Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0133599, publication date November 23, 2016), power conversion that implements fast response characteristics while maintaining low power consumption and stability of the output voltage. It aims to provide a device and a hysteresis buck converter.
공기조화기는, AC 전원 전압의 특성을 고려하여, 무효전력을 유효전력으로 변환하기 위한 역률 보정부(Power Factor Correction: PFC)를 구비하는 경우가 많다.Air conditioners often include a power factor correction (PFC) for converting reactive power into active power in consideration of the characteristics of the AC power supply voltage.
역률 보정부의 잦은 온/오프를 방지하여 안정성을 높이도록 역률 보상 제어에 히스테리시스 제어를 적용할 수 있다. Hysteresis control can be applied to power factor compensation control to increase stability by preventing frequent on/off of the power factor correction unit.
이 경우에, 히스테리시스 제어에 따라 안정성 향상되지만, 정작 역률 보정부의 역률 보상 효율이 감소한다는 문제점이 있었다.In this case, the stability is improved according to the hysteresis control, but there is a problem that the power factor correction efficiency of the power factor correcting unit decreases.
본 발명의 목적은, 효율적으로 역률 보상을 수행할 수 있는 공기조화기 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide an air conditioner capable of efficiently performing power factor compensation and a control method thereof.
본 발명의 목적은, 실외기가 항상 최고 효율 조건으로 운전할 수 있는 공기조화기 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide an air conditioner and a control method thereof in which an outdoor unit can always be operated at the highest efficiency condition.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법은, 소정 운전모드에 따라 압축기의 운전이 시작되는 단계, 압축기의 소비전력을 판별하는 단계, 소비전력이 제1 기준치보다 크고 제2 기준치 이하이면, 제1 기간 동안의 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인지 판별하는 단계, 제1 기간 동안의 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인 경우에, 제2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제1 소비전력 평균값을 산출하는 단계, 역률 보정부의 상태를 제1 상태에서 제2 상태로 반전시키는 단계, 제2 상태에서 2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제2 소비전력 평균값을 산출하는 단계, 및, 제1 소비전력 평균값이 제2 소비전력 평균값보다 크지 않으면, 역률 보정부의 상태를 제2 상태에서 제1 상태로 반전시키는 단계를 포함할 수 있다.In the control method of an air conditioner according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the operation of the compressor is started according to a predetermined operation mode, the step of determining the power consumption of the compressor, and the power consumption is less than a first reference value. If it is larger and less than the second reference value, determining whether the fluctuation of the operating frequency of the compressor during the first period is within the reference range, and when the fluctuation of the operating frequency of the compressor during the first period is within the reference range, consumption during the second period Calculating a first average power consumption value that is an average power value, inverting a state of the power factor correction unit from a first state to a second state, calculating a second average power consumption value that is an average power consumption value for two periods in the second state And, if the first average power consumption value is not greater than the second average power consumption value, inverting the state of the power factor corrector from the second state to the first state.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 효율적으로 역률 보상을 수행할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, power factor compensation can be efficiently performed.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 실외기가 항상 최고 효율 조건으로 운전할 수 있다.Further, according to at least one of the embodiments of the present invention, the outdoor unit can always be operated under the highest efficiency condition.
한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.Meanwhile, other various effects will be directly or implicitly disclosed in the detailed description according to the embodiments of the present invention to be described later.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 도 1의 공기조화기가 구비하는 압축기 구동 장치의 간략한 내부 블록도이다.
도 4와 도 5는 역률 보정부의 히스테리시스 제어에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법의 순서도이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of the outdoor unit and the indoor unit of FIG. 1.
3 is a simplified internal block diagram of a compressor driving device provided in the air conditioner of FIG. 1.
4 and 5 are diagrams referred to for explanation of hysteresis control of a power factor correction unit.
6 is a flowchart of a control method of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments and may be modified in various forms.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. In the drawings, in order to clearly and briefly describe the present invention, the illustration of parts not related to the description is omitted, and the same reference numerals are used for identical or extremely similar parts throughout the specification.
한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.Meanwhile, the suffixes "module" and "unit" for the constituent elements used in the following description are given in consideration of only ease of writing in the present specification, and do not impart a particularly important meaning or role by themselves. Therefore, the "module" and "unit" may be used interchangeably with each other.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.In addition, in this specification, terms such as first and second may be used to describe various elements, but these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element from another.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기(100)는, 실내기(21), 실내기(21)에 연결되는 실외기(31)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, an
공기조화기의 실내기(21)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(21)를 예시한다.The
한편, 공기조화기(100)는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다. Meanwhile, the
실외기(31)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(미도시)와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기(미도시)와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(미도시)와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(미도시)를 포함한다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함하나, 그 구성에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다. The
실외기(31)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(21)로 냉매를 공급한다. 실외기(31)는 원격제어기(미도시) 또는 실내기(21)의 요구(demand)에 의해 구동될 수 있다. 이때, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 되는 것도 가능하다. The
이때, 실외기(31)는, 연결된 실내기(21)로 압축된 냉매를 공급한다. At this time, the
실내기(21)는, 실외기(31)로부터 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(21)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.The
이때, 실외기(31) 및 실내기(21)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하며, 실외기 및 실내기는 원격제어기(미도시)와 유선 또는 무선으로 연결되어 원격제어기(미도시)의 제어에 따라 동작할 수 있다. At this time, the
리모컨(미도시)은 실내기(21)에 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. A remote control (not shown) may be connected to the
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.2 is a schematic diagram of the outdoor unit and the indoor unit of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(21)와 실외기(31)로 구분된다.Referring to FIG. 2, the
실외기(31)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진 시키는 실외 팬(105a)과 실외 팬(105a)을 회전시키는 모터(250)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구 또는 팽창 밸브(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브 또는 사방밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함할 수 있다. The
실내기(21)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(109)와, 실내측 열교환기(109)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내 팬(109a)과 실내 팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다. The
실내측 열교환기(109)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.At least one
또한, 공기조화기(100)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.In addition, the
한편, 실외기(31) 내의 실외 팬(105a)은, 모터(250)를 구동하는 실외 팬 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있다. Meanwhile, the
한편, 실외기(31) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터(102b)를 구동하는 압축기 모터 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있다. 모터 구동부를 모터 구동 장치 또는 압축기 구동 장치로 명명할 수도 있다.Meanwhile, the
한편, 실내기(21) 내의 실내 팬(109a)은, 실내 팬 모터(109b)를 구동하는 실내 팬 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있다. Meanwhile, the
실외 팬 구동부를 실외 팬 구동 장치로 명명할 수도 있다. 또한, 실내 팬 구동부를 실내 팬 구동 장치로 명명할 수도 있다.The outdoor fan drive may also be referred to as an outdoor fan drive. In addition, the indoor fan driving unit may be referred to as an indoor fan driving device.
이하에서는 도 3을 참조하여 구동부의 일예를 설명한다.Hereinafter, an example of a driving unit will be described with reference to FIG. 3.
도 3은 도 1의 공기조화기가 구비하는 압축기 구동 장치의 간략한 내부 블록도이다.3 is a simplified internal block diagram of a compressor driving device provided in the air conditioner of FIG. 1.
도 4를 참조하면, 압축기 구동 장치는, 입력 전원부(310), 역률 보정부(PFC, 320), 인버터(330)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the compressor driving apparatus may include an input
입력 전원부(310)에는 전원이 입력된다. 예를 들어, 입력 전원부(310)에는 교류 전원이 입력될 수 있다. 또한, 입력 전원부(310)는, 입력 교류 전원의 노이즈를 제거하는 필터부를 더 포함할 수 있다.Power is input to the
역률 보정부(320)는 교류 전원의 역률을 보상할 수 있다. 또한, 역률 보정부(320)는 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환함과 동시에 공급되는 전원에 대한 역률을 보상할 수 있다.The
이때, 역률 보상 제어는 제어부(350)의 제어신호에 의해 수행될 수 있다.In this case, the power factor compensation control may be performed by a control signal from the
역률 보정부(320)는, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 변환된 직류 전원을 출력할 수 있다. The power
이를 위해, 역률 보정부(320)는, 정류부(미도시)를 포함하여, 입력 교류 전원을 정류하여 정류된 전원을 출력할 수 있다. 예를 들어, 역률 보정부(320)는 브리지 다이오드를 구비할 수 있다. To this end, the power
한편, 역률 보정부(320)의 내부 구성은 공지된 다양한 회로 중 어느 하나를 적용할 수 있다.On the other hand, the internal configuration of the power
예를 들어, 역률 보정부(320)는 입력 전원으로부터 역률을 개선하기 위한 리액터(미도시) 및 개패시터(미도시)를 포함할 수 있다, 리액터는 에너지를 보관하고, 캐패시터는 충방전을 계속하여 상기 직류 전원의 갑작스런 변화가 있을 경우, 상기 리액터가 전류를 보완하는 역할을 하여, 고조파 왜곡의 영향을 최소화할 수 있다.For example, the power
또한, 역률 보정부(320)는 제어부(350)에 의해 스위칭 온 또는 오프로 동작하는 스위칭 소자(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, the power
또는, 역률 보정부(320)는 정류된 전원이 입력되는 리액터와 리액터의 출력단에 연결되는 역전류 방지 다이오드, 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 스위칭 소자가 오프되면, 역전류 방지 다이오드가 도통하여, 리액터에는 출력전압에서 입력전압을 뺀 전압이 걸리고, 리액터 전류는 선형적으로 감소한다. 이때 입력단에서 출력단으로 파워가 공급되면서 dc단 캐패시터에 충전되고 압축기에도 에너지가 공급된다. 이러한 동작이 반복되면 리액터 전류가 입력전압의 위상을 추종하게 되면서 역률이 개선될 수 있다.Alternatively, the power
제어부(350)는 역률 보정부(320)의 스위칭 소자를 제어하여 역률 보상 제어 기능을 온(on)하거나 오프(off)할 수 있다. 본 명세서에서 역률 보정부(320)가 온(on) 상태라는 것은, 역률 보상 제어 기능이 온(on)된 상태를 의미하고, 역률 보정부(320)가 오프(off) 상태라는 것은, 역률 보상 제어 기능이 오프(off)된 상태를 의미할 수 있다 The
실시예에 따라서, 교류 전원을 정류하는 정류부는 역률 보정부(320) 외부에 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에, 역륙 보정부(320)는 역률 보상을 수행하는 소자들로 구성될 수 있다.According to an embodiment, a rectifying unit for rectifying AC power may be separately provided outside the power
한편, 압축기 구동 장치는, 역률 보정부(320)에서 출력된 직류 전원을 저장하는 dc 단 커패시터(C), 상기 dc 단 커패시터(C)에 저장된 상기 직류 전원을 변환하여 출력하는 인버터(330)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the compressor driving apparatus includes a dc terminal capacitor C for storing the DC power output from the power
dc 단 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, dc 단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다. The dc terminal capacitor (C) smooths the input power and stores it. In the drawing, one device is illustrated as a dc-stage capacitor C, but a plurality of devices are provided to ensure device stability.
한편, dc 단 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다. Meanwhile, since DC power is stored at both ends of the DC terminal capacitor C, it may be referred to as a dc terminal or a dc link terminal.
직류 전원은 인버터(330)를 통해 일정 전압 또는 주파수의 교류전압으로 변환되고, 변환된 전원이 압축기 모터(340)로 공급하게 된다.The DC power is converted to an AC voltage of a constant voltage or frequency through the
인버터(330)는, 제어부(350)의 제어에 따라, 압축기 모터(340)를 구동하여, 압축기(102)를 운전할 수 있다.The
한편, 도 3에서는 하나의 제어부(350)가 역률 보정부(320)와 인버터(330)를 제어하는 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Meanwhile, in FIG. 3, an example in which one
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기는 역률 보정부(320)를 제어하는 PFC 제어부와 인버터(330)를 제어하는 인버터 제어부를 포함할 수 있다. 또는, 제어부(350)가 PFC 제어부와 인버터 제어부를 포함할 수 있다. 여기서, PFC 제어부는 역률 보상 기능을 온/오프할 수 있고, 인버터 제어부는 인버터(330)의 동작을 제어할 수 있다.For example, the air conditioner according to an embodiment of the present invention may include a PFC control unit that controls the power
인버터(330)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 압축기 모터(340)에 출력할 수 있다. The
인버터(330)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자 및 하암 스위칭 소자가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결된다. 각 스위칭 소자에는 다이오드가 역병렬로 연결된다. In the
인버터(330) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부로부터의 인버터 스위칭 제어신호에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 압축기 모터(340)에 출력되게 된다. The switching elements in the
인버터 제어부는, 인버터의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 펄스폭 변조 방식(PWM)의 인버터 스위칭 제어신호를 인버터에 출력할 수 있다. The inverter controller may output a pulse width modulation method (PWM) inverter switching control signal to the inverter to control the switching operation of the inverter.
압축기 모터(340)는 센서 모터 및 센서리스 모터 중 적어도 하나이며, 상기 센서 모터 및 센서리스 모터가 동시에 개별적으로 구동될 수 있다. The
또한, 압축기 모터(340)는 압축기(102)의 부하 용량에 따라 제어부(350)의 제어에 따라 운전주파수가 가변되어 동작할 수 있다.In addition, the
모터(340)는, 고정자와 회전자를 구비하며, 각상의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. 모터(230)의 종류로는 BLDC(Brushless DC electric motor), synRM(Synchronous reluctance motor) 등 다양한 형태가 가능하다. The
제어부(350)는 역률 보정부(320)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 스위칭 제어신호를 역률 보정부(320)에 출력한다. 스위칭 제어신호는 검출되는 입력전류 및 dc링크단 전압을 기초로 생성되어 역률 보정부(320)에 출력될 수 있다.The
또한, 제어부(350)는 인버터(330)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터용 스위칭 제어신호를 인버터(330)에 출력한다. 인버터용 스위칭 제어신호는 PWM용 스위칭 제어신호로서, 검출되는 출력 전류를 기초로 생성되어 인버터(330)에 출력된다.In addition, the
도 3을 참조하면, 입력전류 검출수단(361)은 상용 교류 전원으로부터의 입력전류를 검출한다. 입력전류 검출수단(361)은 상용 교류 전원과 역률 보정부(320) 사이에 위치하나, 경우에 따라 상용 교류 전원과 필터부 사이에 위치할 수 있다. 입력전류 검출수단(361)으로 전류센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 입력전류 검출수단(151)은 검출된 입력전류를 제어부(350)로 인가하며, 검출된 입력전류는 스위칭 제어 신호의 생성, 및 과전류 등의 보호 동작에 사용된다.3, the input current detection means 361 detects an input current from a commercial AC power source. The input current detection means 361 is located between the commercial AC power source and the power
dc링크단 전압 검출수단(362)은 dc링크단의 전압을 검출한다. dc링크단 전압 검출수단(362)으로 dc링크단의 양단 사이에 저항 등이 사용될 수 있다. 검출된 dc링크단의 전압은 제어부(350)로 인가되어, 스위칭 제어 신호의 생성, 및 과전압 등의 보호 동작에 사용된다The dc link end voltage detection means 362 detects the voltage at the dc link end. As the dc link end voltage detection means 362, a resistance or the like may be used between both ends of the dc link end. The detected voltage of the dc link terminal is applied to the
출력전류 검출수단(363)은 인버터(330) 출력단의 출력전류 즉, 모터(340)에 인가되는 전류를 검출한다. The output current detection means 363 detects the output current of the output terminal of the
출력전류 검출수단(363)은 인버터(330)와 모터(340) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 또한, 출력전류 검출수단(363)은 상기 인버터(330) 내의 3개의 하암스위칭 소자에 일단이 각각 접속되는 션트 저항일 수 있다. 검출된 출력전류는 제어부(350)에 인가되어, 인버터 스위칭 제어 신호의 생성 및 과전류 등의 보호 동작에 사용된다.The output current detection means 363 may be located between the
한편, 제어부(350)는 센서리스 알고리즘에 따라 전압을 추정하고, 압축기의 운전주파수 및 소비전력을 산출할 수 있다. Meanwhile, the
또는, 센서를 구비하는 실시예의 경우, 센서에서 측정되는 데이터가 제어부(350)로 전달되고, 제어부(350)는 센서로부터 수신된 데이터에 기초하여 압축기의 운전주파수 및 소비전력을 산출할 수 있다. Alternatively, in the case of an embodiment including a sensor, data measured by the sensor is transmitted to the
제어부(350)는 역률 보정부(320)를 제어하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하는 경우, 압축기의 운전주파수, 소비전력을 고려하여 역률 보정부(320)의 역률보상 제어가 수행되도록 제어할 수 있다.When generating a switching control signal for controlling the power
한편, 역률 보상 히스테리시스(Hysteresis) 제어를 위한 히스테리시스 존(Hysteresis zone)이 설정될 수 있다. Meanwhile, a hysteresis zone for controlling power factor compensation hysteresis may be set.
제어부(350)는 히스테리시스 존(Hysteresis zone)에서의 운전상태에서 소비전력으로 판단하여 역률 보정부(320) 온/오프(On/Off)를 결정할 수 있다.The
도 4와 도 5는 역률 보정부의 히스테리시스 제어에 관한 설명에 참조되는 도면이다.4 and 5 are diagrams referred to for explanation of hysteresis control of a power factor correction unit.
도 4는 3kW PFC 구동의 히스테리시스(Hysteresis) 설정 예를 도시한 것이고, 도 5는 도 4의 설정에서 역률 보정부(320)의 PFC 온/오프(On/Off)에 따른 드라이브 효율을 나타낸 것이다.FIG. 4 shows an example of setting hysteresis for 3kW PFC driving, and FIG. 5 shows drive efficiency according to PFC on/off of the
도 4와 도 5를 참조하면, 히스테리시스 존(Hysteresis zone)의 제1 기준치는 1000W, 제2 기준치는 1200W로 설정될 수 있다. Referring to FIGS. 4 and 5, a first reference value of a hysteresis zone may be set to 1000W, and a second reference value of 1200W may be set.
이 경우에, 제어부(350)는 판별되는 소비전력이 1200W보다 커지면, PFC가 온(on)되도록 역률 보정부(320)를 제어할 수 있다. 즉, 소비전력이 1200W보다 커지면, PFC 제어에 진입할 수 있다.In this case, the
또한, 제어부(350)는 판별되는 소비전력이 1000W보다 이하이면, PFC가 오프(Off)되도록 역률 보정부(320)를 제어할 수 있다. 즉, 소비전력이 1000W보다 이하이면, PFC 제어에서 탈출할 수 있다.In addition, when the determined power consumption is less than 1000W, the
실외기의 효율 측면에서 PFC 진입 시점의 결정은 중요한 의미를 가진다. 이 때, 히스테리시스 존(Hysteresis zone)은 드라이브의 잦은 PFC 진입 탈출을 방지하기 위하여 설정되어 안정성을 높일 수 있다. In terms of the efficiency of the outdoor unit, the determination of the PFC entry point has an important meaning. At this time, the hysteresis zone is set to prevent frequent entry and exit of the drive from the PFC, thereby improving stability.
하지만, 히스테리시스 존(Hysteresis zone)의 상승, 하강 기준치가 설정되어, PFC 진입/탈출에는 일정 밴드(Band)가 존재하며, 실제 운전시 부하 상승 또는 하강 방향에 따라 밴드(Band)로 인해 최고효율로 운전할 수가 없다는 문제점이 있었다.However, as the hysteresis zone rises and falls reference values are set, there is a certain band for entering/exiting the PFC, and the maximum efficiency is achieved due to the band depending on the direction of load rise or fall during actual operation. There was a problem that you couldn't drive.
도 5와 같이, 히스테리시스 존 설정 및 부하 방향에 따라 효율을 손해보는 효율 손해 영역 구간이 발생한다.As shown in FIG. 5, an efficiency loss area section that loses efficiency occurs according to a hysteresis zone setting and a load direction.
하지만, 본 발명에 따르면, 히스테리시스 존(Hysteresis zone)에서 몇 조건을 만족할 경우에 PFC 진입/탈출을 함으로써 공기조화기 운전 중 실외기가 항상 최고 효율 조건으로 운전하도록 할 수 있다.However, according to the present invention, when several conditions are satisfied in a hysteresis zone, the outdoor unit can always be operated at the highest efficiency condition while the air conditioner is operating by entering/exiting the PFC.
이에 따라, 히스테리시스 존에서 구동 효율 하강으로 인해 낭비되는 소비전력을 개선할 수 있다.Accordingly, it is possible to improve power consumption that is wasted due to a decrease in driving efficiency in the hysteresis zone.
제어부(350)는, 압축기 구동부에서의 전압/전류 센싱으로 계산되는 소비전력의 값이 히스테리시스 존 이내일 경우, 추가 조건을 고려하여, 역률 보정부(320)의 PFC 제어 온/오프를 제어할 수 있다. 여기서, 압축기 구동부는, 도 3을 참조하여 설명한 압축기 구동 장치일 수 있다.When the value of the power consumption calculated by voltage/current sensing in the compressor driving unit is within the hysteresis zone, the
도 4와 도 5와 같이, 히스테리시스 존(Hysteresis zone)의 제1 기준치가 1000W, 제2 기준치는 1200W로 설정된 예를 살펴보면, 현재 부하가 다음 제1 조건과 같이 히스테리시스 존 이내이면, 제어부(450)는 현재 부하가 변하는 중이 아님을 확인하게 된다.Referring to an example in which the first reference value of the hysteresis zone is set to 1000W and the second reference value is 1200W, as shown in FIGS. 4 and 5, if the current load is within the hysteresis zone as follows, the controller 450 Confirms that the current load is not changing.
제1 조건: 1000W < 운전부하 ≤ 1200WCondition 1: 1000W <operating load ≤ 1200W
제어부(350)는 소정 시간 동안의 압축기 운전주파수 변동이 없는 경우에 압축기 운전이 안정화되었다고 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(350)는 압축기 제어주기의 2주기 동안(30s * 2)에 압축기 운전주파수 변동이 없을 경우에, 소비전력 평균값 산출/비교 과정으로 진입할 수 있다.The
현실적으로, 측정되거나 산출되는 운전주파수는 소정 변동 폭이 존재할 가능성이 크므로 제어부(350)는 소정 시간 동안의 압축기 운전주파수 변동이 소정 범위 이내이면, 소비전력 평균값 산출/비교 과정으로 진입할 수 있다.In reality, the measured or calculated operating frequency is likely to have a predetermined fluctuation width, and therefore, the
소비전력 평균값 산출/비교 과정에서 제어부(350)는 역률 보정부(350)의 상태를 반전시켜, 두 상태에서의 소비전력 평균값을 산출하여 비교할 수 있다.In the process of calculating/comparing the average power consumption value, the
예를 들어, 현재 PFC On(Off)일경우, 1분간의 소비 전력을 평균값을 산출하고 PFC Off(On)을 하여 1분 간의 소비전력을 평균값을 산출하여 비교할 수 있다.For example, in the case of the current PFC On (Off), the average value of the power consumption for one minute is calculated, and the power consumption for one minute can be calculated and compared by turning the PFC Off (On).
이때, 제어부(350)는 PFC On(Off)의 소비전력이 낮을경우 On(Off)으로 운전할 수 있다. 즉, 두 상태 중 소비전력이 낮은 쪽으로 역률 보정부(350)의 운전 상태를 결정할 수 있다. 이에 따라, 히스테리시스 존에서 구동 효율 하강으로 인해 낭비되는 소비전력을 개선할 수 있다.At this time, the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법의 순서도이다.6 is a flowchart of a control method of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 먼저, 소정 운전모드에 따라 압축기의 운전이 시작되면(S610), 제어부(350)는, 상기 압축기의 소비전력을 판별할 수 있다(S620).Referring to FIG. 6, first, when the operation of the compressor is started according to a predetermined operation mode (S610), the
한편, 상기 압축기의 소비전력은 상기 압축기의 구동부에서 측정되는 전압 및 전류 값에 기초하여 산출될 수 있다. 여기서, 압축기 구동부는, 도 3을 참조하여 설명한 압축기 구동 장치일 수 있다.Meanwhile, the power consumption of the compressor may be calculated based on voltage and current values measured by a driving unit of the compressor. Here, the compressor driving unit may be the compressor driving apparatus described with reference to FIG. 3.
제어부(350)는 센서리스 알고리즘에 따라 전압을 추정하고, 압축기의 운전주파수 및 소비전력을 산출할 수 있다. The
또는, 센서를 구비하는 실시예의 경우, 센서에서 측정되는 데이터가 제어부(350)로 전달되고, 제어부(350)는 센서로부터 수신된 데이터에 기초하여 압축기의 운전주파수 및 소비전력을 산출할 수 있다. Alternatively, in the case of an embodiment including a sensor, data measured by the sensor is transmitted to the
제어부(350)는, 상기 판별된 소비전력이 제1 기준치보다 크고 제2 기준치 이하이면(S630), 제1 기간 동안의 상기 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인지 판별할 수 있다(S640).If the determined power consumption is greater than the first reference value and less than the second reference value (S630), the
즉, 현재 부하가 상술한 제1 조건과 같이 제1 기준치와 제2 기준치로 설정되는 히스테리시스 존 이내이면(S630), 제어부(450)는 제2 조건으로 제1 기간 동안의 상기 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인지 판별하여, 현재 부하가 변하는 중이 아님을 확인하게 된다(S640).That is, if the current load is within the hysteresis zone set as the first reference value and the second reference value as in the above-described first condition (S630), the control unit 450 changes the operating frequency of the compressor during the first period under the second condition. It is determined whether it is within this reference range, and it is confirmed that the current load is not changing (S640).
상기 제1 기간 동안의 상기 압축기의 운전주파수 변동이 상기 기준 범위 이내면(S640), 제어부(350)는, 제2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제1 소비전력 평균값(A)을 산출할 수 있다(S650).If the fluctuation of the operating frequency of the compressor during the first period is within the reference range (S640), the
이후, 제어부(350)는, 역률 보정부(320)의 상태를 제1 상태에서 제2 상태로 반전시키고(S660), 상기 제2 상태에서 상기 제2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제2 소비전력 평균값(B)을 산출할 수 있다(S670).Thereafter, the
여기서, 상기 제1 상태가 온(on)이면, 상기 제2 상태는 오프(off)이고, 상기 제1 상태가 오프(off)이면, 상기 제2 상태는 온(on) 상태일 수 있다. 즉, 제어부(350)는, 역률 보정부(320)의 상태를 반전심키면서, 온/오프 상태에서의 소비전력 평균값을 산출할 수 있다.Here, when the first state is on, the second state may be off, and when the first state is off, the second state may be on. That is, the
상기 제1 소비전력 평균값(A)이 상기 제2 소비전력 평균값(B)보다 크지 않으면(S680), 제어부(350)는, 상기 역률 보정부(320)의 상태를 상기 제2 상태에서 상기 제1 상태로 반전시킬수 있다(S690).When the first average power consumption value A is not greater than the second average power consumption value B (S680), the
만약, 상기 제1 소비전력 평균값(A)이 상기 제2 소비전력 평균값(B)보다 크면, 제어부(350)는, 상기 역률 보정부(320)의 상태를 상기 제2 상태로 유지할 수 있다.If the first average power consumption value A is greater than the second average power consumption value B, the
즉, 제어부(350)는, 두 상태 중 소비전력이 낮은 쪽으로 역률 보정부(350)의 운전 상태를 결정할 수 있다. 이에 따라, 히스테리시스 존에서 구동 효율 하강으로 인해 낭비되는 소비전력을 개선할 수 있다.That is, the
한편, 제어부(350)는, 상기 제1 기간 동안의 소비전력이 상기 제1 기준치 이하이면, 상기 역률 보정부(320)의 상태를 오프(off) 상태로 제어할 수 있고, 상기 제1 기간 동안의 소비전력이 상기 제2 기준치보다 크면, 상기 역률 보정부(320)의 상태를 온(on) 상태로 제어할 수 있다.Meanwhile, when the power consumption during the first period is less than or equal to the first reference value, the
즉, 제어부(350)는, 제1 기준치와 제2 기준치 사이 범위가 아닌 구간에서는 종래의 히스테리시스 제어를 동일하게 수행하여 지나치게 잦은 스위칭을 방지하여 높은 안전성은 유지할 수 있다.That is, the
실시예에 따라서, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간은 동일하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 압축기의 부하 변동 판단 기간인 제1 기간과 소비전력 평균값 산출 기간인 제2 기간을 동일하게 1분으로 설정할 수 있다. 이에 따라, 타이머 및 제어를 더 간단하게 수행할 수 있다.According to an embodiment, the first period and the second period may be set to be the same. For example, the first period, which is the load variation determination period of the compressor, and the second period, which is the average power consumption value calculation period, may be set equal to 1 minute. Accordingly, the timer and control can be performed more simply.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 효율적으로 역률 보상을 수행할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, power factor compensation can be efficiently performed.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 실외기가 항상 최고 효율 조건으로 운전할 수 있다.Further, according to at least one of the embodiments of the present invention, the outdoor unit can always be operated under the highest efficiency condition.
본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The air conditioner and the control method thereof according to the present invention are not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, but the embodiments are all or part of each embodiment so that various modifications can be made. May be configured by selectively combining.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 홈 공기조화기의 제어 방법은, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the control method of a home air conditioner according to an embodiment of the present invention can be implemented as a code that can be read by a processor on a recording medium that can be read by a processor. The processor-readable recording medium includes all types of recording devices that store data that can be read by the processor. Examples of recording media that can be read by the processor include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, etc., and also include those implemented in the form of carrier waves such as transmission through the Internet. . Further, the processor-readable recording medium is distributed over a computer system connected through a network, so that the processor-readable code can be stored and executed in a distributed manner.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. In addition, various modifications are possible by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.
전원부: 310
역률 보정부 : 320
인버터 : 330
제어부 : 350Power: 310
Power factor correction unit: 320
Inverter: 330
Control: 350
Claims (7)
상기 압축기의 소비전력을 판별하는 단계;
상기 소비전력이 제1 기준치보다 크고 제2 기준치 이하이고, 제1 기간 동안의 상기 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인지 판별하는 단계;
상기 제1 기간 동안의 상기 압축기의 운전주파수 변동이 상기 기준 범위 이내인 경우에, 제2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제1 소비전력 평균값을 산출하는 단계;
역률 보정부의 상태를 제1 상태에서 제2 상태로 반전시키는 단계;
상기 제2 상태에서 상기 제2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제2 소비전력 평균값을 산출하는 단계; 및,
상기 제1 소비전력 평균값이 상기 제2 소비전력 평균값보다 크지 않으면, 상기 역률 보정부의 상태를 상기 제2 상태에서 상기 제1 상태로 반전시키는 단계를 포함하고,
상기 압축기의 부하 변동 판단 기간인 상기 제1 기간은, 상기 압축기 제어주기의 2주기와 동일하게 설정되며
상기 소비전력 평균값 산출 기간인 상기 제2 기간은, 상기 제1 기간과 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.Starting operation of the compressor according to a predetermined operation mode;
Determining power consumption of the compressor;
Determining whether the power consumption is greater than a first reference value and less than a second reference value, and whether a fluctuation of the operating frequency of the compressor during a first period is within a reference range;
Calculating a first power consumption average value, which is an average power consumption value during a second period, when the fluctuation of the operating frequency of the compressor during the first period is within the reference range;
Inverting the state of the power factor correction unit from the first state to the second state;
Calculating a second average power consumption value that is an average value of power consumption during the second period in the second state; And,
If the average value of the first power consumption is not greater than the average value of the second power consumption, inverting a state of the power factor correcting unit from the second state to the first state,
The first period, which is a load variation determination period of the compressor, is set equal to two periods of the compressor control period, and
The second period, which is the average power consumption value calculation period, is set equal to the first period.
상기 제1 소비전력 평균값이 상기 제2 소비전력 평균값보다 크면, 상기 역률 보정부의 상태를 상기 제2 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.The method of claim 1,
When the first average power consumption value is greater than the second average power consumption value, the power factor correcting unit maintains the second state.
상기 제1 상태가 온(on)이면, 상기 제2 상태는 오프(off)이고, 상기 제1 상태가 오프(off)이면, 상기 제2 상태는 온(on)인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.The method of claim 1,
An air conditioner, characterized in that when the first state is on, the second state is off, and when the first state is off, the second state is on. Control method.
상기 제1 기간 동안의 소비전력이 상기 제1 기준치 이하이면, 상기 역률 보정부의 상태를 오프(off) 상태로 제어하는 단계;를 더 포함하는 공기조화기의 제어 방법.The method of claim 1,
When the power consumption during the first period is less than or equal to the first reference value, controlling a state of the power factor correction unit to an off state.
상기 제1 기간 동안의 소비전력이 상기 제2 기준치보다 크면, 상기 역률 보정부의 상태를 온(on) 상태로 제어하는 단계;를 더 포함하는 공기조화기의 제어 방법.The method of claim 1,
When the power consumption during the first period is greater than the second reference value, controlling a state of the power factor correction unit to an on state.
상기 압축기의 소비전력은 상기 압축기의 구동부에서 측정되는 전압 및 전류 값에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.
The method of claim 1,
The power consumption of the compressor is calculated based on voltage and current values measured by a driving unit of the compressor.
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