KR19980043379A - 공기조화기의 압축기 주파수 천이속도 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

공기조화기의 압축기 주파수 천이속도 제어장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압축기 운전주파수의 엎/다운시 부하를 예측하여 천이주파수 속도를 자동으로 조절할 수 있도록 하는 공기조화기의 압축기 주파수천이 제어에 관한 것으로, 전류 대비 주파수에 대한 선형성 인정구간에 대한 데이터 테이블을 설정하고 이를 저장하기 위한 데이터 저장수단과, 공조기 부하 변동에 따른 전류를 감지하는 전류감지수단과, 상기 전류감지수단에 의해 감지된 전류의 변화량을 소정 시간별로 연산처리하는 연산수단과, 압축기 주파수 엎/다운이 요구될 때 상기 연산수단에서 연산 처리된 전류 변화량을 근거로 압축기 엎/다운 주파수속도를 제어하는 제어수단으로 구성된 공기조화장치에 있어서, 압축기 주파수 대비 전류변화량 대한 선형성 인정구간을 설정하여, 소정의 방법에 의해 전류치가 선형성 인정구간을 유지하면 주파수 엎/다운 속도를 증가시키고, 전류치가 선형성 인정구간을 벗어나면 주파수 엎/다운 속도를 감소시키도록 제어함으로써 단시간에 목표주파수에 도달할 수 있어 냉동싸이클을 빨리 안정시킬 수 있고, 초기 기동시에 저주파수 대역을 신속히 통과하여 진동을 방지하며, 주파수 엎/다운시 압력차로 인해 발생하는 직류피크를 방지할 수 있다.

Description

공기조화기의 압축기 주파수 천이속도 제어장치 및 그 방법
본 발명은 공기조화기의 압축기 운전주파수 제어방법에 관한 것으로, 특히 압축기 운전주파수의 엎/다운시 부하를 예측하여 천이주파수 속도를 자동으로 조절할 수 있도록 하는 공기조화기의 압축기 주파수천이 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기적으로 교류를 직류로 순변환하거나 반대로 직류를 교류로 역변환하는 장치를 컨버터 또는 인버터라 한다.
공조기에서 말하는 인버터란 컨버터를 포함한 것으로, 주파수를 조절하여 압축기의 회전수를 조절하고 나아가서 냉·난방 능력을 제어하는 것으로 주파수 변환장치라고 말한다.
통상적인 인버터 공조기는 일정한 교류전압을 정류를 통해 직류로 변환한 후 다시 교류로 변환하여 냉방 부하조건에 따라 주파수를 변화시키는 것으로, 일예로 압축기에 적용할 경우 주파수 변화에 따라 회전수가 변하면서 냉방 능력을 가변시킬 수 있게 되며, 아울러 저소비 전력의 절전냉방 운전이 가능하게 된다.
이와 같이 인버터 공조기는 부하에 따라 주파수를 변화시킬 수 있기 때문에 실내온도를 급히 올리거나(난방시), 급히 내려서(냉방시) 설정온도까지 도달하는 시같을 단축시킬 수 있으며, 부하의 정치가 거의 없기 때문에 실온의 변화를 최소온도 대역에서 정빌하게 유지할 수 있고, 최저 주파수로 일단 기동한 후 점차 고속으로 변속되기 때문에 기동전류가 운전전류 보다도 낮아 기동시 다른 전기제품에 미치는 영향이 없으며, 아울러 일반 공조기에 비해 전력 손실이 적다.
일예로 일반적인 인버터 공조기는 크게 실내기(100)와, 실외기(200)로 구분되며, 상기 실내기(100)는 실내온도를 감지하는 실내온도센서(110)와, 실내열교환기에 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 실외기(200)는 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/D컨버터(250)를 통해 사용전원(AC)이 순변환된 직류전원을 다시 교류로 전환하여 압축기를 구동하는 인버터부(260)와, 상기 인버터부(260)에서 인가된 교류전원에 의해 냉각싸이클의 냉매를 강제적으로 압축하여 순환시키는 압축기(270)와, 과부하 상승에 따라 변화하는 전압과 전류를 검출하는 직류피크 검출부(280) 및 과전류검출부(290)로 구성되어 소정의 프로그램에 의해 시스템을 제어함으로써 냉·난방 공조를 행하게 된다.
이와 같이 구성된 일반적인 공기조화기에 있어서, 종래 주파수 친이방법은 압축기 및 세트의 특성에 따라 주파수 엎/다운(UP/DOWN) 속도가 다르도록 프로그램되어 있는데, 이는 압축기 주파수 엎/다운 속도를 시험에 의해 최적의 값으로 세팅하고 그 세팅값에 의해 주파수 천이속도를 조절하도록 되어 있다.
즉, 최소운전주파수나 이 보다 상위 운전주파수를 기준으로 주파수를 엎시킬 경우 진동을 피하기 위해 대부분 최소운전주파수 이하에서는 천이속도를 높이고, 다운시킬 때는 급격한 전류감소에 의한 직류-피크를 방지하기 위해 친이속도를 낮추게 되며, 그리고 최소운전주파수 이상에서 목표주파수로 주파수를 상승시킬 경우 주파수 엎 속도를 낮추고, 다운시킬 경우에는 속도를 높이도록 되어 있지만 주파수 엎/다운 속도를 세팅값 이상으로 조절할 수 없다.
다시말해 압축기 주파수 엎/다운 천이속도를 세팅주파수 대역 외에서도 조절할 수 있음에도 불구하고 세팅된 주파수 범위에서 천이시킬 수 밖에 없기 때문에 기동시에 진동이 발생할 뿐만 아니라 냉동싸이클을 안정시키는데 시간이 길어져 실제 설정온도 대역에서의 공조가 늦어지는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 특히 전류치의 선형성을 유지하면서 부하를 예측하여 전류치가 급상승/급하강 하면 천이주파수 속도를 감소시키고, 일정하게 전류치가 선형성을 유지하면 천이주파수 속도를 증가하여 최소 시간내에 냉동싸이클을 안정시키고 주파수 천이에 따른 진동을 방지할 수 있도록 하는 공기조화기의 압축기 주파수 천이속도 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인버터 압축기와, 상기 압축기의 운전주파수를 소정의 출력전압과 운전주파수의 비로 제어하는 인버터와, 상기 인버터에 공기조화 부하에 따른 가변주파수 제어명령을 부여하는 제어수단을 구비한 공기조화장치에 있어서, 전류 대비 주파수에 대한 선형성 인정구간에 대한 데이터 테이블을 설정하고 이를 저장하기 위한 데이터 저장수단과, 공조기 부하 변동에 따른 전류를 감지하는 전류감지수단과, 상기 전류감지수단에 의해 감지된 전류의 변화량을 소정 시간별로 연산처리하는 연산수단과, 압축기 주파수 엎/다운이 요구될 때 상기 연산수단에서 연산 처리된 전류 변화량을 근거로 압축기 엎/다운 주파수속도를 제어하는 제어수단으로 구성됨을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따른 본 발명의 제어방법은 압축기 주파수 대비 전류변화량 대한 선형성 인정구간을 설정하여, 소정의 방법에 의해 전류치가 선형성 인정구간을 유지하면 주파수 엎/다운 속도를 증가시키고, 전류치가 선형성 인정구간을 벗어나면 주파수 엎/다운 속도를 감소시키도록 제어함을 특징으로 한다.
그리고 본 발명은 전류값 대비 주파수 선형구간을 설정하고 이에 따른 주파수 엎/다운 천이속도에 대한 데이터 테이블을 작성하는 주파수/전류 설정단계와; 압축기 운전중 전류값을 감지하고 감지된 전류값의 시간 대비 전류변화량을 연산하는 연산단계와; 압축기 주파수 엎/다운이 요구될 때 상기한 전류변화량을 주파수 엎/다운 속도변화 테이블과 비교하여 압축기 주파수 속도를 산출하는 전류/주파수 비교단계와; 상기 단계에서 설정된 주파수 속도에 따라 압축기 엎/다운 주파수를 제어하는 주파수 제어단계를 수행하게 된다.
이러한 방법에 의하면, 실외마이컴이 실내마이컴에서 지령한 목표주파수로 운전하기 위해 압축기를 기동하여 목표주파수를 향해 엎시키거나 반대로 압축기 운전중 운전주파수를 다운시킬 때 초기에 세팅된 엎/다운 주파수로 운전중에 전류값이 선형성을 유지하며 기준값 이내에서 운전될 때 주파수 엎/다운 속도를 증가시키며, 기준치 이상으로 벗어날 때는 주파수 엎/다운 속도를 감소시켜 최소한의 시간 내에 목표주파수에 도달할 수 있다.
도 1은 일반적인 공기조화기 시스템을 보인 블럭회로도,
도 2는 본 발명의 압축기 운전주파수 제어방법을 보인 플로우챠트도,
도 3은 압축기 운전주파수에 따른 전류의 선형값을 보인 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
230 : 실외마이컴240 : TR구동부
260 : 인버터부270 : 압축기
290 : 과전류검출부
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 주파수 대응 전류에 대한 선형성 인정구간에 대한 데이터 테이블을 설정하고 이를 저장하기 위한 데이터 저장수단과, 공조기 부하 변동에 따라 전류를 감지하는 전류감지수단과, 상기 전류감지수단에 의해 감지된 전류의 변화량을 소정 시간별로 연산처리하는 연산수단과, 압축기 주파수 엎/다운이 요구될 때 상기 연산수단에서 연산 처리된 전류 변화량을 근거로 압축기 엎/다운 주파수속도를 제어하는 제어수단으로 구성됨을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명은 압축기 운전주파수 엎/다운시 선형성을 유지하는 기준값을 설정하여 그 주파수대역에 따라 엎/다운 속도를 가변할 수 있도록 하는 것으로 제 2도의 플로우챠트도를 통해 설명한다.
본 발명은 제 3도와 같이 전류값과 대응하는 압축기 운전주파수 선형구간을 설정하고 그 선형구간에 따른 압축기 엎/다운 주파수 속도에 대한 데이터 테이블을 작성하여 저장수단에 입력(S1)시키고 전류감지수단을 통해 부하변동에 따른 전류를 감지(S2)한다.
이러한 상태에서 압축기 주파수 엎/다운 조건을 판단(S3)함과 동시에 주파수 상승속도가 설정된 선형구간을 유지하고 있는 지 판단(S4)하고 연산수단을 통해 현재 전류값에서 소정시간 전의 전류값을 감산한 전류변화량(△I)을 산출(S5, S10)하여 전류/주파수 선형구간의 전류기울기와 비교(S6)하여 압축기 주파수를 제어하게 된다.
즉, 압축기 주파수 상승조건에서 전류변화량이 설정된 선형구간을 유지한 상태에서 전류변화량(△I)이 기준값 보다 클 경우에는 선형구간을 벗어날 가능성이 있기 때문에 주파수 상승속도를 현재상태로 유지(S7)하고, 전류변화량(△I)이 기준값과 같을 경우에는 주파수 상승속도를 1㎐/초씩 증가(S8)시키며, 전류변화량(△I)이 기준값 보다 작을 경우에는 주파수 상승속도를 2㎐/초씩 증가(S9)시킨다.
다시 말해 전류변화량이 하한 기준값에 근접할 수록 주파수 상승속도를 상한 기준값에 도달할 때까지 증가시킴으로써 최소 시간내에 목표주파수 대역에 도달시킬 수 있을 뿐만 아니라 압축기 초기 기동시 최소운전 주파수대역에 도달할 때 까지의 시간을 단축시켜 진동을 방지함과 동시에 냉동싸이클을 조기에 안정시킬 수 있다.
반대로, 압축기 주파수 상승조건에서 전류변화량이 설정된 선형구간을 벗어날 경우 전류변화량(△I)이 클수록 주파수 상승속도를 감소(S12-S13)시켜 설정된 선형구간에 내에서 주파수 상승속도가 이루어질 수 있도록 함으로써 급격한 상승속도에 따른 직류피크를 방지하게 된다.
한편, 주파수 다운조건 즉, 공조운전을 수행하면서 공조부하가 감소하거나 또는 운전을 정지시키고자 할 경우에 주파수를 다운시키게 되는데, 이 또는 상술한 방법과 도일하게 전류 대비 주파수가 선형구간을 유지하고 있는지를 판단(S14)하고 전단계전류값에서 현재전류값을 감산한 전류변화량(△I)을 산출하게 되며, 만약 전류변화량이 선형성을 유지할 경우 주파수 다운속도를 증가시키고, 반대로 전류값이 선형성을 벗어날 경우에는 주파수 다운속도를 감소(S15-S23)시켜 다운시키고자 하는 목표주파수에 최소 시간내에 도달할 수 있도록 반복적으로 제어함으로써 주파수 다운시 압력차로 인해 발생하는 직류피크를 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 압축기 주파수 제어시 부하를 예측하여 엎/다운 주파수 속도를 조절할 수 있도록 함으로써 단시간에 목표주파수에 도달할 수 있어 냉동싸이클을 빨리 안정시킬 수 있고, 초기 기동시에 저주파수 대역을 신속히 통과하여 진동을 방지하며, 주파수 엎/다운시 압력차로 인해 발생하는 직류피크를 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 인버터 압축기와, 상기 압축기의 운전주파수를 소정의 출력전압과 운전주파수의 비로 제어하는 인버터와, 상기 인버터에 공기조화 부하에 따른 가변주파수 제어명령을 부여하는 제어수단을 구비한 공기조화장치에 있어서, 주파수 대비 전류에 대한 선형성 인정구간에 대한 데이터 테이블을 설정하고 이를 저장하기 위한 데이터 저장수단과, 공조기 부하 변동에 따른 전류를 감지하는 전류감지수단과, 상기 전류감지수단에 의해 감지된 전류의 변화량을 소정 시간별로 연산처리하는 연산수단과, 압축기 주파수 엎/다운이 요구될 때 상기 연산수단에서 연산 처리된 전류 변화량을 근거로 압축기 천 주파수속도를 제어하는 제어수단으로 구성됨을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 주파수 천이속도 제어장치.
  2. 주파수 대비 전류에 대한 선형성 인정구간에 대한 데이터 테이블을 설정하고 이를 저장하기 위한 데이터 저장수단과, 공조기 부하 변동에 따라 전류를 감지하는 전류감지수단과, 상기 전류감지수단에 의해 감지된 전류의 변화량을 소정 시간별로 연산처리하는 연산수단과, 압축기 주파수 엎/다운이 요구될 때 상기 연산수단에서 연산 처리된 전류 변화량을 근거로 압축기 엎/다운 주파수속도를 제어하는 제어수단으로 구성된 공기 조화장치에 있어서,
    압축기 주파수 대비 전류변화량 대한 선형성 인정구간을 설정하여, 소정의 방법에 의해 전류치가 선형성 인정구간을 유지하면 주파수 엎/다운 속도를 증가시키고, 전류치가 선형성 인정구간을 벗어나면 주파수 엎/다운 속도를 감소시키도록 제어함을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 주파수 천이속도 제어방법.
  3. 제 2항에 있어서, 전류 대비 주파수 선형구간을 설정하고 이에 따른 주파수 엎/다운 천이속도에 대한 데이터 테이블을 작성하는 전류/주파수 설정단계와; 압축기 운전중 전류값을 감지하고 감지된 전류값의 시간 대비 전류변화량을 연산하는 연산단계와; 압축기 주파수 엎/다운이 요구될 때 상기한 전류변화량을 주파수 엎/다운 속도변화 테이블과 비교하여 압축기 주파수 속도를 산출하는 전류/주파수 비교단계와; 상기 단계에서 설정된 주파수 속도에 따라 압축기 엎/다운 주파수를 제어하는 주파수 제어단계;를 수행함을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 주파수 천이속도 제어방법.
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