KR19980028561A - 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법에 관한 것으로, 특히, 교류전원단자로 부터 인가되는 전원전압의 변동여부 및, 그 변동분을 검출하여, 상기 변동된 전압에 적합한 압축기의 운전주파수를 설정과 동시에, 상기 전압변동분 만큼의 전압을 보상하여 주므로써, 전원전압의 변동에 상관없이 항상 최적의 운전상태를 유지할 수 있어, 운전효율을 높일 수 있게 됨은 물론, 직류-피크의 발생을 억제해 시스템을 안전시키고 소음의 발생을 감소시키기 위한 것으로, 교류전원단자로 부터 인가되는 전원전압을 검출하여, 상기 전원전압이 변동하는지의 여부와 그 변동분이 허용 변동 범위 이내인지의 여부를 지속적으로 판단하는 전압검출단계(100)와; 상기 전압검출단계를 수행한 결과 인가되는 전원전압의 변동분이 상기 소정의 범위 이상일 경우, 첫째, 상기 변동된 전압에 적합한 운전주파수를 설정하고, 둘째, 상기 설정된 운전주파수에 대한 공급전압을 설정함에 있어 상기 변동분 만큼의 전압을 보상하여 설정하는 전압/주파수 보상단계(200)와; 상기 전압/주파수 보상단계를 수행하여 설정한 운전주파수와 전압으로 압축기를 운전하는 운전단계(300)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법이다.

Description

인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법

본 발명은 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법에 관한 것으로, 특히, 교류전원단자로 부터 인가되는 전원전압이 변화할 경우, 상기 변화된 전압에 적합하도록 운전 주파수를 변경시킴과 동시에, 상기 변경된 전압만큼의 전압을 보상하여 압축기의 운전을 제어하기 위한 것이다.

일반적으로, 전기적으로 교류를 직류로 순변환하는 장치를 컨버터라하고, 반대로 직류를 교류로 역변환하는 장치를 인버터라 하며, 이를 적용한 공기조화기를 인버터 공기 조화기라 한다.

통상적인 인버터 공기조화기는 일정한 교류전압을 정류를 통해 직류로 변환한 후 다시 교류로 변환하여 냉방 부하조건에 따라 주파수나 전압을 변환시키는 것으로, 일례로 압축기에 적용할 경우 주파수 변화에 따라 회전수가 변하면서 냉방 능력을 가변시킬 수 있게 되는 것이며, 이로인해 저소비 전력의 절전냉방 운전이 가능하게 된다.

이와 같이 인버터 공기조화기는 부하에 따라 주파수를 변화시킬 수 있기 때문에, 첫째, 실내온도를 상승시키거나(난방시), 하강시킬 경우(냉방시) 설정온도까지 도달하는 시간을 단축시킬 수 있으며, 둘째, 압축기의 정지가 거의 없기 때문에 실내온도의 변화를 최소온도 대역에서 정밀하게 유지할 수 있고, 셋째, 최저 주파수로 기동한 후 점차 고속으로 변속되기 때문에 기동전류가 운전전류 보다도 낮아 기동시 다른 전기제품에 미치는 영향이 없으며, 넷째, 일반 공기조화기에 비해 전력 손실이 적다는 장점이 있다.

한편, 인버터 공기조화기는 실내온도 및 실외온도가 설정온도 대역을 넘을 경우 압축기 압력이 증가하면서 직류 전류가 급상승하여 과부하 상태가 되거나, 또는 교류전압을 직류전압으로 변환하는 컨버터의 전압이 저하되거나 서지전압 등의 과도전류가 일정시간 이상 유입되어 직류-피크(DC-PEAK) 전압에 도달거나, 또는 총합전류가 소정의 값 이상으로 증가하게 되면, 시스템을 보호하기 위해 압축기 운전주파수를 감소시키거나 도는 압축기를 정지시킴과 동시에 실외팬의 구동을 일정시간 구동한 후 정지시키도록 되어 있다.

제1도는 실내기와 실외기로 구성되는 인버터 공기조화기 구성의 일례를 나타낸 전기적인 연결구성도로써, 상기 실내기는, 실내온도를 감지하는 실내온도센서(110)와, 실내 열교환기에 의해 열교환된 저온의 기류를 실내로 송풍하기 위한 실내팬모터(120)와, 실내팬 모터제어, 온도 연산 및 타이머 기능 등이 구비되어 설정된 프로그램에 따라 부하를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 실내마이컴(130)으로 구성되며; 상기 실외기는 실외온도를 감지하는 실외온도센서(210)와, 실외열교환기를 냉각시켜 열교환 효율을 높이기 위한 실외팬모터(220)와, 상기 실내마이컴(130)의 제어신호에 의해 인버터 출력주파수를 제어하는 실외마이컴(230)과, 상기 실외마이컴(230)의 제어신호에 의해 압축기를 구동시키는 TR구동부(240)와, 상기 TR구동부(240)의 구동에 따라 A/D의 컨버터(250)를 통해 상용전원(AC)이 순변화된 직류전원을 다시 교류로 전환하여 압축기를 구동하는 인버터부(260)와, 상기 인버터부(260)에서 인가된 교류전원에 의해 냉각싸이클의 냉매를 강제적으로 압축하여 순환시키는 압축기(270) 및 과부하 상승에 따라 변동하는 전압과 전류를 검지하기 위한 직류-피크 검출부(280)와, 과전류검출부(290)로 구성되어, 소정의 프로그램에 의해 냉방싸이클, 또는 난방싸이클을 수행하여 냉방, 또는 난방을 하였다.

또한, 상기와 같은 인버터 공기조화기에 있어서 압축기의 운전능력 제어는, 압축기 운전주파수를 가변시킴으로써 그 능력을 제어하였다.

즉, 요구되는 냉/난방 온도에 따른 압축기의 능력을 산출하고 상기 산출된 압축기의 능력에 따른 운전주파수를 설정하여, 상기 운전주파수에 적합한 전원전압을 공급하여 주므로써 압축기의 운전을 제어하였다. 다시말해, 실외마이컴(230)에 의해 압축기의 운전주파수가 결정되면, 상기 결정된 운전주파수에 적합한 전압을 공급하여 압축기의 토오크(TORQUE)를 조절하므로써 그 능력제어를 행하였다.

제2도는 운전주파수와 공급전압의 관계를 나타낸 종래 룩업테이블(LOOK UP TABLE)의 일례를 나타낸 것으로, 예를 들어 운전주파수가 30Hz일 경우에는 70V의 전압을 60Hz일 경우에는 약 90V의 전압을, 90Hz 이상일 경우에는 약 160V의 전압을 인가하는 것을 나타낸 것이다.

그러나, 상기와 같이, 운전주파수와 그에 따른 공급전압으로 압축기의 운전을 제어하는 방법은, 교류전원단자로 부터 인가되는 전원전압의 크기가 변화할 경우에는 압축기의 운전을 효율적으로 제어할 수 없다는 문제점이 있었다.

즉, 인가되는 전원전압이 상시 전압보다 적을 경우(저전압이 인가될 경우)에는, 각 운전주파수에 따라 공급되어야 하는 전원전압의 크기가 저하되어(즉, 설정값보다 적은 전압이 인가되어) 압축기의 효율이 저하된다는 문제점이 있었다.

다시말해, 운전주파수에 대한 전압은 상시 전원전압이 일정하게 인가된다는 가정하에서 설정된 전압값인데, 저전압이 인가될 경우에는 각 운전주파수에 적합한 전압을 인가해줄 수 없다는 문제점이 있었다.

예를 들어, 상시 전원이 220V일 때, 운전주파수 60Hz에 대한 공급전압을 약 90V로 설정하였을 경우에 있어서, 전원전압이 220V로 인가될 경우에는 상기 제2도의 룩업테이블에서와 같이 약 90V가 인가되나, 어떠한 원인으로 인하여 전원전압의 크기가 200V로 저하될 경우에는 90V의 전압을 공급할 수 없었다. 즉, 룩업테이블에 의해 설정된 전압은 90V이나, 실제에 있어서는 전원전압의 저하로 인하여 90V가 인가되지 않게 되는 것으로, 이는, 운전주파수는 실외마이컴(230)의 제어를 받아 각 상황에 따라 설정되는 불변의 값이고, 전원전압은 전원입력단자에서 인가되는 가변 값이기 때문에 발생하는 것이다.

따라서, 대한민국 특허출원 제97-29521호 공기조화장치에서 보는 바와 같이, 인버터에 입력되는 전원의 저전압을 검출하여, 상기 운전주파수에 대한 공급전압을 보정하여 주도록 하였으나, 상기의 경우에 있어서는 운전주파수에 대한 공급전압을 강제적으로 상승시켜주므로 인해 과전류가 흐르게 되어 직류-파크가 발생하게 된다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 교류전원단자로 부터 인가되는 전원전압의 변동여부 및, 그 변동분을 검출하여, 상기 변동된 전압에 적합한 압축기의 운전주파수를 설정하고, 또한, 상기 전압변동분 만큼의 전압을 보상하여 주므로써, 운전효율을 증대시켜줌과 동시에 전압변동으로 인한 직류-피크의 발생을 해소시킨 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법은, 교류전원단자로 부터 인가되는 전원전압을 검출하여, 상기 전원전압이 변동하는지의 여부와 그 변동분이 허용 변동 범위 이내인지의 여부를 지속적으로 판단하는 전압검출단계와; 상기 전압검출단계를 수행한 결과 인가되는 전원전압의 변동분이 상기 소정의 범위 이상일 경우, 첫째, 상기 변동된 전압에 적합한 운전주파수를 설정하고, 둘째, 상기 설정된 운전주파수에 대한 공급전압을 설정함에 있어 상기 변동분 만큼의 전압을 보상하여 설정하는 전압/주파수 보상단계와; 상기 전압/주파수 보상단계를 수행하여 설정한 운전주파수와 전압으로 압축기를 운전하는 운전단계를 포함하여 구성됨을 그 방법적 구성상의 특징으로 한다.

또한, 상기 전압/주파수 보상단계의 운전주파수 보상은, 상시 전원전압보다 저전압이 인가될 경우 그 운전주파수를 소정의 값만큼 감소시켜 설정함을 특징으로 한다.

또한, 상기 전압/주파수 보상단계의 운전주파수 보상은, 상시 전원전압보다 고전압이 인가될 경우에는 운전주파수를 변화시키지 않는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전압/주파수 보상단계의 전압 보상은, 상시 전원전압보다 저전압이 인가될 경우 그 차이만큼 전압을 상승시켜 보상하여 줌을 특징으로 한다.

또한, 상기 전압/주파수 보상단계의 전압 보상은, 상시 전원전압보다 고전압이 인가될 경우 그 차이만큼 전압을 하강시켜 보상하여 줌을 특징으로 한다.

도1은 인버터 공기조화기의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도,

도2는 종래 압축기 운전 제어방법 중, 운전주파수와 전압과의 관계를 나타낸 도면,

도3은 본 발명 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법중 운전주파수와 전압과의 관계를 나타낸 도면,

도4는 본 발명“인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법”을 나타낸 제어흐름도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 전압검출단계 200 : 전압/주파수 보정단계

300 : 운전단계

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법의 기술적 사상에 따른 일 실시예를 첨부된 도면 제3도와 제4도에 의거 상세히 설명하며 다음과 같다.

먼저, 전원전압이 변동하였을 경우 보상해 주어야 할 전압과 운전주파수를 설정하여 룩업테이블을 작성하고, 상기 작성된 룩업테이블을 상기 실내마이컴(130), 또는 실외마이컴(230)의 메모리부(외부 메모리나 또는 내부 메모리)에 저장한다.

즉, 전원전압이 상시 전원전압에 비해 상승하였는지, 또는 하강하였는지를 구분하고, 상승하였을 경우 보상해주어야 할 전압 및, 하강하였을 경우 보상해주어야 할 전압과 운전주파수를 세분화 시켜 상기 메모리부에 저장한다.

제3도는 전원전압이 상시 전원전압보다 하강하였을 경우(저전압이 인가되었을 경우), 주파수에 대한 전압보상의 일례를 나타낸 룩업테이블이다.

또한, 인가되는 전원전압의 허용 변동비를 설정하여 상기 메모리부에 저장한다.

한편, 상기와 같이 전압변동분에 대한 보상전압 및 보상 운전주파수에 대한 룩업테이블을 작성한 후에는, 제4도에서 도시된 바와 같이, 교류전원단자로 부터 인가되는 전원전압을 검출하여, 상기 전원전압이 변동하는지의 여부와 그 변동분이 소정의 범위 이내인지의 여부를 판단하는 전압검출단계(100)를 수행하게 된다.

여기서, 전원전압의 변동여부는 공지의 전압검출장치 등을 사용한다.

또한, 상기 전압검출단계를 수행한 결과 인가되는 전원전압의 변동분이 상기 소정의 범위 이상일 경우에는, 첫째, 상기 변동된 전압에 적합한 운전주파수를 설정하고, 둘째, 상기 설정된 운전주파수에 대한 공급전압을 설정함에 있어 상기 변동분 만큼의 전압을 보상하여 설정하는 상기 전압/주파수 보상단계(200)를 수행하게 된다.

즉, 상기 전압검출단계(100)에서 검출한 전압의 변동분이 메모리에 기 입력된 허용 변동비를 초과할 경우에는, 인가되는 전압이 고전압인지, 또는 저전압인지를 검출하여 각 상황에 따른 운전주파수와 전압을 설정하게 되는 것이다.

다시말해, 인가되는 전압이 상시 전압보다 저전압일 경우에는, 먼저, 상기 전압 변동분에 적합한 운전주파수를 설정한 후(전압 변동분의 크기에 따라, 즉, 상시 전압과의 편차 크기에 따라 운전주파수를, 실내온도에 의해 설정된 운전주파수 보다 1단계, 또는 그 이상 감소시켜 설정한 후), 상기 설정된 운전주파수에 적합한 전압을 보상하여 주게 되는 것으로, 상기의 과정에서 운전주파수를 감소시키는 이유는, 전압보상으로 인한 과전류를 방지하기 위한 것이다.

예를 들어, 상시 전원전압이 220V인데 반하여 인가되는 전압이 200V일 경우에는, 운전주파수를 1단계 하강시킴과 동시에, 공급되는 전원의 크기를 제3도의 제1F/V곡선에 의해 결정하게 되는 것이다.

또한, 인가되는 전압이 상시전압보다 고전압일 경우에는, 운전주파수의 변화 없이 전압만 변동분 만큼 하강시켜 설정하여주게 된다. 여기서, 운전주파수를 변화시키지 않는 이유는, 주지하다시피, 고전압의 경우에는 과전류가 흐르지 않기 때문이고, 전압을 변동분 만큼 감소시켜 보상해주는 이유는, 고전압시에서는 압축기에 과전압이 인가되어 효율이 저하됨과 동시에 이로인한 소음이 발생하므로, 이를 방지하기 위한 것이다.

한편, 상기 전압/주파수 보정단계(200)를 수행하여 압축기의 운전주파수 및 전압을 설정한 후에는, 상기 설정된 값으로 압축기를 운전하는 상기 운전단계(300)를 수행하게 되는 것이다.

따라서, 전원전압의 변동에 상관없이 항상 최적의 운전상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법은 특히, 교류전원단자로 부터 인가되는 전원전압의 변동여부 및, 그 변동분을 검출하여, 상기 변동된 전압에 적합한 압축기의 운전주파수를 설정과 동시에, 상기 전압변동분 만큼의 전압을 보상하여 주므로써, 전원전압의 변동에 상관없이 항상 최적의 운전상태를 유지할 수 있어, 운전효율을 높일 수 있게 됨은 물론, 직류-피크의 발생을 억제해 시스템을 안정시키고 소음의 발생을 감소시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

1. 교류전원단자로 부터 인가되는 전원전압을 검출하여, 상기 전원전압이 변동하는지의 여부와 그 변동분이 허용 변동 범위 이내인지의 여부를 지속적으로 판단하는 전압검출단계와; 상기 전압검출단계를 수행한 결과 인가되는 전원전압의 변동분이 상기 소정의 범위 이상일 경우, 첫째, 상기 변동된 전압에 적합한 운전주파수를 설정하고, 둘째, 상기 설정된 운전주파수에 대한 공급전압을 설정함에 있어 상기 변동분 만큼의 전압을 보상하여 설정하는 전압/주파수 보상단계와; 상기 전압/주파수 보상단계를 수행하여 설정한 운전주파수와 전압으로 압축기를 운전하는 운전단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전압/주파수 보상단계의 운전주파수 보상은, 상시 전원전압보다 저전압이 인가될 경우 그 운전주파수를 소정의 값만큼 감소시켜 설정함을 특징으로 하는 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 전원/주파수 보상단계의 운전주파수 보상은, 상시 전원전압보다 고전압이 인가될 경우에는 운전주파수를 변환시키지 않는 것을 특징으로 하는 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 전압/주파수 보상단계의 전압 보상은, 상시 전원 전압보다 저전압이 인가될 경우 그 차이만큼 전압을 상승시켜 보상하여 줌을 특징으로 하는 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 전압/주파수 보상단계의 전압 보상은, 상시 전원전압보다 고전압이 인가될 경우 그 차이만큼 전압을 하강시켜 보상하여 줌을 특징으로 하는 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어방법.