KR20020079182A - 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법에 관한 것으로, 왕복동식 압축기에서 발생하는 전류정보를 이용하여 그 압축기의 용량을 가변함으로써 냉장고의 절전운전이 가능하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고에 있어서, 모터에 인가되는 전류를 이전에 검출된 전류와 비교하여 TDC=0인 전류피크치를 검출하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 검출된 전류피크치가 소정값 만큼 감소된 값이 될때까지 스위칭제어신호의 듀티비를 가변하여 듀티비를 결정하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 결정된 듀티비를 가진 스위칭제어신호로 트라이악을 온/오프 시켜 냉장고의 운전을 절전모드로 제어하는 제3 단계로 이루어진다.

Description

왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법{DRIVING CONTROL METHOD OF REFRIGERATOR USING RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법에 관한 것으로, 특히 왕복동식 압축기에서 발생하는 전류정보를 이용하여 그 압축기의 용량을 가변함으로써 냉장고의 절전운전이 가능하도록 한 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법에 관한 것이다.

일반적인 왕복동식 압축기는, 다상의 고정자에 권취된 코일에 공급되는 전원을 스위칭소자를 이용하여 단속함으로써, 회전 토오크(TORQUE)를 발생시키게 되는데, 회전자와 고정자간의 여자상태를 순차적으로 가변시킴으로써, 자기 흡입력에 의하여 정방향 회전 토오크를 발생시킬 수 있다.

만약, 특정 여자상태를 가변시키지 않을 때에는 일정 위치에서 회전자가 정지하도록 할 수 있으며, 최대 인덕턴스 형상을 기점으로 스위칭소자에 인가되는 입력펄스 신호의 위상을 제어함으로써 역회전력을 발생시킬 수 있는 다양한 구동제어가 가능함에 따라 방향 제어가 필요한 전자 제품들에 적용되어 사용되고 있다.

특히, 냉장고나 에어컨에 사용되는 왕복동식 압축기는, 모터에 인가되는 전압으로 압축비를 가변할 수 있고, 따라서 냉력을 사용자의 의도에 따라 가변하여 제어하는 장점이 있는 것으로, 이와 같은 왕복동식 압축기를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 일반적인 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 스트로크 지령치에 따라, 내부 모터에 인가되는 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축부(L.COMP)와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 발생하는 전압을 검출하는 전압검출부(30)와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(20)와; 상기 전압검출부(30) 및 전류 검출부(20)로부터 검출된 전압과 전류로 스트로크를 계산하고, 그 스트로크를 스트로크지령치와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(40)와; 상기 마이크로컴퓨터 (40)의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하는 전기회로부(10)로 구성되고, 이와같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 인가전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.

한편, 전기회로부(10)의 트라이악(Tr1)은 마이크로컴퓨터(40)의 스위칭제어신호에 의해 턴온 주기가 길어짐에 의해 스트로크가 증가되는데, 이때 왕복동식 압축부(L.COMP)의 모터(M)에 인가되는 인가전압과 전류를 각기 전압검출부(30)와 전류검출부(20)에서 검출하여 이를 마이크로컴퓨터(40)에 인가한다.

그러면, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 상기 전압검출부(30)와 전류검출부(20)로부터 검출된 인가전압과 전류를 이용하여 스트로크를 계산한후, 이 스트로크를스트로크지령치와 비교하여 그에 따라 스위칭제어신호를 출력한다.

즉, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 작으면, 트라이악(Tr1)의 온주기를 길게 하는 스위칭제어신호를 출력하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 증가시킨다.

상술한 바와 달리, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 크면, 트라이악(Tr1)의 온주기를 짧게 하는 스위칭제어신호를 출력하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 감소시킨다.

그러나, 상술한 바와같이 같이 동작하는 왕복동식 압축기는, 기구적 운동 특성이 심한 비선형성을 가지고 있으므로 그 비선형성을 감안하지 않는 선형적인 제어 방법으로는 정밀 제어가 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 왕복동식 압축기에서 발생하는 전류정보를 이용하여 그 압축기의 용량을 가변함으로써 냉장고의 절전운전이 가능하도록 한 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 회로도.

도2는 본 발명 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법이 적용되는 장치의 구성을 보인 회로도.

도3은 도2에 있어서, 스위칭제어신호의 듀티비를 증가시킴에 따른 전류파형을 보인도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고에 있어서, 모터에 인가되는 전류를 이전에 검출된 전류와 비교하여 TDC=0인 전류피크치를 검출하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 검출된 전류피크치가 소정값 만큼 감소된 값이 될때까지 스위칭제어신호의 듀티비를 가변하여 듀티비를 결정하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 결정된 듀티비를 가진 스위칭제어신호로 트라이악을 온/오프 시켜 냉장고의 운전을 절전모드로 제어하는 제3 단계로 수행함을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고에 있어서, 모터에 인가되는 전류를 이전에 검출된 전류와 비교하여 TDC=0인 전류피크치를 검출한후, 그 전류피크치에 해당되는 스위칭제어신호의 듀티비를 검출하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 검출된 스위칭제어신호의 듀티비를 소정값 만큼 감소시켜 그 감소된 듀티비의 스위칭제어신호로 전류피크치를 측정하는 제2 단계와; 상기 듀티비가 소정값 만큼 감소된 스위칭제어신호로 트라이악을 온/오프시켜 냉장고의 운전을 절전모드로 제어하는 제3 단계로 수행함을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고에 있어서, 모터에 인가되는 전류를 이전에 검출된 전류와 비교하여 TDC=0인 전류피크치를 검출한후, 그 전류피크치에 해당되는 전류적분값을 검출하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 검출된 전류적분값을 소정값 만큼 감소된 값이 될때까지 스위칭제어신호의 듀티비를 가변하여 듀티비를 결정하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 결정된 듀티비를 가진 스위칭제어신호로 트라이악을온/오프 시켜 냉장고의 운전을 절전모드로 제어하는 제3 단계로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법이 적용되는 장치의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 모터에 인가되는 전류를 검출하는 전류검출부(20)와; 상기 전류검출부(20)의 검출전류를 이전에 검출된 전류와 비교하여 그에 따라 전류피크치검출신호를 출력하는 전류피크치검출부(100)와; 상기 전류피크치검출부 (10 0)로부터 전류피크치 검출신호가 입력되면 그 전류피크치가 유지되도록 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(40)와; 상기 마이크로컴퓨터(40)의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악 (Tr1)으로 단속시켜 왕복동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하는 전기회로부(10)로 구성하며, 이와같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 스트로크전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.

즉, 전기회로부(10)의 트라이악(Tr1)이 마이크로컴퓨터(40)의 스위칭제어신호에 의해 턴온 주기가 길어짐에 의해 스트로크가 증가되면, 그 스트로크에 의해 왕복동식 압축부(L.COMP)가 구동된다.

이때, 전류검출부(20)는 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전류를검출하여 이를 전류피크치검출부(100)에 인가하고, 이에 따라 상기 전류피크치검출부(100)는 상기 전류검출부(20)로부터 검출전류를 입력받아 이를 이전 검출전류와 비교하여 그에 따른 전류피크치검출신호를 출력하는데, 즉 상기 전류피크치검출부 (100)는 현재 검출전류와 이전 검출전류를 비교하여, 그 비교결과 이전 검출전류가 현재 검출전류보다 크면 그 시점을 전류 피크치로 인식하여 그에 따른 전류피크치검출신호를 출력한다.

그러면, 마이크로컴퓨터(40)는 상기 전류피크치 검출신호를 입력받아 그 전류파형의 피크치가 유지되도록 그 전류피크치 검출신호가 입력되는 시점에 해당되는 듀티비를 가진 스위칭제어신호를 전기회로부(10)에 인가한다.

이에 따라, 전기회로부(10)는 상기 마이크로컴퓨터(40)의 스위칭제어신호에 의해, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하여 그 왕복동식 압축부(L.COMP)의 운전을 제어한다.

여기서, 도3은 스위칭제어신호의 듀티비를 증가시킴에 따른 전류파형의 변화를 나타낸 것으로, 실험에 의해 전류파형의 피크치가 발생하는 구간이 TDC가 '0'인 지점임을 알 수 있다.

여기서, 본 발명은 냉장고를 효율적으로 운전하기 위하여, 상기 왕복동식 압축기의 전류피크치검출부(100)에서 검출된 전류피크치를 이용한다.

즉, 상기 TDC=0인 전류피크치를 검출하여 그 전류피크치에서 소정 값만큼 감소된 값이 될때까지 스위칭제어신호의 듀티비를 가변한 다음, 그 스위칭제어신호로 트라이악(Tr1)의 온/오프를 제어하면서 왕복동식 압축부(L.COMP)를 운전시킨다.

여기서, 상기 전류 피크치에서 소정 값만큼 감소된 값을 발생하는 스위칭제어신호로 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)를 계속하여 운전하게 되면 부하의 변동이 발생하게 되는데, 이때, 상기 가변된 듀티비를 가진 스위칭제어신호로 전류 피크치를 검출한후 그 전류피크치를 유지하도록 상기 스위칭제어신호의 듀티비를 가변 제어하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 제어한다.

그리고, 본 발명은 냉장고를 효율적으로 운전하기 위한 다른 방법으로, TDC=0인 지점에서의 스위칭제어신호를 검출한후, 그 스위칭제어신호의 듀티비를 소정값 감소시켜, 그 듀티비가 감소된 스위칭제어신호로 왕복동식 압축부(L.COMP)를 운전시키는데, 이때 그 감소된 듀티비의 스위칭제어신호로 트라이악(Tr1)의 온/오프를 제어하여 전류피크치를 측정한다.

여기서, 상기 듀티비가 감소된 스위칭제어신호로 상기 왕복동식 압축부 (L.COMP)를 계속하여 운전하게 되면 부하의 변동이 발생하게 되는데, 이때, 상기에서 측정된 전류 피크치가 유지되도록 스위칭제어신호의 듀티비를 가변하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 제어한다.

그리고, 본 발명은 냉장고를 효율적으로 운전하기 위한 다른 방법으로, TDC=0인 지점을 찾아 그 때의 전류적분값을 구한후, 그 전류 적분값이 소정값 정도 감소될 때까지 스위칭제어신호의 듀티비를 가변한 다음, 그 스위칭제어신호로 트라이악(Tr1)의 온/오프를 제어하여 전류피크치를 측정한다.

여기서, 듀티비가 가변된 스위칭제어신호로 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)를 계속하여 운전하게 되면 부하의 변동이 발생하게 되는데, 이때 상기 측정된 전류피크치가 유지되도록 스위칭제어신호의 듀티비를 가변하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 제어한다.

다시 말해서, 본 발명은 왕복동식 압축기의 최적의 운전 조건인 TDC가 '0'인 지점에서의 전류피크치 또는 TDC가 '0'인 지점에서의 듀티비를 가진 스위칭제어신호 또는 TDC가 '0'인 지점에서의 적류적분합을 구한후, 냉장고의 운전효율을 높이기 위하여, 상기에서 구한 전류피크치, 스위칭제어신호, 적류적분합을 각각 일정값 만큼 감소시킨 값으로 왕복동식 압축기를 운전 제어하다가, 부하변동이 발생하면 그 감소된 전류피크치가 유지되도록 스위칭제어신호의 듀티비를 가변하여 왕복동식 압축기를 운전 제어한다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 왕복동식 압축기를 냉장고에 적용하여 운전시킬 경우에, 기구적인 특성에 의한 비선형적 특성을 감지하기 위해, 전류파형의 피크치를 검출하여 그 전류파형의 피크치를 일정값 만큼 감소시키도록 스위칭제어신호의 듀티비를 가변한후, 그 가변된 스위칭제어신호로 전류파형의 피크치를 검출하여 그 전류파형의 피크치가 유지되도록 스위칭제어신호의 듀티비를 가변하여 왕복동식 압축기의 스트로크를 제어함으로써, 비선형적인 특성에 의한 오차를 감안한 피스톤의 티디씨 제어가 가능하고, 이로 인해 용량이 가변되는 왕복동식 압축기를 적용한 냉장고의 운전효율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고에 있어서,

   모터에 인가되는 전류를 이전에 검출된 전류와 비교하여 TDC=0인 전류피크치를 검출하는 제1 단계와;

   상기 제1 단계에서 검출된 전류피크치가 소정값 만큼 감소된 값이 될때까지 스위칭제어신호의 듀티비를 가변하여 듀티비를 결정하는 제2 단계와;

   상기 제2 단계에서 결정된 듀티비를 가진 스위칭제어신호로 트라이악을 온/오프 시켜 냉장고의 운전을 절전모드로 제어하는 제3 단계로 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법.
2. 제1 항에 있어서, 결정된 듀티비를 가진 스위칭제어신호로 전류 피크치를 검출한후 그 전류피크치를 유지하도록 스위칭제어신호의 듀티비를 가변 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법.
3. 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고에 있어서,

   모터에 인가되는 전류를 이전에 검출된 전류와 비교하여 TDC=0인 전류피크치를 검출한후, 그 전류피크치에 해당되는 스위칭제어신호의 듀티비를 검출하는 제1 단계와;

   상기 제1 단계에서 검출된 스위칭제어신호의 듀티비를 소정값 만큼 감소시켜 그 감소된 듀티비의 스위칭제어신호로 전류피크치를 측정하는 제2 단계와;

   상기 듀티비가 소정값 만큼 감소된 스위칭제어신호로 트라이악을 온/오프시켜 냉장고의 운전을 절전모드로 제어하는 제3 단계로 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법.
4. 제3 항에 있어서, 듀티비가 감소된 스위칭제어신호로 왕복동식 압축기의 운전을 제어하다가 부하의 변동이 발생하면 측정된 전류 피크치가 유지되도록 스위칭제어신호의 듀티비를 가변 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법.
5. 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고에 있어서,

   모터에 인가되는 전류를 이전에 검출된 전류와 비교하여 TDC=0인 전류피크치를 검출한후, 그 전류피크치에 해당되는 전류적분값을 검출하는 제1 단계와;

   상기 제1 단계에서 검출된 전류적분값을 소정값 만큼 감소된 값이 될때까지 스위칭제어신호의 듀티비를 가변하여 듀티비를 결정하는 제2 단계와;

   상기 제2 단계에서 결정된 듀티비를 가진 스위칭제어신호로 트라이악을 온/오프 시켜 냉장고의 운전을 절전모드로 제어하는 제3 단계로 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법.
6. 제5 항에 있어서, 결정된 듀티비를 가진 스위칭제어신호로 전류 피크치를 검출한후 그 전류피크치를 유지하도록 스위칭제어신호의 듀티비를 가변 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법.