KR20030002555A - Driving comtrol apparatus for reciprocating compressor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 관한 것으로, 특히 에너지 저장장치인 플라이휠 유닛을 채용하여, 필요시 저장된 전기에너지를 이용하도록 하여 시스템의 안정성을 향상시키도록 한 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to an operation control device for a reciprocating compressor, and more particularly, to a control device for a reciprocating compressor employing a flywheel unit, which is an energy storage device, to improve the stability of a system by using stored electric energy when necessary. It is about.
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.In general, a reciprocating compressor generates a torque by interrupting the power supplied to a coil wound around a multi-phase stator by using a switching element. By sequentially changing the excitation state between the rotor and the stator, The forward rotational torque can be generated by the suction force.
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 방향제어가 필요한 전자 제품들에 적용되어 사용되고 있다.If the specific excitation state is not changed, the rotor can be stopped at a predetermined position, and various drive control that can generate reverse power by controlling the phase of the input pulse signal applied to the switching element based on the maximum inductance shape. As it is possible, it is applied to electronic products requiring direction control.
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.In particular, the reciprocating compressor used in the refrigerator or the air conditioner can vary the compression ratio by the voltage applied to the motor, and thus has the advantage of controlling the cooling power according to the user's intention. It will be described in detail with reference to one drawing.
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.1 is a block diagram showing a configuration of an operation control device of a general reciprocating compressor. As shown in FIG. 1, the piston changes the stroke in vertical motion by the voltage applied to the internal motor according to the stroke command value. A reciprocating compression unit (L.COMP) for adjusting; A voltage detector (30) which detects a voltage generated in the reciprocating compression section (L.COMP) as the stroke is increased by an applied voltage; A current detector 20 which detects a current applied to the reciprocating compressor L.COMP as the stroke is increased by an applied voltage; A microcomputer (40) for calculating a stroke from the voltage and current detected by the voltage detector (30) and the current detector (20), comparing the stroke with a stroke command value, and outputting a switching control signal accordingly; In accordance with the switching control signal of the microcomputer 40, it consists of an electrical circuit section 10 for interrupting the AC power to the triac (Tr1) to apply a voltage to the reciprocating compression section (L.COMP), and thus The operation of the conventional apparatus will be described.
먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 인가전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.First, the reciprocating compression section (L.COMP), the piston is moved up and down by the applied voltage according to the stroke command value set by the user, thereby the stroke is variable to adjust the cooling force.
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.Meanwhile, the stroke of the triac Tr1 of the electric circuit unit 10 is increased due to a long turn-on period due to the switching control signal of the microcomputer 40, wherein the motor M of the reciprocating compressor L.COMP is increased. The voltage and the current applied to the) are detected by the voltage detector 30 and the current detector 20, and applied to the microcomputer 40.
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.Then, the microcomputer 40 calculates a stroke using the applied voltage and current detected from the voltage detector 30 and the current detector 20, and compares the stroke with the stroke command value and accordingly switches the control signal. Outputs
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.That is, when the calculated stroke is smaller than the stroke command value, the microcomputer 40 outputs a switching control signal for lengthening the on-cycle of the triac Tr1, thereby converting the voltage applied to the reciprocating compressor L.COMP. Increase.
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.Unlike the above, when the calculated stroke is larger than the stroke command value, the microcomputer 40 outputs a switching control signal for shortening the on-cycle of the triac Tr1 and is applied to the reciprocating compression unit L.COMP. Reduce the voltage.
여기서, 상기 모터(M)에 인가되는 전압과 스트로크의 관계를 수식으로 표현하면 아래와 같다.Here, the relationship between the voltage applied to the motor (M) and the stroke is expressed as a formula.
여기서, α는 전기적인 힘을 기계적인 힘으로 변환하는 모터상수이고, S는 스트로크, R은 모터 내부 저항, L은 모터(M) 자체의 인덕턴스를 나타낸다.Here, α is a motor constant that converts an electrical force into a mechanical force, S is a stroke, R is a motor internal resistance, and L is an inductance of the motor M itself.
상기 인덕턴스전압()은 역기전력()과 거의 유사하고, 내부 저항(R)에 의한 전압()은 상기 인덕턴스전압()과 역기전력()에 비해 무시할 수 있는 수준이다.The inductance voltage ( ) Is the counter electromotive force ( Almost similar to), and the voltage caused by the internal resistance (R) Is the inductance voltage ( ) And back EMF ( It is negligible compared to).
따라서, 상기 모터(M)에 인가되는 전압(V)은, 인덕턴스전압()과 역기전력 ()의 합에 의해 결정되고, 이로 인해 필요한 스트로크를 발생시키기 위해서는 모터에 인가되는 전압(V)이 커져야 된다.Therefore, the voltage V applied to the motor M is the inductance voltage ( ) And back EMF ( And the voltage V applied to the motor must be large in order to generate the required stroke.
이때, 상술한 바와 같이 동작하는 왕복동식 압축기는,정전등과 같은 사고시 시스템에 전원공급이 차단되면 동작이 중단되고, 이로인해 시스템이 불안정해지는 문제점이 있다.At this time, the reciprocating compressor operating as described above, the operation is stopped when the power supply to the system is interrupted in the event of an accident such as a power failure, there is a problem that the system becomes unstable.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 에너지 저장장치인 플라이휠 유닛을 이용하여 잉여 전기에너지를 플라이휠의 회전운동 에너지로 변환하여 저장한후, 정전등의 사고로 인하여 전원공급이 중단되면, 전기에너지로 순시에 출력하여 시스템의 안정성을 향상시키도록 한 왕복동식 압축기의 운전제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, after using the flywheel unit of the energy storage device to convert the surplus electrical energy to the rotational kinetic energy of the flywheel and stored, when the power supply is stopped due to an accident such as a power failure It is an object of the present invention to provide an operation control device for a reciprocating compressor that outputs instantaneously as electrical energy to improve the stability of the system.
도1은 일반적인 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.Figure 1 is a block diagram showing the configuration for the operation control device of a typical reciprocating compressor.
도2는 본 발명 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the operation control device of the reciprocating compressor of the present invention.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
10:전기회로부20:전류검출부10: electric circuit unit 20: current detection unit
30:전압검출부40:마이크로컴퓨터30: voltage detector 40: microcomputer
100:플라이휠부100: flywheel part
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부 모터에 인가되는 전압에 의해, 피스톤의 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축부와 교류전원을 트라이악으로 단속시켜 상기 왕복동식 압축부의 모터에 전압을 인가하는 전기회로부를 구비하는 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 있어서, 플라이휠제어신호에 의해, 내부 모터에 인가되는 전압을 플라이휠의 회전 운동에너지로 변환하여 저장하다가, 필요시 전기에너지로 변환하여 순시에 전기회로부에 인가하는 플라이휠부와; 스트로크 지령치에 따라, 내부 모터에 인가되는 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축부 (L.COMP)와; 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에서 검출된 전압과 전류로 스트로크를계산하고, 그 스트로크를 스트로크지령치와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력함과 아울러 상기 플라이휠부의 에너지 저장 및 출력을 제어하는 플라이휠제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object by the voltage applied to the internal motor, the reciprocating compression unit by controlling the reciprocating compression unit and the AC power to control the cooling force by varying the stroke in the vertical movement of the piston to triac the reciprocating compression In an operation control apparatus of a reciprocating compressor including an electric circuit unit for applying a voltage to a negative motor, a flywheel control signal converts a voltage applied to an internal motor into rotational kinetic energy of a flywheel and stores the electrical energy if necessary. A flywheel part which is converted into and instantaneously applied to the electric circuit part; A reciprocating compression section (L.COMP) for adjusting the cooling force by varying the stroke in vertical movement by the voltage applied to the internal motor according to the stroke command value; The stroke is calculated from the voltage and current detected by the reciprocating compressor L.COMP, and the stroke is compared with the stroke command value to output a switching control signal according to the stroke command value, and to control the energy storage and output of the flywheel unit. And a microcomputer for outputting a flywheel control signal.
이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the operation and effect of the operation control apparatus of the reciprocating compressor according to the present invention will be described in detail.
도2는 본 발명 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 플라이휠제어신호에 의해, 내부 모터에 인가되는 전압을 플라이휠의 회전 운동에너지로 변환하여 저장하다가, 필요시 전기에너지로 변환하여 순시에 전기회로부(10)에 인가하는 플라이휠부(100)와; 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 출력함과 아울러 상기 플라이휠부(100)의 에너지 저장 및 출력을 제어하는 플라이휠제어신호를 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 구성하며,이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.Figure 2 is a circuit diagram showing the configuration of the operation control device of the reciprocating compressor of the present invention, by converting the voltage applied to the internal motor to the rotational kinetic energy of the flywheel by the flywheel control signal as shown here, A flywheel unit 100 that converts the electric energy into time and instantaneously applies it to the electric circuit unit 10; A reciprocating compression section (L.COMP) for adjusting the cooling force by varying the stroke in vertical movement by the voltage applied to the internal motor according to the stroke command value; A voltage detector (30) which detects a voltage generated in the reciprocating compression section (L.COMP) as the stroke is increased by an applied voltage; A current detector 20 which detects a current applied to the reciprocating compression section L.COMP as the stroke is increased by an applied voltage; The stroke is calculated from the voltage and current detected by the voltage detector 30 and the current detector 20, the stroke is compared with the stroke command value, and the switching control signal is outputted accordingly, and the energy of the flywheel unit 100 is also calculated. A microcomputer 40 for outputting a flywheel control signal for controlling storage and output; In accordance with the switching control signal of the microcomputer 40, the AC power to the triac (Tr1) to control the electric circuit section 10 for applying a voltage to the reciprocating compression section (L.COMP), such as The operation of the present invention will be described.
먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 인가전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.First, the reciprocating compression section (L.COMP), the piston is moved up and down by the applied voltage according to the stroke command value set by the user, thereby the stroke is variable to adjust the cooling force.
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.Meanwhile, the stroke of the triac Tr1 of the electric circuit unit 10 is increased due to a long turn-on period due to the switching control signal of the microcomputer 40, wherein the motor M of the reciprocating compressor L.COMP is increased. The voltage and the current applied to the) are detected by the voltage detector 30 and the current detector 20, and applied to the microcomputer 40.
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.Then, the microcomputer 40 calculates a stroke using the applied voltage and current detected from the voltage detector 30 and the current detector 20, and compares the stroke with the stroke command value and accordingly switches the control signal. Outputs
여기서, 본 발명은, 모터에 인가되는 전기에너지를 플라이휠의 회전 운동에너지로 변환하여 저장하는 플라이휠부(100)를 더 구비하여, 정전등과 같은 사고 발생시에 상기 플라이휠부(100)에 저장된 전기에너지를 이용하여 시스템을 구동시키는데, 이와같은 동작을 설명한다.Here, the present invention further comprises a flywheel unit 100 for converting and storing the electrical energy applied to the motor to the rotational kinetic energy of the flywheel, the electrical energy stored in the flywheel unit 100 at the time of an accident such as a power failure To drive the system using, a description will be given of such an operation.
우선, 마이크로컴퓨터(40)는, 플라이휠부(100)에 전기에너지를 저장하기 위한 플라이휠 제어신호를 플라이휠부(100)에 인가하고, 그러면 상기 플라이휠부 (100)는 챠지모드로 전환되어, 모터에 인가되는 전기에너지를 플라이휠의 회전운동에너지로 저장하는데, 즉 플라이휠 모터를 소량의 전류로 정격구동하여 전기에너지를 플라이휠 회전운동에너지로 저장한다.First, the microcomputer 40 applies a flywheel control signal for storing electrical energy to the flywheel unit 100 to the flywheel unit 100, and then the flywheel unit 100 is switched to the charging mode, and the motor The applied electric energy is stored as the rotational kinetic energy of the flywheel, that is, the flywheel motor is rated at a small current to store the electric energy as the flywheel rotational kinetic energy.
여기서, 상기 마이크로컴퓨터(40)는, 상기 플라이휠부(100)에 전기에너지가충분히 저장되면 이를 감지하여 그에 따른 플라이휠제어신호를 인가하고, 이에 의해 상기 플라이휠부(100)는, 플로우트모드로 전환되어 최대파워를 유지하면서 극소량의 전류로 플라이휠모터의 속도를 유지시킨다.In this case, the microcomputer 40 detects when the electric energy is sufficiently stored in the flywheel unit 100 and applies a flywheel control signal according thereto, whereby the flywheel unit 100 is switched to the float mode. Maintain the maximum power while maintaining the speed of the flywheel motor with very little current.
만약, 정전등의 사고로 인하여 전원공급이 중단되면, 상기 마이크로컴퓨터 (40)의 플라이휠 제어신호에 의해, 플라이휠부(100)는 디스챠지 모드로 전환되어 전기회로부(10)에 전원을 공급하여 왕복동식 압축부(L.COMP)를 계속 구동하게 된다.If the power supply is stopped due to an accident such as a power failure, by the flywheel control signal of the microcomputer 40, the flywheel unit 100 is switched to the discharge mode to supply power to the electric circuit unit 10 to reciprocate. It will continue to drive the dynamic compression unit (L.COMP).
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 통신기기용 극저온기 냉매 압축기인 왕복동식 압축기를 구동함에 있어서, 잉여 전기에너지를 플라이휠의 회전운동 에너지로 변환하여 저장하고, 정전등의 사고로 인하여 전원공급이 중단되면, 전기에너지로 순시에 출력함으로써 시스템을 안정적으로 동작시키는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention, in driving a reciprocating compressor which is a cryogenic refrigerant compressor for communication equipment, converts and stores surplus electric energy into rotational kinetic energy of a flywheel, and supplies power due to an accident such as a power failure. When stopped, there is an effect of stably operating the system by instantaneous output with electrical energy.
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KR100393803B1 (en) | 2003-08-02 |
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