KR19990031512A - 냉장고의 압축기제어장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 압축기제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 주파수를 가변하여 압축기를 구동하는 인버터 냉장고에 있어서, 상기 압축기의 운전RPM을 감지하는 위치감지수단과, 상기 위치감지수단에 의해 감지된 운전RPM을 설정RPM과 비교하여 순간정전을 감지하고, 순간정전시간이 일정시간을 유지하거나 RPM저하횟수가 일정시간내에 일정횟수 반복되면 상기 압축기를 오프시키는 제어수단으로 이루어져, 설정RPM 대비 현재RPM을 감지하도 현재RPM이 설정RPM에 도달한 후 설정RPM보다 일정RPM이상 저하되면 압축기를 오프시켜 순간정전시 압축기 과전류 돌입에 따른 감자 또는 탈자를 방지하여 압축기를 보호한다.

Description

냉장고의 압축기제어장치 및 그 방법

본 발명은 주파수를 가변하여 압축기를 구동하는 인버터 냉장고에 관한 것으로, 특히 설정RPM 대비 현재RPM을 감지하여 순간정전이 발생하면 압축기를 오프시켜 압축기를 보호하는 냉장고의 압축기제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 인버터 냉장고는 도 1에 도시한 바와같이, AC전원단(1)으로부터 공급되는 AC입력전원을 DC전원으로 변환하는 컨버터부(3)와, 상기 컨버터부(3)에서 변환된 DC전원을 입력받아 냉장고의 구동에 필요한 소정의 직류전압(DC 5V의 마이컴 구동전원, DC 12V의 부하구동전원)으로 변환하여 출력하는 전원부(5)와, 상기 전원부(5)로부터 출력되는 직류전압을 인가받아 냉장고를 초기화시킴은 물론, 냉동실조건 및 냉장실조건에 따라 압축기(13)의 운전주파수를 결정하여 인버터 구동신호를 출력하는 마이컴(7)과, 상기 마이컴(7)에서 결정된 운전주파수에 따라 상기 압축기(13)를 회전시키도록 상기 마이컴(7)으로부터 출력되는 RPM신호를 인버터구동용 신호로 증폭하는 인버터구동부(9)와, 상기 인버터구동부(9)로부터 출력되는 구동신호에 따라 도시되지 않은 6개의 파워-트랜지스터를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 상기 컨버터부(3)로부터 출력되는 DC전원을 3상(u상, v상, w상) AC전원으로 변환시키는 인버터부(11)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 냉장고에 있어서, AC입력전원이 공급되면, AC입력전원이 컨버터부(3)에서 DC전원으로 변환되고, 이 변환된 DC전원은 전원부(5)에 입력되어 냉장고의 구동에 필요한 DC 5V의 마이컴 구동전원과, DC 12V의 부하구동전원으로 변환되어 마이컴(7)과 인버터구동부(9)에 공급된다.

따라서, 상기 마이컴(7)에서는 전원부(5)으로부터 출력되는 직류전압(마이컴 구동전원)을 입력받아 냉장고를 초기화시킨다.

이때, 사용자가 냉동실 및 냉상실에 구비된 키조작부를 조작하여 원하는 고내온도를 설정하면, 마이컴(7)에서는 설정온도 및 고내온도에 따라 압축기(13)의 운전주파수를 결정하여 인버터구동용 RPM신호를 인버터구동부(9)에 출력한다.

이에 따라, 상기 인버터구동부(9)에서는 마이컴(7)으로부터 출력되는 RPM신호를 증폭시켜 인버터부(11)의 도시되지 않은 6개의 파워-트랜지스터를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 컨버터부(3)로부터 출력되는 DC전원을 3상 AC전원으로 변환시켜 출력하면, 인버터부(11)로부터 출력되는 3상(u상, v상, w상) AC전원에 의해 압축기(13)가 회전한다.

즉, 인버터부(11)는 냉장고의 운전에 필요한 냉각능력에 대응하여 압축기(13)의 운전주파수와 그에 따른 전압을 압축기(13)에 공급하여 원하는 운전주파수로 압축기(13)를 구동시킨다.

그런데, 이와같은 종래의 인버터 냉장고에 있어서, 낙뢰 등의 이유로 가정에서 전원전압이 순간적으로 오프되었다가 온되는 순간정전 발생시 전원전압이 오프됨에 따라 압축기(13)에 입력되는 전압이 급격히 줄어들어 압축기(13)의 RPM은 도 2의 (x)구간에 도시한 바와같이, 현격히 감소하게 되는데, 예를들어 순간정전이 500mSEC동안 지속될 경우 압축기(13)의 RPM은 순간정전 발생전의 3600RPM에서 2000RPM이하로 떨어진다.

그러나, 마이컴(7)등 회로는 정류컨덴서 등에 의하여 서서히 전압이 낮아지므로 마이컴(7)은 이러한 순간정전을 감지하지 못하여 압축기(13)를 설정된 3600RPM으로 제어하기 위하여 계속 3600RPM의 신호를 인가하게 되는데, 이렇게 마이컴(7)에서의 RPM신호 인가중 순간정전이 복귀되면, 압축기(13)는 정상RPM으로 복귀하기 위하여 도 2의 구간(y)구간에 도시한 바와같이, 갑자기 큰 전류가 발생하므로 압축기(13)에 진동 및 소음이 발생하고, 이와같은 경우가 반복될 경우 압축기(13)의 탈자, 감자현상이 발생하거나 인버터구동부(9)가 파손된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기위해 안출된 것으로, 설정RPM 대비 현재RPM을 감지하여 현재RPM이 설정RPM에 도달한 후, 설정RPM보다 일정RPM이상 저하되면 압축기를 오프시켜 순간정전시 압축기 과전류 돌입에 따른 감자 또는 탈자를 방지하여 압축기를 보호하는 냉장고의 압축기제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 냉장고의 압축기제어장치는 주파수를 가변하여 압축기를 구동하는 인버터 냉장고에 있어서, 상기 압축기의 운전RPM을 감지하는 위치감지수단과, 상기 위치감지수단에 의해 감지된 운전RPM을 설정RPM과 비교하여 순간정전을 감지하고, 순간정전시간이 일정시간을 유지하거나 RPM저하횟수가 일정시간내에 일정횟수 반복되면 상기 압축기를 오프시키는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 냉장고의 압축기제어방법은 주파수를 가변하여 압축기를 구동하는 인버터 냉장고의 제어방법에 있어서, 상기 압축기가 온인가를 판별하는 압축기온판별단계와, 상기 단계에서 압축기가 온이면 압축기가 설정RPM에 도달하였는지를 판별하는 압축기판별단계와, 상기 단계에서 압축기가 설정RPM에 도달하면 압축기의 운전RPM을 설정RPM과 비교하여 설정RPM 및 운전RPM의 차가 일정RPM이 상인가를 판별하는 RPM판별단계와, 상기 단계에서 설정RPM 및 운전RPM의 차가 일정RPM이상으로 일정시간을 유지하면 상기 압축기를 오프시키는 제1압축기 오프단계와, 상기 단계에서 운전RPM이 일정RPM이상 저하되었다가 다시 설정RPM으로 복귀되는RPM저하횟수가 일정시간내에 일정횟수 반복되면 상기 압축기를 오프시키는 제2압축기오프단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래에 의한 냉장고의 압축기 제어블록도,

도 2는 압축기에 인가되는 전류파형도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 냉장고의 압축기제어장치의 제어블록도,

도 4는 본 발명에 적용되는 압축기의 구동회로도,

도 5는 본 발명에 의한 냉장고의 압축기제어 동작순서를 도시한 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 컨버터수단 35 : 전원수단

45 : 제어수단 50 : 인버터구동수단

51 : 압축기 55 : 인버터수단

60 : 위치감지수단

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와같이, 컨버터수단(30)은 AC전원단(1)으로부터 입력되는 AC입력전원을 정류 및 평활시켜 DC전원으로 변환하고, 전원수단(35)은 상기 컨버터수단(30)에 의해 변환된 DC전원을 입력받아 냉장고의 구동에 필요한 소정의 직류전압(DC 5V의 마이컴 구동전원, DC 12V의 부하구동전원)으로 변환하여 출력하는 SMPS(Switching Mode Power Supply)이다.

그리고, 제어수단(45)은 상기 전원수단(35)으로부터 출력되는 직류전압을 인가받아 냉장고를 초기화시킴은 물론, 냉동실조건 및 냉장실조건에 따라 최적의 압축기(51) 운전주파수를 결정하여 인버터구동용 PWM신호를 출력하는 마이컴이다.

인버터구동수단(50)은 상기 제어수단(45)에서 결정된 운전주파수에 따라 상기 압축기(51)를 회전시키도록 상기 제어수단(45)으로부터 출력되는 PWM신호를 인버터구동용 신호로 증폭하는 파워-트랜지스터 드라이버회로(PTR DRIVER)이고, 인버터수단(55)은 상기 인버터구동수단(50)으로부터 출력되는 구동신호에 따라 6개의 파워-트랜지스터(TR1∼TR6)를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 상기 컨버터수단(310)으로부터 출력되는 DC전원을 상기 압축기(51)의 운전주파수에 맞는 가변주파수 및 가변전압의 3상(u상, v상, w상) AC전원으로 변환시켜 상기 압축기(51)에 출력한다.

또한, 위치감지수단(60)은 상기 인버터수단(55)으로부터 출력되는 3상(u상, v상, w상) AC전원에 의해 회전하는 상기 압축기(51)의 RPM을 감지하고, 키 및 표시수단(65)은 사용자가 원하는 냉장고의 고내온도 및 운전조건을 설정하고, 설정온도와 고내온도 및 냉장고의 운전상태 등을 표시하며, 부하구동수단(70)은 상기 제어수단(45)으로부터 출력되는 제어신호에 따라 부하(냉동실팬, 냉장실팬, 히터 등)를 구동제어한다.

이하, 상기와 같이 구성된 냉장고의 압축기제어장치 및 그 방법의 작용효과를 설명한다.

도 5는 본 발명에 의한 냉장고의 압축기제어 동작순서를 도시한 플로우챠트로서, 도 5에서 S는 스텝(STEP)을 표시한다.

먼저, 냉장고에 전원이 인가되면, AC전원단(1)으로부터 공급되는 AC입력전원을 컨버터수단(30)에서 정류 및 평활시켜 DC전원으로 변환하고, 상기 컨버터수단(30)에 의해 변환된 DC전원을 전원수단(35)에서 입력받아 냉장고의 구동에 필요한 DC 5V의 마이컴 구동전원과, DC 12V의 부하구동전원으로 변환시켜 제어수단(45)과 인버터구동수단(50)에 출력 한다.

따라서, 상기 전원수단(35)으로부터 출력되는 직류전압(마이컴 구동전원)을 제어수단(45)에서 입력받아 냉장고를 초기화시킨다.

이때, 사용자가 키 및 표시수단(65)을 조작하여 원하는 고내온도를 설정하면, 제어수단(45)에서는 설정온도 및 고내온도에 따라 압축기(51)의 운전주파수를 결정하여 압축기(51)를 회전시키도록 인버터구동용 PWM신호를 인버터구동수단(50)에 출력한다.

이에 따라, 상기 인버터구동수단(50)에서는 제어수단(45)으로부터 출력되는 PWM신호를 증폭시켜 인버터수단(55)의 6개의 파워-트랜지스터(TR1∼TR6)를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 컨버터수단(30)으로부터 출력되는 DC전원을 3상 AC전원으로 변환시켜 출력하면, 인버터수단(55)으로부터 출력되는 3상(u상, v상, w상) AC전원에 의해 압축기(51)가 운전한다.

따라서, 스텝S1에서 제어수단(45)은 압축기(51)가 온되었는지를 판별하여, 압축기(51)가 온된 경우(YES일 경우)에는 스텝S2로 나아가서 위치감지수단(60)은 상기 인버터수단(55)으로부터 출력되는 3상(u상, v상, w상) AC전원에 의해 회전하는 압축기(51)의 PWM을 감지하여 압축기(51)가 설정PWM에 도달하였는지를 판별한다.

상기 스텝S2에서의 판별결과, 압축기(51)가 설정RPM에 도달하지 않은 경우(NO일 경우)에는 스텝S3으로 나아가서 제어수단(45)은 압축기(51)의 PWM을 상승시키도록 인버터구동용 PWM신호를 인버터구동수단(50)에 출력한다.

이에 따라, 상기 인버터구동수단(50)에서는 제어수단(45)으로부터 출력되는 PWM신호를 증폭시켜 인버터수단(55)의 6개의 파워-트랜지스터(TR1∼TR6)를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시키므로 압축기(51)의 RPM을 상승시키면서 상기 스텝S2로 복귀하여 스텝S2이하의 동작을 반복수행한다.

한편, 상기 스텝S2에서의 판별결과, 압축기(51)가 설정PWM에 도달한 경우(YES일 경우)에는 스텝S4로 나아가서 제어수단(45)은 이때부터 동작PWM(현재RPM)이 설정RPM에서 일정PWM이상 벗어나는지를 체크하도록 압축기(51)의 정상기동을 확인하는데, 이는 압축기(51)가 초기기동하여 현재PWM이 설정PWM으로 상승중에 에러로 판별되는 현상이 없도록 하기 위한 것이다.

이어서, 스텝S5에서는 상기 압축기(51)의 PWM이 설정PWM에 도달하여 운전중 변화하는 압축기(51)의 현재PWM을 위치감지수단(60)에서 감지하고, 스텝S6에서는 설정RPM과 현재PWM의 차가 1500RPM이상인가를 판별하여, 설정RPM과 현재RPM의 차가 1500RPM이상이 아닌 경우(NO일 경우)에는 AC전원단(1)의 전원전압이 계속 온상태를 유지하므로 순간정전이 아니라고 판단하여 상기 스텝S1로 복귀하여 스텝S1이하의 동작을 반복수행한다.

상기 스텝S5에서의 판별결과, 설정RPM과 현재RPM의 차가 1500RPM이상인 경우 (YES일 경우)에는 AC전원단(1)의 전원전압이 오프됨에 따라 압축기(51)에 입력되는 전압이 급격히 줄어들어 압축기(51)의 현재RPM이 도 2의 (x)구간에 도시한 바와같이, 현격히 감소하는 순간정전이라고 판단하여 스텝S7로 나아가서 제어수단(45)은 내장되어 있는 타이머에 의해 현재PWM이 설정PWM보다 1500RPM이상 벗어난 순간정전시간을 카운트하여 카운트한 순간정전시간이 3초를 경과하였는지를 판별한다.

상기 스텝S7에서의 판별결과, 순간정전시간이 3초를 경과하지 않은 경우(NO일 경우)에는 현재RPM이 3초이내에 설정RPM으로 복귀된 상태이므로 스텝S8로 나아가서 제어수단(45)은 5분 시간카운트를 시작하면서 1500RPM이상으로 PWM이 저하되는 횟수가 5분이내에 3회 반복되었는지를 판별하여, 5분이내에 PWM저하횟수가 3회 반복되지 않으면(NO일 경우) 상기 스텝S1로 복귀하여 스텝S1이하의 동작을 반복수행한다.

상기 스텝S8에서의 판별결과, 5분이내에 RPM저하횟수가 3회 반복되면(YES일 경우) 순간정전에 의한 압축기전압 드롭현상으로 판단하여 스텝S9로 나아가서 인버터수단(55)은 제어수단(45)으로부터 출력되는 인버터구동용 PWM신호에 따라 압축기(51)를 오프시키므로 순간정전에서의 압축기(51)를 보호하면서 동작을 종료한다.

이는, 순간정전의 발생시 압축기(51)가 진동하며 급격히 과전류가 흐르는 지점이 500mSEC라고 할 경우, 이때의 PWM을 측정하여 시간 및 PWM저하횟수를 조정할 수 있다.

압축기(51)의 현재RPM을 설정RPM과 비교하여 현재RPM이 설정RPM에 도달한 후, 현재PWM이 일정범위이하로 저하되었다가 다시 설정PWM으로 복귀되는 RPM저하횟수가 일정시간(약, 5분)내에 일정횟수(약, 3회) 반복되면 상기 압축기(51)를 오프시킨다.

한편, 상기 스텝S7에서의 판별결과, 순간정전시간이 3초를 경과한 경우(YES일 경우)에는 현재RPM이 3초이내에 설정PWM으로 복귀되지 않은 상태이므로 제어수단(45)의 지령PWM과 실제 압축기(51)의 운전RPM이 다름에 따른 신호 비매칭으로 판단하여 상기 스텝S9로 나아가서 인버터수단(55)은 제어수단(45)으로부터 출력되는 인버터구동용 PWM신호에 따라 압축기(51)를 오프시키므로 압축기(51) 및 인버터구동수단(50)의 오동작을 방지하면서 동작을 종료한다.

즉, 상기 압축기(51)의 현재RPM을 설정PWM과 비교하여 현재RPM이 설정PWM에 도달한 후, 현재RPM이 설정PWM을 일정RPM이상 벗어나 일정시간을 유지하면 압축기(51)를 오프시킨다.

상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 냉장고의 압축기제어장치 및 그 방법에 의하면, 설정PWM 대비 현재RPM을 감지하여 현재RPM이 설정RPM에 도달한 후, 설정RPM보다 일정RPM이상 저하되면 압축기를 오프시켜 순간정전시 압축기 과전류 돌입에 따른 감자 또는 탈자를 방지하여 압축기를 보호한다는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 주파수를 가변하여 압축기를 구동하는 인버터 냉장고에 있어서, 상기 압축기의 운전RPM을 감지하는 위치감지수단과, 상기 위치감지수단에 의해 감지된 운전RPM을 설정PWM과 비교하여 순간정전을 감지하고, 순간정전시간이 일정시간을 유지하거나 RPM저하횟수가 일정시간내에 일정횟수 반복되면 상기 압축기를 오프시키는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉장고의 압축기제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 압축기의 운전RPM을 설정RPM과 비교하여 운전RPM이 설정PWM에 도달한 후, 운전RPM이 일정범위이하로 저하되었다가 다시 설정만PWM으로 복귀되는 RPM저하횟수가 일정시간내에 일정횟수 반복되면 상기 압축기를 오프시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 압축기제어장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 압축기의 운전RPM을 설정RPM과 비교하여 운전PWM이 설정PWM에 도달한 후, 운전RPM이 일정범위이하로 저하되어 일정시간을 유지하면 압축기를 오프시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 압축기제어장치.
4. 주파수를 가변하여 압축기를 구동하는 인버터 냉장고의 제어방법에 있어서, 상기 압축기가 온인가를 판별하는 압축기온판별단계와, 상기 단계에서 압축기가 온이면 압축기가 설정PWM에 도달하였는지를 판별하는 압축기 판별 단계와, 상기 단계에서 압축기가 설정PWM에 도달하면 압축기의 운전PWM을 설정RPM과 비교하여 설정RPM 및 운전RPM의 차가 일정RPM이상인가를 판별하는 RPM판별단계와, 상기 단계에서 설정RPM 및 운전RPM의 차가 일정PWM이상으로 일정시간을 유지하면 상기 압축기를 오프시키는 제1압축기오프단계와, 상기 단계에서 운전PWM이 일정RPM이상 저하되었다가 다시 설정RPM으로 복귀되는 RPM저하횟수가 일정시간내에 일정횟수 반복되면 상기 압축기를 오프시키는 제2압축기오프단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉장고의 압축기제어방법.