KR19990079695A - 센서리스 비엘디씨(bldc)모터가 설치된 압축기의 운전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터 냉장고에 설치된 BLDC 압축기의 운전방법에 관한 것이다. 종래에는 BLDC 압축기에 설치된 모터의 회전각도에 따라 압축토크가 다르므로, 모터가 요동치는 현상이 있었다. 그래서, 종래의 압축기 운전방법은 압축기의 운전소음이 크다는 단점이 있었다. 이러한 단점을 해결하기 위한 본 발명의 압축기 운전방법은 압축기의 불규칙한 압축토크에 의해 변동된 BLDC 모터의 회전속도를 감지하는 단계와, 회전속도의 변동에 따라 그 주기가 변동된 역기전력의 출력을 검출하는 단계와, 그리고 역기전력 주기의 변동에 따라 압축기의 운전주파수를 증감시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

센서리스 비엘디씨(ＢＬＤＣ)모터가 설치된 압축기의 운전방법

본 발명은 센서리스(sensorless) BLDC모터의 운전방법에 관한 것으로, 특히 인버터냉장고의 압축기에 사용된 모터의 운전방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 식품을 신선하게 장기간 보관할 수 있도록 하는 기기로서, 일반적인 구성은 도 1에 나타낸 것과 같이 본체(1)와, 냉동실(2), 냉장실(3) 및 냉동싸이클(8)로 구성되어 있다. 냉동싸이클은 냉동실 및 냉장실에 냉기를 공급시키는 역할을 하는 것으로서, 그의 개략적인 구성은 도 2에 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 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 압축시키는데, BLDC모터와 그 구동회로의 개략적인 구조는 도 3에 나타낸 것과 같다. 모터의 회전자(도면미도시)가 회전하면, 감지부(23)는 모터의 회전속도와 회전자의 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.

이상적인 압축기는 모터의 회전각도에 따라 항상 압축토크가 일정하지만, 실제의 압축기는 도 4에 나타낸 것과 같이 모터의 회전각도에 따라 압축토크가 일정하지 않게 나타난다.

그러므로, 압축토크가 높은 구간에서는 모터의 회전력을 높여주어야 하고, 압축토크가 낮은 구간에서는 모터의 회전력을 낮추어 줄 필요가 있다.

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

종래의 센서리스 BLDC모터의 구동방법은 압축기의 운전주파수가 모든 구간에서 일정하므로, 모터의 회전력은 모든 구간에서 동일하다. 그런데, 압축기의 압축토크는 구간마다 높낮이가 다르므로, 모터의 회전력에 비해 압축토크가 높은 구간에서는 모터의 회전속도가 늦고, 압축토크가 낮은 구간에서는 모터의 회전속도가 빨라진다. 그 결과, 모터가 진동하게 되어 압축기의 소음이 심하게 발생하는 문제점이 있다.

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

도 1은 일반적인 냉장고의 구조를 도시한 도면.

도 2는 냉장고의 냉동사이클의 구동원리를 도시한 블록도.

도 3은 BLDC 모터의 개략적인 구조를 도시한 도면.

도 4는 종래의 압축기 운전방법에 의해 검출되는 압축토크와 역기전력신호를 시간에 따라 도시한 파형도.

도 5는 본 발명의 압축기 운전방법에 의해 검출되는 압축토크와 역기전력신호를 시간에 따라 도시한 파형도.

도 6은 본 발명의 운전방법을 도시한 흐름도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 제어부 21 : 구동부

22 : 모터 23 : 감지부

24 : 펄스발생부

본 발명의 압축기 운전방법은 압축토크의 높낮이에 따라 압축기의 설정주파수를 변경하여 모터의 회전력을 변동시킴으로써, 압축토크가 각각 다른 구간의 모터 회전속도를 일정하게 유지시키는 것이 특징이다.

이러한 특징을 갖는 본 발명의 압축기 운전방법은 도 6의 흐름도에 나타낸 것과 같이 압축기를 일정한 운전주파수로 시험가동하는 단계(S0)와, 압축기의 불규칙한 압축토크에 의해 변동된 BLDC 모터의 회전속도를 감지하는 단계(S1)와, 회전속도의 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, 운전주파수를 증감시키는 단계는 역기전력 출력의 주기가 길면 운전주파수를 증가시키고, 주기가 짧으면 운전주파수를 감소시키는 단계로 이루어진다. 그 결과 운전주파수를 증감시킴으로써 모터의 회전속도가 일정하게 되는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 동작원리를 설명하도록 한다. 도 5는 본 발명의 압축기 운전방법을 도시한 신호의 파형도이다.

모터의 회전각도에 따라 압축기의 압축토크가 다르다. 이 때, 본 발명의 운전방법은 압축토크가 평균치보다 큰 구간에서는 압축기의 운전주파수를 높여 모터의 회전력을 강하게 한다. 따라서, 평균치보다 강해진 모터의 회전력이 압축토크가 평균치보다 큰 모터의 회전구간에 가함으로써, 큰 압축토크에 의해 모터의 회전속도가 떨어지는 것을 방지하게 된다. 그래서, 모터의 회전속도가 일정하게 되고, 그에 의해 역기전력이 규칙적으로 검출되는 것이다.

이하, 본 발명의 운전방법에 대하여 적당한 실시예를 통해 설명하도록 한다.

(실시예)

먼저 일정한 운전주파수로 압축기를 시험운전하여 역기전력을 검출한다. 이 때, 도 4에 나타낸 것과 같이 압축기의 압축토크가 모터의 회전구간에 따라 다르므로, 모터의 회전속도가 일정치 않아 역기전력이 불규칙하게 검출된다. 즉, 모터의 회전각도가 0°∼ 60°인 구간의 압축토크는 매우 낮지만, 회전각도가 60°∼ 120°인 구간의 압축기의 압축토크는 조금 높아진다. 또, 모터의 회전각도가 120°∼ 180°인 구간의 압축토크는 평균 상태를 유지되다가 모터의 회전각도가 180°∼ 300°인 구간의 압축토크는 다시 급격히 높아지고, 다시 모터의 회전각도가 300°∼ 360°인 구간의 압축토크는 급격히 낮아진다.

압축기를 일정한 운전주파수로 구동시키면, 모터의 회전력은 모든 구간에서 동일하다. 따라서, 압축토크가 높은 구간에서는 모터가 느리게 회전하고, 압축토크가 낮은 구간에서는 모터가 빠르게 회전한다. 그로 인해 모터의 역기전력이 불규칙적으로 검출된다. 즉, 압축토크가 높은 구간에서는 모터의 역기전력 검출주기가 길고, 압축토크가 낮은 구간에서는 모터의 역기전력 검출주기가 짧아진다. 이 때, 본 발명의 압축기 운전방법을 채용한 압축기 구동회로는 소정의 메모리에 역기전력의 검출주기를 기억해둔다.

그 후, 압축기의 구동회로가 압축기를 구동시킬 때, 본 발명은 도 5에 나타낸 것과 같이 역기전력의 검출주기가 짧았던 구간(t0', t5')의 압축기 운전주파수를 작게하고, 역기전력의 검출주기가 길었던 구간(t2', t4')의 압축기 운전주파수를 크게한다. 그래서, 본 발명의 운전방법은 역기저력의 검출주기가 짧았던 구간의 모터회전력을 낮추고, 역기전력의 검출주기가 길었던 구간의 모터회전력을 높인다. 그에 따라 모터의 회전속도가 일정하게 되는 것이다.

즉, 본 발명의 압축기 운전방법은 일정한 운전주파수에 의해 검출된 역기전력 검출주기를 기억해 두었다가 모터의 회전자가 역기전력의 검출주기가 긴 구간에 이르면, 운전주파수를 높여 모터의 회전력을 강화시킴으로써 역기전력의 검출주기가 일정하게 되도록 하는 것이다. 그리고, 모터의 회전자가 역기전력의 검출주기가 짧은 구간에 이르면, 본 발명의 압축기 운전방법은 운전주파수를 낮추어 모터의 회전력을 약화시킴으로써 역기전력의 검출주기가 일정하게 되도록 하는 것이다. 그에 따라 모터의 전체 회전구간에서 모터 회전자의 회전속도가 일정하게 되는 것이다.

본 발명의 운전방법은 종래의 운전방법에 비해 압축기의 운전소음이 대폭 줄어든다는 장점이 있다. 그 이유는 본 발명의 압축기 운전방법은 압축기의 압축토크의 변화분에 따라 압축기의 운전주파수를 변동시키기 때문이다. 그에 따라, 본 발명을 채용한 압축기는 압축토크가 변화되더라도 모터의 회전속도가 일정하게 유지되므로, 불규칙한 회전속도에 의해 발생된 모터의 요동이 줄어 압축기의 운전소음이 종래보다 적어지게 된다.

Claims (4)

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

   압축기의 불규칙한 압축토크에 의해 변동된 BLDC 모터의 회전속도를 감지하는 단계;

   상기 회전속도의 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 역기전력 출력의 주기가 길면 운전주파수를 증가시키고, 주기가 짧으면 운전주파수를 감소시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기의 운전방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 운전주파수를 증감시키는 단계는 모터의 회전속도를 일정하게 하는 단계인 것을 특징으로 하는 압축기의 운전방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 모터의 회전속도를 감지하기 전에 일정한 운전주파수로 압축기를 가동하는 단계가 더 구비된 것을 특징으로 하는 압축기의 운전방법.