KR19990079694A - 센서리스 비엘디씨(bldc)모터가 설치된 압축기의 운전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서리스 BLDC 압축기를 적용한 인버터 냉장고의 압축기 운전방법에 관한 것으로, 특히 압축기의 운전소음을 저감하고 압축기의 효율을 상승시키기 위한 압축기 운전방법에 관한 것이다. 종래의 압축기 운전방법은 모터의 회전속도를 일정하게 유지하지 못해 운전소음이 심하고, 효율이 낮았었다. 그러나, 본 발명은 압축기의 운전소음을 저감하고 압축기의 효율을 상승시키기 위하여 압축기의 불규칙한 압축토크에 의해 변동되는 압축기의 입력전류를 감지하는 단계와, 입력전류의 변동에 따라 그 주기가 변동된 역기전력의 출력을 검출하는 단계와, 그리고 역기전력 주기의 변동에 따라 압축기의 운전주파수를 증감시키는 단계를 포함하여 이루어져 있는 것이 특징이다.

Description

센서리스 비엘디씨(ＢＬＤＣ)모터가 설치된 압축기의 운전방법

본 발명은 인버터 냉장고에 사용되는 압축기에 관한 것으로, 특히 센서리스 BLDC모터가 포함된 압축기의 운전방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 식품을 신선하게 장기간 보관할 수 있도록 하는 기기로서, 냉기를 발생시키는 냉동싸이클이 포함되어 있다. 냉동싸이클은 냉장고의 냉동실 및 냉장실에 냉기를 공급시키는 역할을 하는 것으로서, 그의 개략적인 구성은 도 1에 나타낸 것과 같이 압축기(4)와, 응축기(5), 모세관(6) 및 증발기(7), 그리고 팬모터(8)로 구성되어 있다.

압축기(4)는 저온, 저압의 기체냉매를 고온, 고압의 기체냉매로 압축시키며, 응축기(5)는 고온, 고압의 기체냉매의 열을 발산시켜 고온, 고압의 액체냉매로 변환시킨다. 그리고, 고온, 고압의 액체냉매는 모세관(6)을 통해 흐르면서 저온, 저압의 액체냉매로 바뀌어지며, 증발기(7)는 주위의 열을 흡수하여 저온, 저압의 액체냉매를 다시 저온, 저압의 기체냉매로 기화시키면서 냉기를 발생시킨다. 또, 팬모터(8)는 증발기에서 발생된 냉기를 냉장실 또는, 냉동실로 송풍시킨다.

압축기는 센서리스 BLDC 모터의 회전력을 이용하여 냉매를 흡입, 압축시키는데, BLDC모터와 그 구동회로의 개략적인 구조는 도 2에 나타낸 것과 같다. 모터의 회전자(도면미도시)가 회전하면, 감지부(23)는 회전자의 회전속도와 위치를 감지한다. 펄스발생부(24)는 회전자의 위치 또는, 속도에 따라 적절한 펄스신호를 발생시키고, 제어부(20)는 그 펄스신호로 제어신호를 생성한다.

구동부(21)가 제어부의 제어신호에 따라 적절한 구동신호를 생성하여 모터(22)에 인가하면, 모터의 회전이 조절된다. 이 때, 제어부(20)는 일정한 운전주파수를 가지고, 제어신호를 생성하여 모터를 구동시킨다.

그런데, 이러한 종래의 센서리스 BLDC모터의 구동방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.

이상적인 압축기는 모터의 회전각도에 따라 항상 압축토크가 일정하지만, 실제의 압축기는 도 3에 나타낸 것과 같이 모터의 회전각도에 따라 압축토크가 일정하지 않게 나타난다.

종래의 센서리스 BLDC모터의 구동방법은 압축기의 운전주파수가 모든 구간에서 동일하게 설정되므로, 모터의 회전력은 모든 구간에서 동일하다. 그런데, 압축기의 압축토크는 구간마다 크기가 다르므로, 모터의 회전력에 비해 압축토크가 큰 구간에서는 압축기의 실질적인 운전주파수는 낮아지고, 압축토크가 작은 구간에서는 압축기의 실질적인 운전주파수는 높아진다.

그래서, 운전주파수가 낮아진 모터의 회전구간은 모터의 입력전류가 높아지고, 운전주파수가 높아진 모터의 회전구간은 모터의 입력전류가 낮아지게 된다. 그 결과, 모터의 회전속도가 일정하지 않게되어 모터가 진동한다. 이 모터의 진동은 압축기의 소음을 유발하고 압축기의 효율을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.

본 발명의 압축기 운전방법은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모터의 회전속도를 일정하게 유지시켜 압축기의 운전소음을 저감함과 동시에, 압축기의 효율을 상승시키는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 냉장고에 설치된 냉동싸이클의 개략적인 구조를 나타낸 블록도.

도 2는 BLDC 모터와 구동회로의 개략적인 구조를 나타낸 도면.

도 3은 압축기에서 발생되는 압축토크의 변동과 그에 따라 변동된 입력전류 및 모터의 역기전력 검출신호를 도시한 그래프.

도 4는 본 발명의 압축기 운전방법을 도시한 흐름도.

도 5는 본 발명의 압축기 운전방법에 의해 변동된 운전주파수와 입력전류 및 일정한 주기로 출력되는 역기전력검출신호를 도시한 그래프.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 압축기 5 : 응축기

6 : 모세관 7 : 증발기

8 : 팬모터 20 : 제어부

21 : 구동부 22 : 모터

23 : 감지부

c, d, e : 압축토크가 높은 구간 a, f : 압축토크가 낮은 구간

본 발명의 압축기 운전방법은 압축기의 입력전류에 따라 압축기 운전주파수를 변동시켜 센서리스 BLDC 모터의 회전속도를 일정하게 유지시키는 것이 특징이다.

본 발명의 압축기 운전방법은 도 4에 나타낸 것과 같이 모터의 회전속도를 일정하게 유지시키기 위해 압축기의 불규칙한 압축토크에 의해 변동되는 압축기의 입력전류를 감지하는 단계(s1)와, 입력전류의 변동에 따라 그 주기가 변동된 역기전력의 출력을 검출하는 단계(s2)와 그리고, 역기전력 주기의 변동에 따라 압축기의 운전주파수를 증감시키는 단계(s3)를 포함하여 이루어져 있다. 이 때, 본 발명의 압축기 운전방법을 채용한 압축기 구동회로(도면미도시)는 모터에서 출력되는 역기전력의 출력주기를 감지하여 역기전력의 출력주기가 긴 구간의 운전주파수는 증가시키고, 역기전력의 출력주기가 짧은 구간의 운전주파수는 감소시킨다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 압축기 운전방법의 구동원리를 설명하도록 한다. 도 5는 본 발명의 압축기 운전방법을 채용한 압축기 구동회로에 의해 발생된 역기전력과 입력전류의 파형을 도시한 것이다. 도 5의 (a)는 모터의 회전각도에 따라 변동되는 압축기의 압축토크를 나타낸 것이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)에 도시된 압축토크의 변동폭에 따라 압축기의 설정운전주파수를 변동시킨 것이며, 도 5의 (c)는 변동되는 압축기의 운전주파수에 따라 변화되는 압축기의 입력전류를 도시한 것이다. 마지막으로 도 5의 (d)는 도 5의 (c)에 의해 회전속도가 일정해진 압축기의 모터에서 출력되는 역기전력의 검출신호를 도시한 것이다.

(실시예)

먼저 본 발명을 채용한 압축기 구동회로는 압축기를 구동시켜 모터의 1회전 동안에 압축기에서 발생되는 압축토크의 변화량을 측정한다. 그리고, 압축토크가 변화되는 구간과 변화분을 마이컴의 메모리(도면에는 도시되지 않았다)에 저장한다.

압축토크의 변화구간과 변화분이 메모리에 저장된 후, 압축기의 구동회로는 모터의 회전각도가 a구간에 이르렀을 때, 본 발명을 채용한 압축기 구동회로는 압축기의 운전주파수를 평균값보다 낮게 설정하여 모터에 통상적인 입력전류보다 낮은 입력전류가 인가되도록 한다. 왜냐하면, a구간은 압축기의 압축토크가 평균값보다 낮은 구간이기 때문이다.

그리고, 모터의 회전각도가 b구간에 이르렀을 때, 본 발명을 채용한 압축기 구동회로는 압축기의 운전주파수를 평균값과 비슷하게 설정하여 모터에 평균치의 입력전류가 인가되도록 한다. 왜냐하면, b구간은 압축기의 압축토크가 평균값과 비슷한 구간이기 때문이다. 이 때, 운전주파수를 설정하는 시기는 모터의 회전각도가 a구간을 마쳤을 때로 하여도 된다.

계속해서 모터의 회전각도가 c구간에 이르렀을 때, 본 발명을 채용한 압축기 구동회로는 압축기의 운전주파수를 평균값보다 높게 설정하여 모터에 통상적인 입력전류부다 높은 입력전류가 인가되도록 한다. 왜냐하면, c 구간은 압축기의 압축토크가 평균값보다 높은 구간이기 때문이다. 이 때, 운전주파수를 설정하는 시기는 모터의 회전각도가 b구간을 마쳤을 때로 하여도 된다.

그리고, 모터의 회전각도가 d구간에 이르렀을 때, 본 발명을 채용한 압축기 구동회로는 압축기의 운전주파수를 평균값보다 높게 설정하되 c 구간의 운전주파수와 비슷하게 설정하여 모터에 평균치보다 높은 입력전류가 인가되도록 한다. 왜냐하면, d구간에서 압축기의 압축토크는 평균치보다 높기 때문이다. 이 때, 운전주파수를 설정하는 시기는 모터의 회전각도가 c구간을 마쳤을 때로 해도 된다.

이어서, 모터의 회전각도가 e구간에 이르렀을 때, 본 발명을 채용한 압축기 구동회로는 압축기의 운전주파수를 c 구간과 d 구간보다 높게 설정하여 모터에 평균치 이상의 입력전류가 인가되도록 한다. 왜냐하면, e구간에서 압축기의 압축토크는 평균치보다 높기 때문이다. 그리고, 본 발명은 e 구간의 운전주파수를 c 및 d 구간에서 압축기에 인가된 운전주파수보다 높게 설정한다. 그 이유는 c 및 d 구간에서 압축기의 압축토크보다 e구간에서 압축기의 압축토크가 높기 때문이다. 이 때, 운전주파수를 설정하는 시기는 모터의 회전각도가 d구간을 마쳤을 때로 해도 된다.

마지막으로 모터의 회전각도가 f구간에 이르렀을 때, 본 발명을 채용한 압축기 구동회로는 압축기의 운전주파수를 다시 평균값보다 낮게 설정하여 모터에 평균치 이하의 입력전류가 인가되도록 한다. 그리고, 특히 본 발명은 f 구간에 인가되는 입력전류를 c 구간 및, d, e 구간에 인가된 입력전류보다 낮은 전류가 인가되도록 한다. 왜냐하면, f구간에서 압축기의 압축토크는 평균치보다 낮기 때문이다. 이 때, 운전주파수를 설정하는 시기는 모터의 회전각도가 e구간을 마쳤을 때로 해도 된다.

즉, 본 발명의 압축기 운전방법을 채용한 압축기 구동회로는 압축토크의 변화구간과 변화분을 메모리에 저장하고, 모터가 평균값보다 높은 압축토크를 갖는 구간(c, d, e)에 이르렀을 때에는 압축기의 운전주파수를 상승시켜 모터에 통상적인 입력전류보다 높은 입력전류가 인가되도록 한다. 그리고, 모터가 평균값보다 낮은 압축토크를 갖는 구간(a, f)에 이르렀을 때에는 압축기의 운전주파수를 하강시켜 모터에 통상적인 입력전류보다 낮은 입력전류가 인가되도록 한다.

상술한 동작을 실시한 결과, 압축기의 운전주파수가 상승된 구간(c, d, e, f)의 모터 회전력은 강화되고, 압축기의 운전주파수가 하강된 구간(a)의 모터 회전력은 약화된다. 본 발명의 운전방법에서 모터 회전력이 강화된 구간은 압축기의 압축토크가 높은 구간이고, 모터회전력이 약회된 구간은 압축기의 압축토크가 낮은 구간이다.

따라서, 모터 회전력이 강해진 구간은 모터 회전력이 강해진 만큼 압축기의 압축토크가 높으므로, 모터의 회전속도는 일정하게 된다. 그리고, 모터 회전력이 약해진 구간은 모터 회전력이 약한 만큼 압축기의 압축토크가 낮으므로, 모터의 회전속도는 일정하게 된다. 즉, 모터의 전체 회전구간에서 모터의 회전속도는 별다른 변화를 일으키지 않는다. 이로 인해 모터에서 출력되는 역기전력의 검출주기도 일정하게 되는 것이다.

본 발명의 압축기 운전방법은 압축기를 운전할 때의 모터에 인가되는 입력전류를 계속해서 검출하고, 변경된 운전주파수에 의해서 압축기를 운전해도 역기전력이 불규칙하게 검출되면 역기전력이 규칙적으로 검출될 때까지 지속적으로 압축기의 운전주파수를 변경시키며 압축기를 구동시킨다.

본 발명의 압축기 운전방법은 종래의 압축기 운전방법에 비해 운전소음이 줄어드는 장점이 있다. 또, 본 발명의 압축기 운전방법은 종래의 압축기 운전방법에 비해 압축기의 효율이 상승되는 장점이 있다. 그 이유는 압축기에 설치된 모터의 회전속도가 일정하게 유지되어 압축기의 흡입, 압축 행정이 일정한 속도로 유지되기 때문이다. 모터의 회전속도가 일정한 이유는 압축기의 압축토크의 변화에 따라 압축기의 운전주파수를 증감시킴으로써 모터에 인가되는 입력전류를 조절하기 때문이다. 따라서, 본 발명은 종래의 압축기 운전방법에 비해 모터의 회전속도가 일정하여 압축기의 운전소음이 줄어들고, 압축기의 효율이 상승되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 센서리스 BLDC 모터가 포함된 압축기를 갖춘 인버터 냉장고의 압축기 운전방법에 있어서,

   압축기의 불규칙한 압축토크에 의해 변동되는 압축기의 입력전류를 감지하는 단계;

   상기 입력전류의 변동에 따라 그 주기가 변동된 역기전력의 출력을 검출하는 단계; 그리고,

   상기 역기전력 주기의 변동에 따라 압축기의 운전주파수를 증감시키는 단계를 포함하여 이루어진 압축기의 운전방법.
2. 제 1 항에 있어서, 운전주파수를 증감시키는 단계는 상기 압축토크가 평균값보다 높은 모터 회전구간의 압축기 운전주파수를 증가시키고, 상기 압축토크가 평균값보다 낮은 모터 회전구간의 압축기 운전주파수를 감소시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기의 운전방법.
3. 제 1 항에 있어서, 압축기의 입력전류를 감지하는 단계는 압축기의 모터가 1회전하는 동안 소정의 주기로 압축기의 입력전류를 검지하는 단계인 것을 특징으로 하는 압축기의 운전방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 압축기의 입력전류를 감지하는 단계는 모터가 60°회전할 때마다 상기 입력전류를 감지하는 것을 특징으로 하는 압축기의 운전방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 압축기의 운전주파수를 증감시키는 단계는 모터가 60°회전할 때마다 상기 운전주파수를 변동시키는 것을 특징으로 하는 압축기의 운전방법.