KR20010036765A - 공기조화기의 압축기 캐리어주파수 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 운전주파수를 몇단계로 설정하고 이에 따라 캐리어주파수를 변경하여 압축기를 구동시키는 공기조화기의 압축기 캐리어주파수 제어방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 공기조화기 운전시 압축기의 운전주파수를 판단하는 단계와, 상기 운전주파수에 따라 각각의 캐리어주파수를 설정하는 단계와, 상기 캐리어주파수에 따라 각각 설정된 주파수/전압 특성으로 압축기를 구동시키는 단계를 포함하여 구성된다. 따라서, 공기조화기는 소음과 진동이 감소되고, 과도한 파워 스위칭동작이 감소되므로 신뢰성있는 동작을 하게 된다.

Description

공기조화기의 압축기 캐리어주파수 제어방법{carrier frequency control method of air-conditioner}

본 발명은 압축기의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기의 운전주파수를 몇단계로 설정하고 이에 따라 캐리어주파수를 변경하여 압축기를 구동시키는 공기조화기의 압축기 캐리어주파수 제어방법에 관한 것이다.

공기조화기가 실용화된 것은 30여년 전부터로 실용화 초기에는 룸쿨러(ROOM COOLER)라는 명칭으로 사용되었고, 기능도 냉방전용이었다. 이후, 1970년경부터 냉난방용(HEAT PUMP식)의 공기조화기가 개발되었고, 현재에는 공기조화기(AIRCONDITION)라는 명칭이 정착되면서 냉방, 난방, 습도조절, 공기청정의 기능을 통해 실내의 공기조건을 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하는 역할을 하고 있다.

그러면 이하 첨부한 도면을 참조하여 종래 공기조화기의 운전제어방법에 대해 설명한다.

도 1은 공기조화기의 개략적인 구성도이다.

도 1에서 보는 바와 같이 일반적으로 공기조화기는 냉반운전모드 설정시 실내측에 차가운 바람을 토출하는 열교환기(10)를 장착하고 있는 실내기(50)를 포함하여 구성된다. 또한, 공기조화기는 고온고압의 냉매를 발생시키는 압축기(20)와, 상기 압축기(20)로부터 발생된 냉매를 순환시켜 따뜻한 바람을 외부로 토출시키는 열교환기(30)로 구성된 실외기(60)를 포함하며, 상기 실내기(50)와 실외기(60) 사이에는 냉매가 순환되는 배관(40)이 연결된다.

그리고, 상기 실내기(50)와 실외기(60)에는 각 구성을 제어하기 위한 마이크로컴퓨터(도시되지 않음)가 내장되며, 상기 마이크로컴퓨터는 또한 실내기(50)와 실외기(60) 서로 간의 제어를 위해 필요한 데이터를 송수신한다. 또한, 공기조화기의 운전상태를 감지하기 위해 실내기(50)와 실내기(60)에는 여러 감지수단(도시되지 않음)이 장착된다.

그러면 상기 구성을 가지는 공기조화기의 동작을 간단히 살펴본다.

우선, 사용자가 실내기(50)에 구비된 키입력수단(도시되지 않음)을 이용하여 온도를 설정하면, 설정된 온도는 실내기(50)의 마이크로컴퓨터에서 인식된다. 그러면, 상기 마이크로컴퓨터는 설정된 온도를 통신수단(도시되지 않음)을 통해 실외기(60)측으로 전송하고 실외기(60)의 마이크로컴퓨터는 설정온도를 입력하여 압축기(20)를 구동시키는 제어를 수행한다. 이후, 실내온도가 설정온도에 도달했다는 실내기(50)측의 신호를 받게 되면, 실외기(60)의 마이크로컴퓨터는 압축기(20)의 운전을 정지하는 신호를 출력한다. 따라서, 압축기(20)가 구동을 정지하므로 공기조화기는 운전을 정지한다.

상기와 같이 동작하는 종래 공기조화기는 압축기의 운전주파수와 무관하게 일정한 캐리어주기를 가진다. 그리고, 이것으로 운전주파수를 샘플링하여 상기 샘플링 지점에서 압축기에 공급되는 전원이 스위칭되고, 상기 스위칭에 따라 신호가 압축기에 입력되어 압축기의 운전을 제어하였다. 상기 캐리어주기는 운전주파수를 샘플링하여 그에 따라 압축기의 구동전력을 공급하는 역할을 한다.

따라서, 운전주파수가 높으면 일정한 캐리어주기에 의해 촘촘히 샘플링되는 되어 압축기는 잦은 스위칭동작을 하게 되고 이에 의해 압축기에는 많은 양의 전력이 입력되어 강하게 구동된다. 반면에 운전주파수가 낮으면 듬성듬성 샘플링되고, 스위칭동작은 긴 간격을 두고 이루어진다. 따라서 스위칭동작에 따라 출력되는 신호는 원래 신호와 많은 차이를 보이고, 또한 잡음 등의 영향에 민감하게 된다. 즉, 원래 신호특성이 잘보존되지 않는다. 또한, 압축기에는 적은 양의 전원이 공급되고, 이에 의해 압축기는 약하게 구동된다.

그러면 도 2의 파형도를 참조하여 캐리어주기에 따른 신호의 샘플링특성에 대해 살펴본다.

우선 도 2 (A)는 낮은 캐리어주파수로 즉, 캐리어주기를 크게하여 신호를 샘플링하는 경우이다. 도시된 바와 같이 캐리어 주파수가 작은 경우 신호는 듬성듬성 샘플링된다. 이로써, 신호를 스위칭하는 간격이 넓어 원래 신호파형을 얻기 힘들고, 또한 잡음 등에도 영향을 많이 받는다.

반면 도 2 (B)는 높은 캐리어주기로 신호를 샘플링한 것이다. 이때 신호는 촘촘히 샘플링되어 이에 의해 신호는 원래 파형에 근접한 매우 좋은 출력을 얻게 된다. 그러나, 이때는 샘플링주기가 너무 짧고 이에 의해 신호를 스위칭하는 동작이 너무 빠르게 된다.

상기 도 2는 캐리어의 주기가 일정하다고 하면 (A)는 운전주파수가 낮은 경우이고, (B)는 운전주파수가 높은 경우에 해당된다. 따라서, 이것을 공기조화기에 적용하면, 우선 압축기의 운전주파수가 저주파대역인 경우, 신호는 드문드문 샘플링되어 원래 신호파형이 잘보존되지 않는다. 즉, 상기 스위칭동작에 의해 생성되는 신호는 잡음에 민감하고, 또한, 찌그러짐 정도가 커지게 되어 이때 공기조화기는 소음과 진동이 커지게 되는 단점이 있다.

반면에 압축기의 운전주파수가 고주파대역인 경우, 일정 캐리어주기로 운전주파수를 샘플링하면 신호는 너무 촘촘하게 샘플링된다. 즉, 너무 많은 신호를 스위칭함에 따라 원래 파형에 근접한 신호를 생성하게 된다. 그러나 너무 잦은 스위칭동작으로 인해 공기조화기의 내부에는 많은 열이 발생되고, 이에 의해 방열판의 크기가 커지는 문제가 있었다. 즉, 신호가 너무 촘촘히 샘플링되므로 이에 의해 스위칭소자는 빨리 온/온프 동작을 반복한다. 따라서, 과다 스위칭손실이 증가되고, 파워소자도 불안정하게 되어 결과적으로 공기조화기의 신뢰성이 감소되는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 압축기의 운전주파수에 따라 캐리어주파수가 변경될 수 있는 공기조화기의 압축기 캐리어주파수 제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 공기조화기의 개략 구성도,

도 2는 캐리어주기에 따른 신호 파형도,

도 3은 실외기의 개략 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 압축기의 캐리어주파수 제어방법에 대한 동작흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10,30 : 열교환기 20,130 : 압축기

40 : 배관 50 : 실내기

60 : 실외기 100 : 마이크로컴퓨터

110 : 압축기 구동 제어부 120 : 압축기 구동부

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기 캐리어주파수 제어방법은 공기조화기 운전시 압축기의 운전주파수를 판단하는 단계와, 상기 운전주파수에 따라 각각의 캐리어주파수를 설정하는 단계와, 상기 캐리어주파수에 따라 각각 설정된 주파수/전압 특성으로 압축기를 구동시키는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명은 압축기의 운전주파수를 몇 단계로 분류하여 그에 따른 캐리어주파수의 주기를 다르게 설정한다. 즉, 본 발명은 공기조화기 운전시 압축기의 운전주파수를 감지하여 상기 운전주파수에 따라 다르게 설정된 캐리어주파수로 상기 운전주파수를 샘플링한다. 즉, 이렇게 하여 샘플링된 신호에 따라 압축기는 구동을 하게 된다.

여기서 압축기의 운전주파수와 캐리어주파수는 서로 반비례 관계를 가진다. 즉, 압축기의 운전주파수가 낮으면 높은 캐리어주파수가 설정되고, 압축기의 운전주파수가 높으면 캐리어주파수는 낮게 설정된다. 따라서, 운전주파수가 저주파영역일 경우 전류파형에 잡음이 많이 포함되어 찌그러지므로 인해 공기조화기 운전시 소음과 진동이 커지는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 운전주파수가 고주파영역인 경우 듬성듬성 샘플링함으로써 불필요한 소자의 구동을 방지할 수 있다.

그리고 상기 압축기의 운전주파수에 따라 다르게 설정되는 캐리어주파수는 그에 따른 주파수/전압 특성을 가지며, 이후 상기 특성을 이용하여 공기조화기를 운전시킨다. 여기서 상기 주파수/전압 특성 데이터는 각각의 캐리어 주파수에 따라 다르게 설정되어 마이크로컴퓨터의 메모리에 저장된다.

즉, 본 발명은 캐리어주파수 주기변경 루틴을 구비하고 각각의 캐리어 주파수에 대응되는 주파수/전압 테이블을 구비하여 각각의 운전주파수에 따라 캐리어 주기를 변경하므로써 공기조화기의 운전을 제어한다.

그러면, 이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 압축기의 캐리어주파수 제어방법에 대해 설명한다.

도 3은 실외기의 개략 구성도로 상기 도면을 참조하여 본 발명에 따른 압축기의 캐리어 주파수 제어방법에 대해 간단히 설명하기로 한다.

실외기는 공기조화기 운전시 실내온도를 설정온도에 도달하도록 구동되는 압축기(130)와, 설정온도를 인식하여 압축기(130)를 구동시키는 신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(100)와, 상기 신호를 입력하여 압축기(130) 구동에 적절한 데이터를 생성하는 압축기 구동 제어부(110)와; 상기 데이터를 입력하여 압축기(130)에 전원을 공급하는 압축기 구동부(120)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 압축기 구동부(120)는 다수의 파워소자(도시되지 않음)를 포함하여 구성되며, 상기 파워소자는 주파수가 높을수록 강하게 구동된다.

다음 상기 구성의 동작을 설명한다.

공기조화기가 운전을 시작하면 마이크로컴퓨터(100)는 설정온도를 인식하여 실내온도가 설정온도에 도달하도록 압축기(130)의 구동을 제어하기 위한 신호를 출력한다. 압축기(130)의 구동을 제어하기 위한 상기 마이크로컴퓨터(100)의 신호는 우선 압축기 구동 제어부(110)에 입력된다. 상기 신호를 입력한 압축기 구동 제어부(110)는 이에 따라 압축기 구동부(120) 내의 파워 소자들의 출력을 조절한다.

즉, 상기 마이크로컴퓨터(100)가 압축기(130)를 강하게 구동하기 위한 신호를 출력하면 상기 압축기 구동 제어부(110)는 높은 운전주파수를 이용하여 파워소자를 구동시킨다. 그리고, 반대의 경우 압축기 구동 제어부(110)는 낮은 운전주파수로 파워소자를 구동시킨다.

이때 본 발명에서는 상기 파워소자에 입력되는 운전주파수에 따라 상기 파워소자의 구동을 제어하는 캐리어주파수를 다르게 설정한다. 즉, 파워소자에 높은 운전주파수가 입력되는 경우 이때 캐리어 주파수는 낮게 설정되고, 낮은 운전주파수가 입력되는 경우 캐리어 주파수는 높게 설정된다.

이렇게 하여 각 운전주파수에 따라 캐리어주파수는 다르게 설정되고, 압축기(130)는 상기 캐리어주파수에 따른 주파수/전압 특성으로 구동된다.

그러면 다음으로 도 4의 동작흐름도를 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

공기조화기가 운전되면 압축기(130)는 공기조화기의 설정상태 등의 여러 조건을 고려하여 구동된다. 이를 위해 우선 압축기(130)의 운전주파수를 몇단계로 나누고 그에 따라 캐리어의 주파수를 다르게 설정하여 운전주파수를 샘플링한다. 그리고 이후 각 캐리어주파수에 따른 마이크로컴퓨터(100)에 메모리되어 있는 주파수/전압 특성데이터를 읽어 압축기(130)를 상기 특성에 따라 구동시킨다.

즉, 공기조화기가 운전되면 우선 압축기(130)의 운전주파수를 판단한다. 이때 상기 압축기(130)가 40Hz보다 작은 운전주파수로 구동되는 경우 캐리어주파수를 25kHz로 설정한다(제215단계). 그러면 상기 25kHz는 그에 해당하는 압축기(130)의 주파수/전압특성이 마이크로컴퓨터(100)에 메모리되어 있다. 즉, 상기 마이크로컴퓨터(100)에 메모리되어 있는 25kHz에 대한 주파수/전압 특성을 읽어 다음 동작을 한다(제217단계).

상기 압축기(130)의 운전주파수가 40Hz이상인 경우 이것은 다시 65Hz보다 작은지 판단한다(제220단계). 이에 의해 운전주파수가 상기 범위이내 이면 이때의 캐리어주파수는 15kHz로 설정된다(제225단계). 또한 상기 15kHz 캐리어주파수에 대한 주파수/전압 특성은 마이크로컴퓨터(100)에 메모리되어 있으므로 상기 메모리된 값을 읽어(제227단계) 이에 따라 압축기(130)를 구동시킨다.

운전주파수가 65Hz 이상인 경우 다시 85Hz이내 인지 판단한다(제230단계). 이렇게 하여 상기 압축기(130)의 운전주파수가 65Hz에서 85Hz 사이에 존재하는 경우 캐리어 주파수는 8kHz로 설정된다(제235단계). 그리고 또한 이에 해당되는 주파수/전압 특성을 마이크로컴퓨터(100)에서 읽어(제237단계) 이에 따라 이후 동작을 한다.

마지막으로 운전주파수가 85Hz이상이면 캐리어주파수로 4kHz로 설정하고 이에 따른 주파수/전압 특성을 읽어(제247단계) 이에 따라 이후 동작을 한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기 제어방법은 압축기의 운전주파수에 따라 샘플링주기를 다르게 설정한다. 즉, 압축기의 운전주파수를 몇단계로 구분하고 상기 단계에 따라 캐리어주기를 다르게 설정한다. 즉, 운전주파수가 고주파대역인 경우, 캐리어주기를 높게 설정하여 신호를 샘플링하고, 저주파대역인 경우, 캐리어 주기를 낮게 설정하여 신호를 샘플링한다.

이렇게 하여 운전주파수에 따른 캐리어주기가 설정되면, 캐리어주기에 따라 다르게 설정된 주파수/전압 특성으로 이후 공기조화기는 운전된다.

상기와 같이 동작하는 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기 캐리어주파수 제어방법은 압축기의 운전주파수에 따라 캐리어주파수를 다르게 설정한다. 따라서, 운전주파수가 저주파 대역인 경우 캐리어주파수가 높게 설정되어 공기조화기는 소음과 진동이 감소되는 효과가 있다. 또한 본 발명은 운전주파수가 고주파인 경우 불필요한 파워 스위칭동작으로 인해 공기조화기가 불안정성하게 운전되는 문제를 해결할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 공기조화기 운전시 압축기의 운전주파수를 판단하는 단계와;

   상기 운전주파수에 따라 각각의 캐리어주파수를 설정하는 단계와;

   상기 캐리어주파수에 따라 각각 설정된 주파수/전압 특성으로 압축기를 구동시키는 단계를 포함하여 구비되는 공기조화기의 압축기 캐리어주파수 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서:

   상기 압축기의 운전주파수와 캐리어주파수는 반비례관계인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 캐리어주파수 제어방법.