KR20020082943A - 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법에 관한 것으로,냉장고와 주변환경의 변화에 따른 부하 변동을 모터의 소비전력량으로 검출한여 그 소비전력량을 최대 전력량 및 최소 전력량과 비교결과에 따라 TDC=0인 전류피크치를 재검출하도록 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 최초 전류 피크치를 검출하는 제1 단계와; TDC=0인 전류피크치를 재검출하기 위한 최소 전력량 및 최대 전력량을 설정하는 제2 단계와; 모터에 인가되는 전류와 전압을 이용하여 모터 소비 전력량을 검출하는 제3 단계와; 상기 제1 단계의 전류 피크치에 해당되는 스위칭제어신호로 트라이악의 온/오프를 제어하여 왕복동식 압축부를 운전하면서 그 왕복동식 압축부의 모터 소비 전력량을 기설정된 최대 전력량 및 최소 전력량과 비교하는 제4 단계와; 상기 제4 단계의 비교결과, 모터 소비 전력량이 기설정된 최대 전력량보다 크거나 최소 전력량보다 작으면, 다시 TDC=0인 전류피크치를 검출하여 그 전류피크치에서의 스위칭제어신호로 왕복동식 압축기의 운전을 제어하는 제5 단계로 이루어진다.

Description

왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법{DRIVING CONTROL APPARATUS FOR REFRIGERATOR USING RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법에 관한 것으로, 특히 냉장고와 주변환경의 변화에 따른 부하 변동을 모터의 소비전력량으로 검출한여 그 소비전력량을 최대 전력량및 최소 전력량과 비교결과에 따라 TDC=0인 전류피크치를 재검출하도록 함으로써 항상 최적의 운전조건으로 왕복동식 압축기를 운전하도록 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 스트로크를 스트로크지령치와 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.

이를 해결하기 위하여, 왕복동식 압축기의 최적의 운전조건이 TDC=0인 지점을 검출하여 그 지점에서의 스위칭제어신호로 운전을 제어하여 운전효율을 향상시키지만, 이때 최초 검출한 스위칭제어신호로 왕복동식 압축기를 계속하여 운전할 경우에는 냉장고와 주변환경의 변화에 따른 부하변동에 의해 피스톤의 위치가 TDC=0에서 벗어나게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 냉장고와 주변환경의 변화에 따른 부하 변동을 모터의 소비전력량으로 검출한여 그 소비전력량을 최대 전력량및 최소 전력량과 비교결과에 따라 TDC=0인 전류피크치를 재검출하도록 함으로써 항상 최적의 운전조건으로 왕복동식 압축기를 운전함으로써 냉장고를 효율적으로 운전하도록 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.

도4는 도2에 있어서, 냉장고의 부하변동에 따른 전류값의 변화를 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 최초 전류 피크치를 검출하는 제1 단계와; TDC=0인 전류피크치를 재검출하기 위한 최소 전력량 및 최대 전력량을 설정하는 제2 단계와; 모터에 인가되는 전류와 전압을 이용하여 모터 소비 전력량을 검출하는 제3 단계와; 상기 제1 단계의 전류 피크치에 해당되는 스위칭제어신호로 트라이악의 온/오프를 제어하여 왕복동식 압축부를 운전하면서 그 왕복동식 압축부의 모터 소비 전력량을 기설정된 최대 전력량 및 최소 전력량과 비교하는 제4 단계와; 상기 제4 단계의 비교결과, 모터 소비 전력량이 기설정된 최대 전력량보다 크거나 최소 전력량보다 작으면, 다시 TDC=0인 전류피크치를 검출하여 그 전류피크치에서의 스위칭제어신호로 왕복동식 압축기의 운전을 제어하는 제5 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(100)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, 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 따라 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 전류를 검출하여 이를 전류피크치검출부(100)에 인가하고, 이에 따라 상기 전류피크치검출부(100)는 상기 전류검출부(20)로부터 검출전류를 입력받아 이를 이전 검출전류와 비교하여 그에 따른 전류피크치 검출신호를 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, 냉장고의 주변환경의 변화에 따라, 도4와 같이 왕복동식 압축기에 가해지는 부하가 변화 되는데, 본 발명은 냉장고를 효율적으로 운전하기 위하여 ,TDC=0인 최초 전류피크치를 검출하여 그 전류피크치와 해당 전압으로 계산된 전력량을 기준으로 모터에서 소비되는 최대 전력량과 최소 전력량을 설정한후, 그 최초 전류피크치에서의 스위칭제어신호로 왕복동식 압축기의 운전을 제어하다가, 왕복동식 압축부(L.COMP)의 모터에 인가되는 소비 전력량이 최소전력량 보다 작거나 최대 전력량 보다 크게 되면, 다시 TDC=0인 전류피크치를 검출하여 그 전류피크치에서의 스위칭제어신호로 트라이악(Tr1)의 온/오프를 제어함으로써 왕복동식 압축기의 운전을 제어한다.

보다 상세하게 본 발명을 설명하면, 우선 최적의 운전조건으로 TDC=0인 최초 전류피크치를 검출한후, 그 최초 전류피크치와 해당 전압으로 계산된 전력량을 기준으로 모터에서 소비되는 최대 전력량과 최소 전력량을 설정한다.

그 다음, 상기 최초 전류피크치에서의 스위칭제어신호로 트라이악(Tr1)의 온/오프를 제어하면서 왕복동식 압축부(L.COMP)를 운전시킨다.

여기서, 상기 최초 전류 피크치에서의 스위칭제어신호로 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)를 계속하여 운전하게 되면, 냉장고와 주변환경의 변화에 따라 도4와 같이 부하의 변동이 발생하게 된다.

이때, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)의 모터에서 소비되는 전력량을 상기 기설정된 최대 전력량 및 최소 전력량과 비교하여, 최대 전력량 보다 크거나 최소 전력량 보다 작으면, 다시 TDC=0인 전류피크치를 재검출하여 왕복동식 압축부 (L.COMP)가 항상 TDC=0에서 운전하도록 제어한다.

한편, 모터 소비 전력량이 기설정된 최소 전력량과 최대 전력량 사이에 존재하면, 현재 트라이악(Tr1)에 인가되는 스위칭제어신호로 그 트라이악(Tr1)의 온/오프를 제어하여 왕복동식 압축부(L.COMP)를 운전시킨다.

다시 말해서, 본 발명은 왕복동식 압축기의 최적의 운전 조건인 TDC가 '0'인 최초 전류피크치의 스위칭제어신호로 왕복동식 압축기를 운전하다가, 냉장고나 주변환경의 변화에 의해 기설정된 최대전력량 보다 현재 모터 소비전력량이 크거나 또는 기설정된 최소 전력량보다 현재 모터 소비 전력량이 작으면, 다시 TDC=0인 전류피크치를 검출하도록 하여 항상 TDC=0인 전류피크치에서의 스위칭제어신호로 트라이악의 온/오프를 제어함으로써 효율적으로 냉장고를 운전시킨다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 왕복동식 압축기를 냉장고에 적용하여 운전시킬 경우에, 기구적인 특성에 의한 비선형적 특성을 감지하기 위해, TDC=0인 최초 전류 피크치를 검출하여 그 최초 전류피크치에서의 스위칭제어신호로 왕복동식압축기를 운전하다가 기설정된 최대 전력량 보다 보다 현재 모터 소비전력량이 크거나 또는 기설정된 최소 전력량보다 현재 모터 소비 전력량이 작으면, 다시 TDC=0인 전류피크치를 검출하도록 하여 항상 TDC=0인 전류피크치에서의 스위칭제어신호로 트라이악의 온/오프를 제어함으로써 냉장고의 왕복동식 압축기가 항상 TDC=0인 최적의 운전되는 효과가 있다.

Claims (2)

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 최초 전류 피크치를 검출하는 제1 단계와;

   TDC=0인 전류피크치를 재검출하기 위한 최소 전력량 및 최대 전력량을 설정하는 제2 단계와;

   모터에 인가되는 전류와 전압을 이용하여 모터 소비 전력량을 검출하는 제3 단계와;

   상기 제1 단계의 전류 피크치에 해당되는 스위칭제어신호로 트라이악의 온/오프를 제어하여 왕복동식 압축부를 운전하면서 그 왕복동식 압축부의 모터 소비 전력량을 기설정된 최대 전력량 및 최소 전력량과 비교하는 제4 단계와;

   상기 제4 단계의 비교결과, 모터 소비 전력량이 기설정된 최대 전력량보다 크거나 최소 전력량보다 작으면, 다시 TDC=0인 전류피크치를 검출하여 그 전류피크치에서의 스위칭제어신호로 왕복동식 압축기의 운전을 제어하는 제5 단계로 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법.
2. 제1 항에 있어서, 모터 소비 전력량이 기설정된 최소전력량과 최대 전력량 사이에 존재하면, 현재 트라이악에 인가되는 스위칭제어신호로 그 트라이악의 온/오프를 제어하여 왕복동식 압축부를 운전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전제어방법.