KR20020004100A

KR20020004100A - 압축기의 시동전류 제어장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20020004100A
Application number: KR1020000037565A
Authority: KR
Inventors: 노경열; 이감규
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-07-01
Filing date: 2000-07-01
Publication date: 2002-01-16
Also published as: KR100371340B1

Abstract

본 발명은 에어컨이나 냉장고에 적용되는 압축기의 시동을 위한 압축기의 시동전류 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서,

압축기를 구동시키기 위해 외부에서 전달되는 구동전압의 상태에 따라 압축기의 구속 여부를 미리 판단 후에 압축기 시동을 위해 위상 제어되어 압축기로 공급되는 시동전류가 과도한 상태인지를 판단하여 이를 LED 점멸로 사용자에게 알려줌으로써 과도 전류 공급시 전원이 차단되도록 경고 표시를 하고 사용자가 요구하는 수준보다 높은 전원 인가시 서비스 호출을 할 수 있도록 알려줄 수 있어 압축기가 적용된 제품 사용시 전력 공급이 안정화되도록 하여 기타 전자제품이나 이웃집의 전력 상태에 악영향을 미치는 것을 사전에 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

압축기의 시동전류 제어장치 및 그 제어방법{Apparatus and the method for start-current controlling of compressor}

본 발명은 에어컨이나 냉장고에 적용되는 압축기의 시동을 위한 압축기의 시동전류 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 압축기를 구동시키기 위해 외부에서 전달되는 구동전압의 상태에 따라 압축기의 구속 여부를 미리 판단 후에 압축기 시동을 위해 위상 제어되어 압축기로 공급되는 시동전류가 과도한 상태인지를 판단하여 이를 LED 점멸로 사용자에게 알려주는 압축기의 시동전류 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

종래 기술에 의한 압축기의 제어회로가 도 1에 도시되어 있는데 이를 참고하여 압축기 제어회로를 살펴보면 다음과 같다.

외부에서 시스템 구동 전원의 인가 여부에 따라 시스템에 전원을 공급하는 전원단자(1)와, 압축기 제어신호에 따라 온/오프 동작을 수행하는 제1 계전기(2)와, 상기 제1 계전기(2)의 온 동작에 의해 전원단자(1)를 통해 공급되는 전원의 무효 전력을 흡수하고 압축기를 구동시키기 위한 압축기(M)의 주권선(C1)에 전원을 전달하는 리액터(Reactor)(3)와, 상기 리액터(3)의 전압을 감시하기 위해 설치되는 제2 계전기(4)와, 상기 제2 계전기(4)에 의해 개방/폐쇄 동작되도록 상기 리액터(3)와 병렬 결합되는 제1 접점부(4a)와,

상기 리액터(3)와 병렬 결합되는 운전용 캐패시터(5)와, 상기 운전용 캐패시터(5)와 병렬 결합되는 시동용 캐패시터(6)와, 시동시 전압을 감시하기 위해 설치되는 제3 계전기(7)와, 상기 제3 계전기(7)에 의해 개방/폐쇄 동작되도록 제2 계전기(4) 선단에 설치되는 제2 접점부(7a) 및, 시동용 캐패시터(6) 후단에 설치되는제3 접점부(7b)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 압축기 제어회로의 동작은, 압축기 제어신호가 인가되면 제1 계전기(2)가 온 동작되면서 리액터(3)를 통해 압축기(M)의 주권선(C1)에 전원이 공급되게 된다. 이때, 상기 주권선(C1)에 공급되는 전원은 리액터(3)에 의해 무효 전력이 제거되게 된다.

한편, 상기 압축기(M)의 보조권선(C2)에는 운전용 캐패시터(5)를 통해 전원이 공급되는 경로, 시동용 캐패시터(6)를 통해 제3 접점부(7b)를 거쳐 전원이 공급되는 경로의 병렬회로 구조를 통해 전원이 공급되게 된다.

그런데, 도 1에 도시된 시동 제어회로(A)의 동작을 자세히 살펴보면, 시동 초기 순간에는 압축기(M)가 회전하지 않으므로 제3 계전기(7)에 걸리는 전압이 낮아 제3 계전기(7)가 작동되지 않게 되고, 압축기(M)가 회전하면서 제3 계전기(7)에 걸리는 전압이 상승되어 압축기(M)의 회전수가 일정 이상이 되면 제3 계전기(7)가 작동되고 그에 따라 제2 접점부(7a)는 폐쇄 동작, 제3 접점부(7b)는 개방 동작되게 된다.

따라서, 상기 제2 접점부(7a)의 폐쇄 동작으로 제2 계전기(4)가 작동되므로 제1 접점부(4a)가 폐쇄 동작되어 리액터(3)는 단락되고, 상기 제3 접점부(7b)의 개방 동작으로 시동용 캐패시터(6)는 회로와 분리되게 된다. 즉, 시동 순간에는 상기 리액터(3)가 압축기(M)와 직렬로 연결되어 있어 과다한 전류를 제한하게 되며, 상기 시동용 캐패시터(6)는 시동 순간에 용량을 크게 하여 시동 특성이 향상되도록하는 기능을 수행하게 된다.

그러나, 종래 경우에는 상기 시동 제어회로(A)의 불량이 빈번히 발생하며, 압축기 제어회로의 설계시 비용이 많이 소비된다는 문제점이 있다. 또한, 시동시 압축기(M)의 회전에 따른 전압 상승에 의해 시동 제어를 완료하게 됨으로써 시동 전류의 제한이 정확하게 이루어지지 않거나 시동 특성이 크게 향상되지 않는다는 문제점이 있다.

또한, 종래 경우에 압축기의 초기 시동시 보조권선(C2)의 운전을 위해 제2 계전기(4)가 온 동작시 운전용 캐패시터(5)에 충전된 전하가 시동용 캐패시터(6)로 방전하는 과정에서 순간적인 방전에 의해 제2 계전기(4)가 융착되기도 하는데, 이는 시동용 캐패시터(6)의 충전된 전류와 함께 운전용 캐패시터(5)에 충전된 전류가 보조권선(C2)으로 흐르게 되므로 그로 인한 고전류가 상기 제2 계전기(4)를 융착시키고 손상되는 문제점도 있다.

한편, 압축기 시동시 과도 전류가 발생하게 되면 차단기가 작동하고, 주변 기기에 악영향을 미치게 되고 이를 원상태로 복귀시키는 데에 불편함이 수반된다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 압축기를 구동시키기 위해 외부에서 전달되는 구동전압의 상태에 따라 압축기의 구속 여부를 미리 판단 후에 압축기 시동을 위해 위상 제어되어 압축기로공급되는 시동전류가 과도한 상태인지를 판단하여 이를 LED 점멸로 사용자에게 알려줌으로써 압축기가 적용된 제품 사용시 전력 공급이 안정화되도록 하여 기타 전자제품이나 이웃집의 전력 상태에 악영향을 미치는 것을 사전에 방지할 수 있는 압축기의 시동전류 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 압축기의 제어회로의 구성이 도시된 회로도이고,

도 2는 본 발명에 따른 압축기의 시동전류 제어장치의 구성이 도시된 도면이며,

도 3은 본 발명에 따른 압축기의 시동전류 제어방법이 도시된 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

21 : 전원부 23 : 주제어부

25 : 압축기 구동부 31 : 전류제한부

32 : 전류감지부 33 : 마이컴

34 : 표시부 35 : 시동지원부

36 : 운전지원부 37, 38 : 제1 및 제2 릴레이

40 : 압축기

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 압축기의 시동전류 제어장치의 특징에 따르면, 시스템으로 구동전압을 공급하는 전원부와; 상기 압축기 시동을 위해 압축기의 주권선에 일정 시간 동안 위상 제어된 시동전류를 전달하는 전류제한부와; 상기 전류제한부에 의한 시동전류를 감지하여 시동전류 감지신호를 생성 출력시키는 전류감지부와; 상기 전원부의 구동전압을 기준으로 전류제한부의 위상 제어값을 산출하여 위상 제어 시점을 결정하면서 압축기의 시동/운전 전류 제한에 대한 제어 기능을 수행하는 동시에 상기 전류감지부의 시동전류 감지신호가 허용전압 범위에서 벗어난 정도를 산출하여 그에 대한 표시제어신호를 생성 출력시키는 마이컴과; 상기 마이컴의 표시제어신호를 전달받아 현재 시동전류 상태를 사용자에게 표시하는 표시부와; 상기 마이컴의 시동 전류 제어에 따라 압축기 초기 시동시 압축기의 보조권선에 시동토크를 높이기 위해 일정 시간 동안 시동용량을 제공하는 시동지원부와; 상기 마이컴의 운전 전류 제어에 따라 초기 시동후 압축기의 보조권선에 필요한 운전 용량을 제공하는 운전지원부와; 상기 마이컴의 제어에 따라 전류제한부나 시동지원부와 압축기 사이의 연결 상태를 결정하여 전류나 용량 제공을위한 스위칭 기능을 수행하는 스위칭부를 포함하여 구성된다.

한편, 본 발명에 의한 압축기의 시동전류 제어방법의 특징에 따르면, 압축기를 구동시키기 위한 구동전압이 시스템으로 공급되면 압축기 구동신호가 생성 출력되면서 상기 구동전압에 따른 위상 제어값이 산출되어 압축기로 공급되는 시동전류가 위상 제어되는 제1 단계와; 상기 제1 단계에 의해 위상 제어되는 시동전류를 감지하여 그 시동전류가 허용전압 범위에서 벗어난 정도를 검출하고 그 검출 결과를 사용자에게 알려줌으로써 현재 압축기로 공급되는 시동전류가 안정/불안정 상태인지를 판단하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 판단 결과가 안정 상태인 경우에 압축기 운전시 필요한 용량을 제공하면서 압축기 정지신호에 의해 압축기 구동을 완료하는 제3 단계, 및 상기 제2 단계의 판단 결과가 불안정 상태인 경우에 전압 조절을 수행하는 제4 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 압축기의 시동전류 제어장치의 구성이 도시된 블록도로서 이를 참고하면 본 발명은, 시스템 구동을 위한 전원을 공급하는 전원부(21)와, 시스템 구동을 위한 각 요소들을 제어하면서 압축기(40)의 구동 여부를 결정하는 주제어부(23)와, 상기 주제어부(23)의 제어에 따라 압축기 구동/정지신호를 생성 출력시키는 압축기 구동부(25), 상기 압축기 시동을 위해 압축기의 주권선에 일정 시간 동안 위상 제어된 시동전류를 전달하는 전류제한부(31)와, 상기 전류제한부(31)에 의한 시동전류를 감지하여 시동전류 감지신호를 생성 출력시키는 전류감지부(32)와, 상기 압축기 구동부(25)의 온 구동신호에 따라 위상 제어 시점을 결정하면서 압축기(40)의 시동/운전 전류 제한에 대한 제반 제어 기능을 수행하는 동시에 상기 전류감지부(32)의 시동전류 감지신호가 표준 규격치에서 벗어난 정도를 산출하여 표시제어신호를 생성 출력시키는 마이컴(33)과, 상기 마이컴(33)의 표시제어신호를 전달받아 현재 시동전류 상태를 사용자에게 표시하는 표시부(34)와, 상기 마이컴(33)의 제어에 따라 압축기(40)로 시동 용량을 제공하는 시동지원부(35) 및 운전 용량을 제공하는 운전지원부(36), 상기 마이컴(33)에 의해 상기 위상 제어 시점이나 시동지원부(35)와 운전지원부(36)의 각 용량 제공 시점이 결정되도록 스위칭 기능을 수행하는 스위칭부로서 제1 및 제2 릴레이(37, 38)로 구성된다.

여기서, 상기 압축기 구동부(25)는 압축기 구동 릴레이이고, 전류제한부(31)는 트라이액이며, 전류감지부(32)는 저항이고, 표시부(34)는 LED이다.

또한, 상기 마이컴(33)은 상기 압축기 구동부(25)의 온 구동신호에 따라 전원부(21)의 구동전압을 기준으로 전류제한부(31)의 위상 제어값을 산출하여 위상 제어 시점을 결정하면서 압축기(40)의 시동/운전 전류 제한에 대한 제반 제어 기능을 수행하는 동시에 상기 전류감지부(32)의 시동전류 감지신호가 표준 규격치에서 벗어난 정도를 산출하여 그에 대한 표시제어신호를 생성하여 표시부(34)에 출력시키게 된다.

이때, 상기 마이컴(33)의 표시제어신호는 구동전압이 각 나라별 표준 규격치 범위(예를 들어 우리나라는 220V±15%이다.) 이하인지를 비교하여 그 비교결과가 '예'인 경우에 시동전류가 제1 과도전류(I1) 이상이면 표시부(34)의 점멸을 지시하고, 상기 시동전류가 제1 과도전류 미만이면서 제2 과도전류(I2) 이상이면 표시부(34)의 점등을 지시하게 된다. 그리고, 상기 표시제어신호는 구동전압과 허용전압 범위와의 비교결과가 '아니오'인 경우에 시동전류가 제2 과도전류 이상이면 표시부(34)의 점등을 지시하고, 상기 시동전류가 제2 과도전류 미만이면 표시부(34)가 무표시되도록 한다.

따라서, 사용자는 상기 표시부(34)의 반응을 보고 표시부(34)가 점멸된 경우에 전원 차단이 필요함을 인지하고, 상기 표시부(34)가 점등된 경우에 사용자가 요구하는 수준보다 현재 초과된 전원이 인가되는 상태임을 인지하고, 상기 표시부(34)가 무표시된 경우에는 현재 압축기(40)로 정상 상태의 전원이 인가되고 있음을 인지하게 된다.

상기 전류제한부(31)는 상기 마이컴(33)의 위상 제어에 따라 온/오프 동작되어 과전류를 방지하면서 압축기(40)의 주권선(41)에 일정 시간 동안 위상 제어된 시동전류를 전달하게 된다.

또한, 상기 시동지원부(35)는 시동 캐패시터로 상기 마이컴(33)의 시동 전류 제어에 따라 압축기(40) 초기 시동시 압축기(40)의 보조권선(42)에 시동토크를 높이기 위해 일정 시간 동안 시동용량을 제공하게 되고, 상기 운전지원부(36)는 운전 캐패시터로 상기 마이컴(33)의 운전 전류 제어에 따라 압축기(40) 시동후 압축기(40)의 보조권선(42)에 필요한 운전 용량을 제공하게 된다.

상기 제1 릴레이(37)는 압축기 초기 시동시 전류제한부(31)가 압축기(40)의주권선(41)로 공급되는 시동전류에 대한 위상 제어 기능을 수행한 후에 접점되어 위상 제어 기능이 완료되도록 한다. 그리고, 제2 릴레이(38)는 초기 시동시 접점되어 시동지원부(35)가 압축기(40)의 보조권선(42)으로 시동용량을 제공하도록 한 후에 압축기(40) 시동이 완료되면 접점 분리되어 운전지원부(36)를 통해 운전용량이 제공되도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 도 3에 도시된 압축기 시동전류 제어방법의 순서도를 참고하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제1 단계에서는 초기 전원이 인가시 초기화 기능이 수행되어 주제어부(23)와 마이컴(33)이 초기화되고(S1 참조), 제2 단계에서는 전원부(21)를 통해 구동전압 인가에 따라 주제어부(23)에 의해 압축기 구동부(25)에서 압축기 구동신호를 생성 출력시키게 된다.(S2 참조)

그러면, 제3 단계에서는 마이컴(33)에서 구동전압에 대한 전압값, 주파수를 감지하여 상기 구동전압에 따라 위상 제어값을 산출함으로써 저전압일 경우에 전류제한부(31)의 온 시간을 더 길게 하여 저전압에서도 압축기(40)의 시동이 잘되도록 하고, 과전압에서는 전류제한부(31)의 온 시간을 저전압보다 짧게 하여 압축기(40)에 과도한 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있도록 한다.(S3 참조)

다음, 제4 단계에서는 초기 시동시 상기 전류제한부(31)가 온 동작되어 제3 단계(S3)에서 산출된 위상 제어값에 따라 위상 제어되면서 상기 압축기(40)의 주권선(41)으로 공급되는 시동전류를 발생하게 된다.(S4 참조) 그리고, 제5 단계에서는 상기 전류제한부(31)와 압축기(40)의 주권선(41) 사이에 설치되어 있는전류감지부(32)가 시동전류를 감지하여 마이컴(33)에 전달하게 된다.(S5 참조)

이때, 제6 단계에서는 상기 마이컴(33)이 구동전압이 표준 규격치 이하인지를 판단하게 된다.(S6 참조) 상기 제6 단계(S6)의 판단 결과가 '예'인 경우에 제7 단계에서는 압축기(40)가 구속된 상태가 되어 상기 전류감지부(32)에서 감지된 시동전류가 제1 과도전류(I1) 이상인지를 판단하고(S7 참조), 상기 제7 단계(S7)의 판단 결과가 '예'이면 제8 단계에서 표시부(34)를 점멸시켜 사용자게 경고 표시를 하게 된다.(S8 참조)

한편, 상기 제6 및 제7 단계(S6)의 판단 결과가 '아니오'인 경우에는 제9 단계에서 상기 시동전류가 제2 과도전류(I2) 이상인지를 판단하고(S9 참조), 상기 제9 단계(S9)의 판단 결과가 '예'인 경우에 제10 단계에서는 표시부(34)를 점등시켜 사용자가 서비스 호출을 할 수 있도록 알려주게 된다.(S10 참조)

그런데, 상기 제9 단계(S9)의 판단 결과가 '아니오'인 경우에 제11 단계에서는 표시부(34)가 반응없이 무표시되고, 제12 단계에서는 시동전류가 과도한 전류 상태가 아니라 정상 상태임을 인지하고 압축기(40)가 정상 구동되도록 시동/운전 용량을 적절히 제공하면서 압축기 정지신호가 전달되면 압축기(40)를 정지시키게 된다.(S11 및 S12 참조)

따라서, 본 발명은 전력 공급이 불안정한 상태인 나라에서 에어컨이나 냉장고 사용시 구동전압이 너무 낮은 상태에서 압축기(40)가 구속되어 압축기(40) 시동을 위한 시동전류가 I1과 같이 과도한 전류가 흐르게 되고, 구동전압이 낮지 않은 상태에서 시동전류가 너무 높으면 현재 전원이 초과된 상태임을 알려 사용자가 서비스 호출을 할 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 압축기의 시동전류 제어장치 및 그 제어방법은 압축기를 구동시키기 위해 외부에서 전달되는 구동전압의 상태에 따라 압축기의 구속 여부를 미리 판단 후에 압축기 시동을 위해 위상 제어되어 압축기로 공급되는 시동전류가 과도한 상태인지를 판단하여 이를 LED 점멸로 사용자에게 알려줌으로써 과도 전류 공급시 전원이 차단되도록 경고 표시를 하고 사용자가 요구하는 수준보다 높은 전원 인가시 서비스 호출을 할 수 있도록 알려줄 수 있어 압축기가 적용된 제품 사용시 전력 공급이 안정화되도록 하여 기타 전자제품이나 이웃집의 전력 상태에 악영향을 미치는 것을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

시스템으로 구동전압을 공급하는 전원부와; 상기 압축기 시동을 위해 압축기의 주권선에 일정 시간 동안 위상 제어된 시동전류를 전달하는 전류제한부와; 상기 전류제한부에 의한 시동전류를 감지하여 시동전류 감지신호를 생성 출력시키는 전류감지부와; 상기 전원부의 구동전압을 기준으로 전류제한부의 위상 제어값을 산출하여 위상 제어 시점을 결정하면서 압축기의 시동/운전 전류 제한에 대한 제어 기능을 수행하는 동시에 상기 전류감지부의 시동전류 감지신호가 허용전압 범위에서 벗어난 정도를 산출하여 그에 대한 표시제어신호를 생성 출력시키는 마이컴과; 상기 마이컴의 표시제어신호를 전달받아 현재 시동전류 상태를 사용자에게 표시하는 표시부와; 상기 마이컴의 시동 전류 제어에 따라 압축기 초기 시동시 압축기의 보조권선에 시동토크를 높이기 위해 일정 시간 동안 시동용량을 제공하는 시동지원부와; 상기 마이컴의 운전 전류 제어에 따라 초기 시동후 압축기의 보조권선에 필요한 운전 용량을 제공하는 운전지원부와; 상기 마이컴의 제어에 따라 전류제한부나 시동지원부와 압축기 사이의 연결 상태를 결정하여 전류나 용량 제공을 위한 스위칭 기능을 수행하는 스위칭부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압축기의 시동전류 제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 표시부는 시동전류의 상태에 따라 점멸되는 LED로 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 시동전류 제어장치.
압축기를 구동시키기 위한 구동전압이 시스템으로 공급되면 압축기 구동신호가 생성 출력되면서 상기 구동전압에 따른 위상 제어값이 산출되어 압축기로 공급되는 시동전류가 위상 제어되는 제1 단계와; 상기 제1 단계에 의해 위상 제어되는 시동전류를 감지하여 그 시동전류가 허용전압 범위에서 벗어난 정도를 검출하고 그 검출 결과를 사용자에게 알려줌으로써 현재 압축기로 공급되는 시동전류가 안정/불안정 상태인지를 판단하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 판단 결과가 안정 상태인 경우에 압축기 운전시 필요한 용량을 제공하면서 압축기 정지신호에 의해 압축기 구동을 완료하는 제3 단계, 및 상기 제2 단계의 판단 결과가 불안정 상태인 경우에 전압 조절을 수행하는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기의 시동전류 제어방법.
제 3 항에 있어서,

상기 제2 단계에서는 구동전압이 허용전압 범위 이내면서 시동전류가 제1 기준값 이상인 경우에 전원 차단을 알리고, 상기 시동전류가 제1 기준값 미만이며 제2 기준값 이상인 경우에 사용자가 요구하는 전압수준을 초과했음을 알리는 단계와; 상기 구동전압이 허용전압 범위 이상이면서 상기 시동전류가 제2 기준값 이상인 경우에 사용자가 요구하는 전압 수준을 초과했음을 알리고, 상기 시동전류가 제2 기준값 미만인 경우에 현재 정상 전압 상태임을 알리는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기의 시동전류 제어방법.