KR20000025265A

KR20000025265A - 리니어 컴프레샤의 브레이크 다운 방지회로 및 방법

Info

Publication number: KR20000025265A
Application number: KR1019980042270A
Authority: KR
Inventors: 유재유
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2000-05-06
Also published as: KR100273444B1

Abstract

본 발명은 리니어 컴프레샤의 브레이크 다운 방지회로 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 리니어 컴프레샤의 흡입구가 막히게 되면 스트로크와 전류의 위상차가 증가하여, 리니어 컴프레샤 뒷단에 연결되어 있는 캐패시터의 전압이 상승하고, 이에따라 트리이악에 브레이크 다운현상이 발생하여 상기 리니어 컴프레샤가 소손되는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 트리거 신호에 따라 턴온/턴오프되어 리니어 컴프레샤로 전류를 공급하는 전류제어용 트라이악(Tr)과, 상기 트라이악을 통해 전류공급시 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤(10)와, 상기 전원단과 리니어 컴퓨레샤(10) 사이에서 연결되어, 리니어 컴프레샤를 구성하는 인덕터(L)의 저항성분을 줄이는 완충작용을 행하는 캐패시터(C)와, 상기 캐패시터(C)와 병렬로 연결되어 상기 캐패시터의 충,방전을 조절하는 충, 방전 조절부(400)와, 상기 전류제어용 트라이악으로 부터 리니어 컴프레샤로 유입되는 전류를 검출하는 전류 검출부(200)와, 상기 전류 검출부(200)를 통해 전류가 검출되지 않을 때 충,방전 조절부(400)를 제어하여 캐패시터(C)가 방전되도록 하여 브레이크 다운이 발생하지 않도록 하는 제어신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터(300)로 구성하여, 리니어 컴프레샤로 유입되는 전류가 제로가 되는 순간 캐패시터를 방전시켜 흡입구가 막혀도 브레이크 다운 현상이 발생하지 않도록 하여, 리니어 컴프레샤가 소손되는 것을 방지하도록 한 것이다.

Description

리니어 컴프레샤의 브레이크 다운 방지회로 및 방법

본 발명은 트라이악의 양단전압이 정격전압 보다 클 경우에 발생하는 브레이크 다운(break down) 현상을 방지하기 위한 리니어 컴프레샤의 브레이크 다운 방지회로 및 방법에 관한 것으로, 특히 리니어 컴프레샤로 공급되는 전류가 제로가 되는 순간 캐패시터에 충전되어 있는 전압을 방전시켜 브레이크 다운 현상이 발생하지 않도록 하여 리니어 컴프레샤가 소손되는 것을 방지하도록 한 리니어 컴프레샤의 브레이크 다운 방지회로 및 방법에 관한 것이다.

리니어 컴프레샤는 리니어 오실레이팅 모터로 구동되기 때문에 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 주는 크랜크 샤프트가 없어 마찰손실이 적다.

따라서 다른 컴프레샤에 비하여 효율이 좋다고 알려지고 있다.

또한 이 컴프레샤가 냉장고나 에어컨으로 사용될 경우, 모터의 스트로크를 가변시켜 줌에 따라 압축비를 가변할 수 있어서 가변냉력 제어에도 사용될 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래 리니어 컴프레샤의 구동회로도로서, 이에 도시된 바와같이, 220V의 교류전원을 공급하는 전원단과, 상기 전원단으로 부터 전원 공급시 미도시된 마이크로컴퓨터로 부터 제공되는 트리거 신호에 따라 턴온 또는 턴오프되어 리니어 컴프레샤로 전류가 유입되도록 하는 트라이악(Tr)과, 모터의 구동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤(10)와, 상기 전원단과 리니어 컴퓨레샤(10) 사이에서 연결되어, 상기 리니어 컴프레샤를 구성하는 인덕터(L)의 저항성분을 줄이는 완충작용을 행하는 캐패시터(C)로 구성된다.

이와같이 구성된 종래기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

전원단에서 220V의 교류전원을 트라이악(Tr)으로 공급한다.

상기 트라이악(Tr)으로 전원이 공급될 때, 미도시된 마이크로컴퓨터로 부터 제공되는 트리거 신호에 의해 상기 교류전원을 단속시켜 리니어 컴프레샤(10)의 모터에 인가되는 전력을 통제한다.

그러면 상기 모터의 스트로크(변위)가 가변되고, 이에따라 압축비를 가변할 수 있다.

이때 캐패시터(C)는 상기 리니어 컴프레샤를 구성하는 인덕터(L)의 저항성분을 줄이는 완충작용을 한다.

이때 전원전압과 전류간의 관계를 살펴보면, 도 2에서와 같이 나타난다.

가령 리니어 컴프레샤(10)의 흡입구가 막힐 경우, 어떻게 되는지 흡입막음 테스트를 통하여 살펴보자.

리니어 컴프레샤의 기계방정식을 아래의 식과 같이 표현된다. 단, 무부하일 경우

............. (1)

M : 피스톤의 질량, V : 속도, K : 스프링 계수, α : 모터상수,

I : 모터 유입전류 X : 스트로크(변위)

상기 식 (1)을 라플라스 변환을 행하면 다음과 같다.

................... (2)

상기 식(2)에서,

S=jω

이므로, 가 된다.

따라서 주파수에 따른 리니어 컴프레샤의 크기와 위상차는 도 3에서와 같이 나타난다.

도 3에서, 기계적 공진주파수

(f_c)

는 피스톤의 질량(mass)과 스프링 계수(K)에 따라 달라진다.

그리고, 리니어 컴프레샤에서 스트로크

(X)

는 역기전력을 아래에서와 같이 적분하면 얻을 수 있다.

,

V=V₀e^jωt

=

따라서 리니어 컴프레샤의 흡입구가 막힐 경우 전류(i)와, 역기전력

(V )

과 스트로크(변위:X)는 도 4에 도시한 바와같이 나타난다.

결국, 스트로크(X)와 전류(i)의 위상차는 180°이상 차이가 나고, 역기전력과 전류의 위상차는 90°이상 차이가 난다.

상기에서와같이 스트로크(X)와 전류(i)의 차가 커서 위상차가 증가함에 따라 불필요한 힘을 소모하게 되고, 효율이 떨어지게 된다.

따라서 리니어 컴프레샤의 흡입구가 막히는 것이 사용상 좋지 않은 결과를 초래한다.

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서, 리니어 컴프레샤의 흡입구가 막히게 되면 스트로크와 전류의 위상차가 증가하여, 리니어 컴프레샤 뒷단에 연결되어 있는 캐패시터의 전압이 상승하고, 이에따라 트리이악에 브레이크 다운현상이 발생하여 상기 리니어 컴프레샤가 소손되는 문제점이 있다.

따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 리니어 컴프레샤의 흡입구가 막혀 브레이크 다운 현상이 발생하지 않도록 한 리니어 컴프레샤의 브레이크 다운 방지회로 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 브레이크 다운 현상을 방지하기 위하여, 리니어 컴프레샤로 유입되는 전류가 제로가 되는 순간 캐패시터를 방전시키도록 한 리니어 컴프레샤의 브레이크 다운 방지회로 및 방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 리니어 컴프레샤의 구동회로도.

도 2는 도 1에서, 리니어 컴프레샤 운전시 전원전과 전류간의 관계를 보여주는 특성도.

도 3은 도 1에서, 주파수에 따른 모터의 크기와 위상을 보여주는 특성도.

도 4는 본 발명 리니어 컴프레샤의 브레이크 다운 방지회로도.

도 5는 도 4에서, 전류, 역기전력 및 변위간의 관계를 보여주는 파형도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

100 : 리니어 컴프레샤 200 : 전류 검출부

300 : 마이크로컴퓨터 400 : 충,방전 조절부

500 : 게이트신호 발생부 C : 캐패시터

Tr1 : 전류제어용 트라이악 Tr2 : 충,방전용 트라이악

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 트리거 신호에 따라 턴온 또는 턴오프되어 리니어 컴프레샤로 공급되는 전원을 통제하는 트라이악과, 상기 트라이악으로 부터 전원 공급시 모터의 운동으로 스트로크(변위)를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤와, 상기 전원단과 리니어 컴퓨레샤 사이에서 연결되어, 상기 리니어 컴프레샤를 구성하는 인덕터의 저항성분을 줄이는 완충작용을 행하는 캐패시터와, 입력되는 제어신호에 따라 상기 캐패시터의 충,방전 상태를 조절하는 충, 방전 조절부와, 상기 트라이악으로 부터 리니어 컴프레샤로 유입되는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 상기 전류 검출부에서 검출된 전류가 제로일 때, 상기 캐패시터를 방전시키기 위한 제어신호를 출력하여 브레이크 다운 현상을 방지하기 위한 마이크로 컴퓨터로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 리니어 컴프레샤로 유입되는 전류를 검출하는 제1단계와, 상기에서 검출된 전류가 제로상태인지 전류가 검출되었는지를 판단하는 제2단계와, 상기에서 전류가 검출되지 않으면 충,방전용 트라이악을 도통시켜 캐패시터에 충전된 전압을 방전시키도록 하는 제3단계와, 상기 제2단계에서 전류가 검출되면 상기 충,방전용 트라이악을 차단시켜 상기 캐패시터가 계속해서 충전되도록 하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 본 발명 리니어 컴프레샤의 브레이크 다운 방지회로도로서, 이에 도시한 바와같이, 220V의 교류전원을 공급하는 전원단과, 상기 전원단으로 부터 전원 공급시 입력되는 트리거 신호에 따라 턴온 또는 턴오프되어 리니어 컴프레샤로 전류가 유입되도록 하는 전류제어용 트라이악(Tr)과, 모터에 의해 스트로크(변위)를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤(10)와, 상기 전원단과 리니어 컴퓨레샤(10) 사이에서 연결되어, 상기 리니어 컴프레샤를 구성하는 인덕터(L)의 저항성분을 줄이는 완충작용을 행하는 캐패시터(C)와, 상기 캐패시터(C)와 병렬로 연결되어 상기 캐패시터의 충,방전을 조절하는 충, 방전 조절부(400)와, 상기 전류제어용 트라이악으로 부터 리니어 컴프레샤로 유입되는 전류를 검출하는 전류 검출부(200)와, 상기 전류 검출부를 통해 전류가 검출되지 않을 때 충,방전 조절부(400)를 제어하여 캐패시터(C)가 방전되도록 하여 브레이크 다운이 발생하지 않도록 하는 제어신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터(300)로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

전원단에서 220V의 교류전원을 전류제어용 트라이악(Tr1)으로 공급한다.

상기 전류제어용 트라이악(Tr1)으로 전원이 공급될 때, 게이트(G1)로 입력되는 트리거 신호에 의해 상기 교류전원을 단속시켜 리니어 컴프레샤(100)의 모터에 인가되는 전력을 통제한다.

그러면 상기 리니어 컴프레샤(100)의 모터에 의해 스트로크(변위)가 가변되고, 이에따라 압축비를 가변할 수 있다.

이때 캐패시터(C)는 상기 리니어 컴프레샤(100)를 구성하는 인덕터(L)의 저항성분을 줄이는 완충작용을 한다.

이상에서와 같이 압축비를 가변하여 에어콘이나 냉장고의 냉력을 조절하는데 많이 사용된다.

가령, 상기 전류제어용 트라이악(Tr1)의 게이트(G1)로 인가되는 게이트 제어신호가 하이상태이면, 상기 전류제어용 트라이악(Tr1)이 턴온된다.

이에따라 상기 리니어 컴프레샤(100)로 전류가 유입되고, 전류가 유입됨에 따라 구동되어 스트로크를 가변시킨다.

이때 전류 검출부(200)에서는 상기 리니어 컴프레샤(100)로 유입되는 전류를 검출하고, 그 검출한 전류값을 마이크로컴퓨터(300)로 제공한다.

그러면 상기 마이크로컴퓨터(300)는 리니어 컴프레샤(100)가 계속해서 동작할 수 있도록 충, 방전 조절부(400)로 상기 리니어 컴프레샤(100) 뒷단에 연결된 캐패시터(C)를 충전시키기 위한 제어신호를 출력한다.

제어신호를 입력받은 상기 충, 방전 조절부(400)의 게이트신호 발생부(500)는 로우상태의 게이트 제어신호를 충,방전용 트라이악(Tr2)의 게이트(G2)로 출력하여, 상기 충,방전용 트라이악(Tr2)을 턴오프시킨다.

그러면 캐패시터(C)는 충전된다.

그리고 상기 전류제어용 트라이악(Tr1)의 게이트(G1)로 인가되는 게이트 제어신호가 로우상태이면, 상기 전류제어용 트라이악(Tr1)이 턴오프된다.

이에따라 상기 리니어 컴프레샤(100)로 전류가 흐르지 않게 된다.

이때 전류 검출부(200)에서는 상기 리니어 컴프레샤(100)로 유입되는 전류를 검출하고, 그 검출한 전류 즉, 제로값을 마이크로컴퓨터(300)로 제공한다.

그러면 상기 마이크로컴퓨터(300)는 리니어 컴프레샤(100)가 계속해서 동작하지 않도록 충, 방전 조절부(400)로 상기 리니어 컴프레샤(100) 뒷단에 연결된 캐패시터(C)를 방전시키기 위한 제어신호를 출력한다.

상기 방전 제어신호를 입력받은 상기 충, 방전 조절부(400)의 게이트신호 발생부(500)는 하이상태의 게이트 제어신호를 충,방전용 트라이악(Tr2)의 게이트(G2)로 출력하여, 상기 충,방전용 트라이악(Tr2)을 턴온시킨다.

그러면 캐패시터(C)는 방전된다.

이상에서와 같이 리니어 컴프레샤(100)로 유입되는 전류가 제로일 때, 캐패시터(C)를 방전시켜서 리니어 컴프레샤가 동작하지 않도록 하고, 이에따라 트라이악의 브레이크 다운 현상이 발생하지 않도록 한다.

이상에서와 같은 동작을 수행할 때의 마이크로 컴퓨터(300)의 동작을 살펴보면, 먼저 리니어 컴프레샤로 유입되는 전류를 검출한다.

이때 전류가 검출되지 않으면 캐패시터(C)를 방전시키도록 하는 제어신호를 발생하여 캐패시터가 방전되도록 하여 브레이크 다운이 발생하지 않도록 한다,

따라서, 본 발명은 리니어 컴프레샤의 흡입구가 막혀 브레이크 다운 현상이 발생하지 않도록 리니어 컴프레샤로 유입되는 전류가 제로가 되는 순간 캐패시터를 방전시켜 브레이크 다운 현상을 방지하고, 이에따라 리니어 컴프레샤가 소손되는 것을 방지하도록 한다.

Claims

전원단으로 부터 전원 공급시 입력되는 트리거 신호에 따라 턴온 또는 턴오프되어 리니어 컴프레샤로 전류가 유입되도록 하는 전류제어용 트라이악과, 모터에 의해 스트로크(변위)를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤와, 상기 전원단과 리니어 컴퓨레샤 사이에서 연결되어, 상기 리니어 컴프레샤를 구성하는 인덕터의 저항성분을 줄이는 완충작용을 행하는 캐패시터와, 상기 캐패시터와 병렬로 연결되어 상기 캐패시터의 충,방전을 조절하는 충, 방전 조절부와, 상기 전류제어용 트라이악으로 부터 리니어 컴프레샤로 유입되는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 상기 전류 검출부를 통해 전류가 검출되지 않을 때 충,방전 조절부를 제어하여 캐패시터가 방전되도록 하여 브레이크 다운이 발생하지 않도록 하는 제어신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터로 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 브레이크 다운 방지회로.
제1항에 있어서, 충, 방전 조절부는 마이크로컴퓨터의 제어출력에 따라 게이트신호를 발생하는 게이트신호 발생부와, 캐패시터와 병렬되어 상기 게이트신호 발생부에서 발생되는 게이트신호에 따라 상기 캐패시터를 충전 또는 방전시키는 충,방전용 트라이악으로 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 브레이크 다운 방지회로.
리니어 컴프레샤로 유입되는 전류를 검출하는 제1단계와, 상기에서 검출된 전류가 제로상태인지 전류가 검출되었는지를 판단하는 제2단계와, 상기에서 전류가 검출되지 않으면 충,방전용 트라이악을 도통시켜 캐패시터에 충전된 전압을 방전시키도록 하는 제3단계와, 상기 제2단계에서 전류가 검출되면 상기 충,방전용 트라이악을 차단시켜 상기 캐패시터가 계속해서 충전되도록 하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 브레이크 다운 방지방법.