KR20000073810A - 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법 - Google Patents

인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법에 관한 것으로, 실내열교환기의 온도변화에 따라 압축기의 운전주파수를 가변제어하여 난방운전을 행하는 공기조화기의 제어방법에 있어서, 실내온도 및 실외온도를 감지하여 난방 과부하 조건인가를 판별하는 과부하조건판별단계와, 상기 과부하조건판별단계에서 난방 과부하 조건이면 상기 압축기의 최대주파수를 소정주파수로 제한하는 최대주파수제한단계와, 상기 최대주파수제한단계에서 압축기의 최대주파수를 소정주파수로 제한한 시간이 일정시간을 경과하였는지를 판별하는 시간판별단계와, 상기 시간판별단계에서 일정시간을 경과하면 소정주파수로 제한된 압축기의 최대주파수 설정을 해제하는 최대주파수해제단계로 이루어져, 난방 과부하 조건이 감지되면 압축기의 최대주파수를 일정시간동안 소정주파수(55Hz)로 제한하여 실내열교환기의 온도를 안정되게 상승시키므로 트립발생을 방지하고, 압축기 압력을 최대 신뢰성보장압력 이하로 유지하여 압축기의 신뢰성을 높인다.

Description

인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법 {heating over-load control method of inverter air conditoiner}
본 발명은 압축기의 운전주파수를 냉방 또는 난방능력에 따라 가변하는 인버터 공기조화기에 관한 것으로, 특히 난방 과부하 조건이 감지되면 압축기의 최대주파수를 일정시간동안 소정주파수로 제한하여 안정적인 온도상승을 유도하는 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 종래 공기조화기의 인버터장치에 있어서는, 압축기의 구동에 따른 난방운전시, 실내열교환기 온도(Tp)가 도 1에 도시한 바와같이, 해제온도(약, 56℃) 이하일 때는 압축기의 주파수를 상승시키다가 해제온도(약, 56℃) 이상이 되면 압축기의 현재 주파수를 유지하여 더 이상의 온도증가를 억제하고, 난방 과부하 조건에 의해 온도(Tp)가 계속 상승하여 강하온도(약, 58℃) 이상이 되면 압축기의 주파수를 낮추어 온도를 하강시키므로 압축기를 보호한다.
이때, 상기 압축기의 주파수를 실내열교환기 온도(Tp)가 낮아지기 시작하는 시점까지 낮추며, 온도(Tp)가 낮아지기 시작하면 압축기의 주파수 하강을 해제하고 압축기의 현재 주파수를 유지하다가 해제온도(약, 58℃) 이하가 되면 압축기의 주파수를 다시 상승시키면서 실내열교환기의 온도(Tp) 변화에 따라 압축기의 주파수를 가변제어한다.
그런데, 이와같은 종래 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법에 있어서는, 난방 과부하 조건(실내 25℃, 실외 20℃ 이상)시 압축기의 최대주파수가 72Hz까지 상승하면 주파수를 낮추어도 실내열교환기의 온도(Tp)가 도 1에 도시한 바와같이, 트립온도(약, 63℃)까지 상승하여 압축기가 오프되고, 압축기의 내부 압력 상승으로 인하여 실내열교환기 온도(Tp)가 60℃ 이상으로 상승하므로 압축기의 최대 신뢰성보장압력 27kg/cm2을 넘게 되어 압축기의 신뢰성이 저하된다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 난방 과부하 조건이 감지되면 압축기의 최대주파수를 일정시간동안 소정주파수(55Hz)로 제한하여 실내열교환기의 온도를 안정되게 상승시키므로 트립발생을 방지하고, 압축기 압력을 최대 신뢰성보장압력 이하로 유지하여 압축기의 신뢰성을 높이는 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법은, 실내열교환기의 온도변화에 따라 압축기의 운전주파수를 가변제어하여 난방운전을 행하는 공기조화기의 제어방법에 있어서, 실내온도 및 실외온도를 감지하여 난방 과부하 조건인가를 판별하는 과부하조건판별단계와, 상기 과부하조건판별단계에서 난방 과부하 조건이면 상기 압축기의 최대주파수를 소정주파수로 제한하는 최대주파수제한단계와, 상기 최대주파수제한단계에서 압축기의 최대주파수를 소정주파수로 제한한 시간이 일정시간을 경과하였는지를 판별하는 시간판별단계와, 상기 시간판별단계에서 일정시간을 경과하면 소정주파수로 제한된 압축기의 최대주파수 설정을 해제하는 최대주파수해제단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 실내열교환기 온도에 따른 압축기의 주파수제어를 도시한 그래프,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 공기조화기의 인버터장치 블록 구성도,
도 3은 본 발명에 의한 압축기의 구동회로도,
도 4는 본 발명에 의한 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어동작순서를 도시한 플로우챠트,
도 5는 본 발명의 실내열교환기 온도에 따른 압축기의 주파수제어를 도시한 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
3 : 컨버터수단 7 : 제어수단
9 : 인버터구동수단 11 : 인버터수단
13 : 압축기 15 : 온도감지수단
17 : 키조작수단
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와같이, 컨버터수단(3)은 전원입력단(1)으로부터 공급되는 AC입력전원을 정류 및 평활시켜 DC전원으로 변환하고, 전원수단(5)은 상기 컨버터수단(3)에서 변환된 DC전원을 입력받아 소정의 직류전압(DC 5V의 마이컴 구동전원, DC 12V의 부하구동전원)으로 변환하여 출력한다.
그리고, 제어수단(7)은 상기 전원수단(5)으로부터 출력되는 직류전압을 인가받아 공기조화기를 초기화시킴은 물론, 실외조건 및 실내기의 지시에 따라 압축기(13)의 운전주파수를 결정하여 인버터 구동신호를 출력하는 마이컴이고, 인버터구동수단(9)은 상기 제어수단(7)에서 결정된 운전주파수에 따라 상기 압축기(13)를 회전시키도록 제어수단(7)으로부터 출력되는 PWM신호를 인버터구동용 신호로 증폭한다.
또한, 인버터수단(11)은 상기 인버터구동수단(9)으로부터 출력되는 구동신호에 따라 6개의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 상기 컨버터수단(3)으로부터 출력되는 DC전원을 3상(u상, v상, w상) AC전원으로 변환시켜 상기 압축기(13)에 공급한다.
또, 온도감지수단(15)은 실내온도, 실외온도 및 실내열교환기 온도를 감지하는 서미스터이고, 키조작수단(17)은 공기조화기의 운전모드(자동, 냉방, 제습, 송풍, 난방 등)와 설정온도를 입력함과 동시에 상기 공기조화기의 운전/정지를 입력하도록 다수의 키를 구비하고 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법의 작용효과를 설명한다.
전원입력단(1)으로부터 AC입력전원이 인가되면, AC입력전원은 컨버터수단(3)에서 DC전원으로 변환되고, 이 변환된 DC전원은 전원수단(5)에 입력되어 공기조화기의 구동에 필요한 DC 5V의 마이컴 구동전원과, DC 12V의 부하구동전원으로 변환되어 제어수단(7)과 인버터구동수단(9)에 공급된다.
따라서, 상기 제어수단(7)에서는 전원수단(5)으로부터 출력되는 직류전압(마이컴 구동전원)을 입력받아 공기조화기를 초기화시킨다.
이때, 사용자가 리모콘이나 실내기의 콘트롤판넬상에 구비된 키조작수단(17)을 조작하여 운전키를 누른다음 원하는 운전모드(예를들면, 난방)와 설정온도(Ts)를 입력하면, 제어수단(7)에서는 실외조건 및 실내기의 지시에 따라 압축기(13)의 운전주파수를 결정하여 인버터구동용 PWM신호를 인버터구동수단(9)에 출력한다.
이에 따라, 상기 인버터구동수단(9)에서는 제어수단(7)으로부터 출력되는 PWM신호를 증폭시켜 인버터수단(11)의 6개의 파워-트랜지스터(TR1~TR6)를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시키므로 컨버터수단(3)으로부터 출력되는 DC전원을 3상 AC전원으로 변환시켜 출력하면, 인버터수단(11)으로부터 출력되는 3상(u상, v상, w상) AC전원에 의해 압축기(13)가 회전한다.
즉, 인버터수단(11)은 공기조화기의 운전에 필요한 냉방 또는 난방능력에 대응하여 압축기(13)의 운전주파수와 그에 따른 전압을 압축기(13)에 공급하여 원하는 운전주파수로 압축기(13)를 구동시킨다.
이때, 상기 압축기(13)의 운전주파수는 실내열교환기의 온도변화에 따라 가변제어되는데, 난방 과부하 조건(실내 25℃, 실외 20℃ 이상)시 압축기(13)의 최대주파수가 72Hz까지 상승하면 압축기(13)의 주파수를 낮추어도 실내열교환기의 온도(Tp)가 트립온도까지 상승하게 된다.
이에, 본 발명에서는 난방 과부하 조건이 감지되면 압축기(13)의 최대주파수를 일정시간(10분) 동안 소정주파수(55Hz)로 제한하여 안정적인 온도상승을 유도하도록 도 4에 도시한 바와같이, 제어한다.
도 4는 본 발명에 의한 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어동작순서를 도시한 플로우챠트로서, 도 4에서 S는 스텝(STEP)을 표시한다.
먼저, 스텝S1에서 제어수단(7)은 공기조화기가 운전 온인가를 판별하여, 운전 온이 아니면(NO일 경우) 공기조화기를 운전대기상태로 유지하면서 운전 온이 될 때까지 스텝S1이하의 동작을 반복수행한다.
상기 스텝S1에서의 판별결과, 운전 온이면(YES일 경우) 스텝S2로 나아가서 키조작수단(17)에 의해 사용자가 입력한 운전모드가 난방모드인가를 판별하여, 난방모드가 아니면(NO일 경우) 난방모드가 입력될 때까지 스텝S2이하의 동작을 반복수행한다.
상기 스텝S2에서의 판별결과, 난방모드이면(YES일 경우) 스텝S3으로 나아가서 제어수단(7)은 온도감지수단(15)으로부터 입력되는 실내온도와 실외온도의 아날로그 데이터를 디지털로 변환하여 실내온도와 실외온도가 난방 과부하 조건(실내 25℃, 실외 20℃ 이상)인가를 판별한다.
상기 스텝S3에서의 판별결과, 난방 과부하 조건이 아니면(NO일 경우) 스텝S31로 나아가서 제어수단(7)은 실내열교환기의 온도(Tp) 변화에 따라 도 5에 도시한 바와같이, 압축기(13)의 운전주파수를 가변제어하면서 상기 스텝S3으로 복귀하여 스텝S3이하의 동작을 반복수행한다.
한편, 상기 스텝S3에서의 판별결과, 난방 과부하 조건이면(YES일 경우) 스텝S4로 나아가서 제어수단(7)은 압축기(13)의 최대주파수가 55Hz로 설정되어 있는가를 판별한다.
상기 스텝S4에서의 판별결과, 최대주파수가 55Hz로 설정되어 있지 않으면(NO일 경우) 스텝S5로 나아가서 제어수단(7)은 난방 과부하 조건시 실내열교환기의 안정적인 온도상승을 위해 압축기(13)의 최대주파수를 도 5에 도시한 바와같이, 55Hz로 설정하면서 10분 카운터를 시작한다.
이어서, 스텝S6에서 제어수단(7)은 압축기(13)의 최대주파수를 55Hz로 제한한 시간이 10분 경과하였는지를 판별하여, 10분 경과가 아니면(NO일 경우) 스텝S61로 나아가서 제어수단(7)은 시간을 증가시키면서 리턴한다.
상기 스텝S6에서의 판별결과, 10분 경과하면(YES일 경우) 스텝S7로 나아가서 제어수단(7)은 실내열교환기 온도(Tp)가 안정적으로 상승하였다고 판단하여 제한 최대주파수(55Hz)의 설정을 해제하면서 리턴한다.
한편, 상기 스텝S4에서의 판별결과, 최대주파수가 55Hz로 설정되어 있으면(YES일 경우) 상기 스텝S6으로 나아가서 스텝S6이하의 동작을 반복수행한다.
상기와 같이, 난방 과부하 조건이 발생하면 도 5에 도시한 바와같이, 압축기(13)의 최대주파수를 일정시간(10분) 동안 소정주파수(55Hz)로 제한하여 실내열교환기의 안정적인 온도상승을 유도할 수 있다.
상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법에 의하면, 난방 과부하 조건이 감지되면 압축기의 최대주파수를 일정시간동안 소정주파수(55Hz)로 제한하여 실내열교환기의 온도를 안정되게 상승시키므로 트립발생을 방지하고, 압축기 압력을 최대 신뢰성보장압력 이하로 유지하여 압축기의 신뢰성을 높인다는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 실내열교환기의 온도변화에 따라 압축기의 운전주파수를 가변제어하여 난방운전을 행하는 공기조화기의 제어방법에 있어서,
    실내온도 및 실외온도를 감지하여 난방 과부하 조건인가를 판별하는 과부하조건판별단계와,
    상기 과부하조건판별단계에서 난방 과부하 조건이면 상기 압축기의 최대주파수를 소정주파수로 제한하는 최대주파수제한단계와,
    상기 최대주파수제한단계에서 압축기의 최대주파수를 소정주파수로 제한한 시간이 일정시간을 경과하였는지를 판별하는 시간판별단계와,
    상기 시간판별단계에서 일정시간을 경과하면 소정주파수로 제한된 압축기의 최대주파수 설정을 해제하는 최대주파수해제단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 과부하조건판별단계에서 난방 과부하 조건이 아니면 실내열교환기의 온도변화에 따라 압축기의 운전주파수를 가변제어하는 주파수가변단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정주파수는 50~60Hz 범위인 것을 특징으로 하는 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 일정시간은 5~15분 사이인 것을 특징으로 하는 인버터 공기조화기의 난방 과부하 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101133617B1 (ko) * 2005-01-12 2012-04-10 엘지전자 주식회사 인버터 공기조화기 및 그 제어방법
CN107314510A (zh) * 2017-08-21 2017-11-03 广东美的制冷设备有限公司 变频压缩机的频率调节方法、装置及计算机可读存储介质
CN115751600A (zh) * 2022-11-25 2023-03-07 青岛海尔空调器有限总公司 空调器的控制方法、装置与空调器

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