KR20030012263A - Stroke comtrol apparatus for reciprocating compressor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 제품 출시전, 동일한 부하조건에서 'TDC=0'인 지점의 스트로크를 검출하여 저장한후, 그 스트로크를 모든 운전조건에서 기준 스트로크로 사용하도록 한 왕복동식 압축기의 스트로크 제어장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reciprocating compressor. In particular, a reciprocating compressor which detects and stores a stroke at the point of 'TDC = 0' under the same load condition before using a product and uses the stroke as a reference stroke in all operating conditions. To a stroke control apparatus and method.
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.
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 electric 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 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
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.
상술한 바와같은 장치는, 센서리스 방식으로 'TDC=0'인 지점의 스트로크를계산하거나, 센서를 이용하여 또는 'TDC=0'인 지점의 스트로크를 검출하여 이를 스트로크지령치로 사용하는데, 기구적인 특성 변화 또는 외부 환경변화에 의한 부하변동으로 인하여 'TDC=0'인 지점의 스트로크가 변화게 되어,매 운전시 마다 스트로크지령치를 새로 검출해야 하는 문제점이 있다.The above-described apparatus calculates the stroke of the point of 'TDC = 0' in a sensorless manner, or detects the stroke of the point of 'TDC = 0' using a sensor and uses it as the stroke command value. The stroke at the point where 'TDC = 0' is changed due to the load change due to the characteristic change or the external environment change, and there is a problem in that the stroke command value must be newly detected at every operation.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제품 출시전, 동일한 부하조건에서 검출한 'TDC=0'인 지점의 스트로크를 스트로크지령치로 설정한후, 그 스트로크지령치로 모든 운전조건에서 사용하기 위해, 부하변동시, 그 스트로크지령치에, 실험에 의해 미리 구해진 보정치를 가감하여 스트로크 오차를 보상하도록 한 왕복동식 압축기의 스트로크 제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, before the product launch, after setting the stroke at the point of 'TDC = 0' detected under the same load conditions as the stroke command value, the stroke command value at all operating conditions It is an object of the present invention to provide a stroke control apparatus and method for a reciprocating compressor that compensates for a stroke error by adding or subtracting a correction value previously obtained by an experiment to a stroke command value during load change.
도1은 일반적인 왕복동식 압축기의 스트로크제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing a configuration of a stroke control device of a general reciprocating compressor.
도2는 본 발명 왕복동식 압축기의 스트로크 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the stroke control device of the reciprocating compressor of the present invention.
도3은 본 발명 왕복동식 압축기의 스트로크 제어방법에 대한 동작 흐름도.Figure 3 is an operation flowchart of the stroke control method of the reciprocating compressor of the present invention.
도4는 도3에 있어서, 스트로크에 대한 스트로크와 전류의 위상차 변화를 보인도.FIG. 4 is a diagram showing a change in phase difference between a stroke and a current with respect to the stroke in FIG.
도5는 도3에 있어서, 스트로크에 대한 전압과 전류의 위상차 변화를 보인도.FIG. 5 is a diagram showing changes in phase difference between voltage and current with respect to stroke in FIG.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
100:전기회로부200:전류검출부100: electrical circuit unit 200: current detection unit
300:전압검출부400:스트로크검출부300: voltage detection unit 400: stroke detection unit
500:위상차검출부600:스트로크지령치500: Phase difference detection unit 600: Stroke command value
700:제어부701:비교기700: control unit 701: comparator
702:스트로크제어부702: stroke control unit
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 왕복동식 압축기에 있어서, 특정 부하상태에서, 현재 모터 스트로크와 모터 전류의 위상차를 구한후, 그 위상차의 변곡점에서 'TDC≒0'인 스트로크를 검출하는 검출수단과; 상기 검출수단으로부터 'TDC≒0'인 스트로크를 입력받아 이를 스트로크지령치로 저장하는 저장수단과; 상기 저장수단의 스트로크지령치와 현재 피스톤 스트로크를 비교하여 그에 따라 스트로크 제어하는 제어수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.According to the present invention for achieving the above object, in a reciprocating compressor, in a specific load state, after determining the phase difference between the current motor stroke and the motor current, detecting a stroke of 'TDC' 0 'at the inflection point of the phase difference. Detection means; Storage means for receiving a stroke of 'TDC'0' from the detection means and storing it as a stroke command value; And a control means for comparing the stroke command value of the storage means with the current piston stroke and controlling the stroke accordingly.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 특정부하에 대하여, 스트로크와 모터 전류의 위상차에 의해, 위상차 변곡점을 검출하는 제1 과정과; 상기 위상차 변곡점에서의 스트로크값을 검출하여 이를 기준 스트로크지령치로 저장하는 제2 과정과; 상기 스트로크지령치와 현재 스트로크값을 비교하여 그에 따라 스트로크 제어하는 제3 과정으로 수행함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the first process for detecting a phase difference inflection point by the phase difference between the stroke and the motor current for a specific load; A second step of detecting a stroke value at the phase difference inflection point and storing it as a reference stroke command value; And a third process of comparing the stroke command value with the current stroke value and controlling the stroke accordingly.
이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 스트로크 제어장치 및 방법에 대한 작용과 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation and effects of the stroke control device and method of the reciprocating compressor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명 왕복동식 압축기의 스트로크 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 모터에 인가되는 전류를 검출하는 전류검출부(200)와; 모터에 인가되는 전압을 검출하는 전압검출부(300)와; 상기 모터전류와 모터전압을 이용하여 스트로크를 검출하는 스트로크검출부(400)와; 상기 스트로크와 전류의 위상차를 검출한후 그 위상차의 변곡점에서의 스트로크를 검출하는 위상차검출부(500)와; 상기 위상차검출부(500)의 스트로크를 스트로크지령치로 저장하는 스트로크지령치저장부(600)와; 상기 스트로크지령치와 현재 피스톤 스트로크를 비교하여 그에 따라 스트로크를 제어하기 위한 스위칭제어신호를 출력하는 제어부(700)와; 상기 스위칭제어신호에 의해, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하는 전기회로부(100)로 구성한다.2 is a block diagram showing a configuration of a stroke control device of the reciprocating compressor of the present invention, and a current detecting unit 200 for detecting a current applied to a motor; A voltage detector 300 detecting a voltage applied to the motor; A stroke detection unit (400) for detecting strokes using the motor current and the motor voltage; A phase difference detection unit (500) for detecting a phase difference between the stroke and the current and detecting a stroke at an inflection point of the phase difference; A stroke command value storage unit 600 for storing the stroke of the phase difference detection unit 500 as a stroke command value; A controller 700 for comparing the stroke command value with the current piston stroke and outputting a switching control signal for controlling the stroke accordingly; By the switching control signal, the AC power is interrupted by the triac Tr1, and the electric circuit unit 100 applies a voltage to the reciprocating compression unit L.COMP.
상기 제어부(700)는 스트로크지령치와 현재 피스톤 스트로크의 크기를 비교하여 그에 따른 비교신호를 출력하는 비교기(701)와; 상기 비교기(701)의 비교신호에 따라, 모터에 인가되는 전압을 제어하기 위한 스위칭제어신호를 출력하는 스트로크제어부(702)로 구성한다.The control unit 700 includes a comparator 701 for comparing the stroke command value with the magnitude of the current piston stroke and outputting a comparison signal according thereto; According to the comparison signal of the comparator 701, the stroke control unit 702 for outputting a switching control signal for controlling the voltage applied to the motor.
도3은 본 발명 왕복동식 압축기의 스트로크 제어방법에 대한 동작흐름도로서, 특정 부하 조건에서, 스트로크와 모터 전류의 위상차에 의해, 위상차 변곡점을 검출하는 제1 과정(SP1)과; 상기 위상차 변곡점에서의 스트로크값을 검출하여 이를 기준 스트로크지령치로 저장하는 제2 과정(SP2,SP3)과; 상기 스트로크지령치와 현재 스트로크값을 비교하여 그에 따라 스트로크 제어하는 제3 과정(SP4~SP7)으로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.Fig. 3 is an operation flowchart of the stroke control method of the reciprocating compressor of the present invention, in which a first process SP1 detects a phase difference inflection point by a phase difference between a stroke and a motor current under a specific load condition; Second steps (SP2, SP3) for detecting a stroke value at the phase difference inflection point and storing it as a reference stroke command value; A third process (SP4 to SP7) for comparing the stroke command value with the current stroke value and controlling the stroke accordingly is described. The operation of the present invention will be described.
먼저, 일반적인 동작은 종래와 동일하므로 생략한다.First, since the general operation is the same as the conventional one, it is omitted.
본 발명은, 특정부하 조건에서, 모터에 인가되는 전압과 전류를 검출하여 스트로크를 연산한 다음, 그 스트로크와 전류의 위상차의 변곡점을 검출하여 그 변곡점에서의 스트로크를 스트로크지령치로 설정한후, 그 스트로크지령치로 피스톤의 스트로크를 제어하여 구동하는 것인데, 즉, 전류검출부(200)와 전압검출부(300)는 모터에 인가되는 전류와 전압을 검출하여 이를 스트로크검출부(400)에 인가한다.The present invention detects a voltage and a current applied to a motor under a specific load condition, calculates a stroke, detects an inflection point of the phase difference between the stroke and the current, sets the stroke at the inflection point as the stroke command value, and then The driving of the piston is controlled by the stroke command value, that is, the current detector 200 and the voltage detector 300 detect the current and voltage applied to the motor and apply it to the stroke detector 400.
이에 따라, 상기 스트로크검출부(400)는 상기 전류와 전압을 이용하여 스트로크를 연산하여 그 스트로크를 위상차검출부(500)에 인가하고, 이에 의해 상기 위상차검출부(500)는, 상기 스트로크와 전류의 위상차, 또는 전원전압(220V/60Hz ,220V/50Hz,110V/60Hz,110V/50Hz)과 모터전류에 대한 위상차, 또는 모터전류와 전압의 위상차를 검출한후, 그 위상차의 변곡점에서의 스트로크를 스트로크 지령치로 스트로크 지령치 저장부(600)에 저장한다.Accordingly, the stroke detection unit 400 calculates a stroke using the current and the voltage, and applies the stroke to the phase difference detection unit 500. As a result, the phase difference detection unit 500 determines the phase difference between the stroke and the current. Alternatively, after detecting the phase difference between the power supply voltage (220V / 60Hz, 220V / 50Hz, 110V / 60Hz, 110V / 50Hz) and the motor current or the phase difference between the motor current and the voltage, the stroke at the inflection point of the phase difference is used as the stroke command value. Stored in the stroke command value storage unit 600.
이때, 제어부(700)의 비교기(701)는 상기 스트로크 지령치 저장부(600)로부터 스트로크 지령치를 입력받아 이를 상기 스트로크검출부(400)의 현재 모터 스트로크와 비교하여 그에 따른 비교신호를 스트로크제어부(702)에 인가한다.At this time, the comparator 701 of the control unit 700 receives the stroke command value from the stroke command value storage unit 600 and compares it with the current motor stroke of the stroke detection unit 400 and compares the comparison signal accordingly with the stroke control unit 702. To apply.
이에 따라, 상기 스트로크제어부(702)는 상기 비교기(701)에서 출력되는 비교신호에 따라, 스트로크를 제어하기 위한 스위칭제어신호를 전기회로부(100)의 트라이악 (Tr1)에 인가한다.Accordingly, the stroke control unit 702 applies a switching control signal for controlling the stroke to the triac Tr1 of the electric circuit unit 100 according to the comparison signal output from the comparator 701.
이에 따라, 상기 전기회로부(100)는, 상기 제어부(300)에서 출력되는 스위칭제어신호에 의해, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜, 모터(M)를 구동시키기 위한 소정 전압을 모터(M)에 인가한다.Accordingly, the electric circuit unit 100 interrupts the AC power supply to the triac Tr1 by the switching control signal output from the control unit 300, and generates a predetermined voltage for driving the motor M. Applied to M).
이에 따라, 모터(M)는 소정 속도로 구동한다.As a result, the motor M is driven at a predetermined speed.
만약, 부하의 변동이 발생하게 되면, 상기 제어부(700)는, 스트로크지령치에, 룩업테이블의 해당 보정치를 가감하여 새로운 스트로크지령치를 설정한후, 그 스트로크지령치로 스트로크 제어를 수행한다.If a load variation occurs, the controller 700 sets a new stroke command value by adding or subtracting a corresponding correction value of the lookup table to the stroke command value, and then performs stroke control with the stroke command value.
상기 룩업테이블은, 실험에 의해 각 부하에 따른 스트로크와 기준 스트로크지령치와의 차이값을 보정값으로 미리 저장한다.The look-up table stores in advance the difference between the stroke corresponding to each load and the reference stroke command value as a correction value by experiment.
여기서, 도3을 참조하여, 본 발명을 간략히 설명하면, 특정 부하 조건에서, 도4와 같이,스트로크와 모터 전류의 위상차에 의해, 위상차 변곡점을 검출한 다음(SP1,SP2), 그 위상차 변곡점에서의 스트로크값을 검출하여 이를 기준 스트로크지령치로 저장한다(SP3).Referring to FIG. 3, the present invention will be briefly described, in a specific load condition, as shown in FIG. 4, the phase difference inflection point is detected by the phase difference between the stroke and the motor current (SP1, SP2), and then at the phase difference inflection point. Detects the stroke value and stores it as the reference stroke command value (SP3).
상기 위상차 변곡점은, 도5와 같이, 모터 인가전압과 모터전류의 위상차에 의해 검출할 수도 있다.The phase difference inflection point can also be detected by the phase difference between the motor applied voltage and the motor current as shown in FIG.
그 다음 부하변동을 판단하여(SP4), 부하변동이 발생하지 않으면, 상기 스트로크지령치와 현재 모터 스트로크를 비교하여(SP6), 그에 따라 모터의 스트로크를제어한다(SP7).Then, the load fluctuation is determined (SP4), and if no load fluctuation occurs, the stroke command value is compared with the current motor stroke (SP6), thereby controlling the stroke of the motor (SP7).
만약, 부하변동이 발생하면, 록업테이블에서 해당 보정치를 읽어들여 그 보정치를 스트로크지령치에 가감하여 그 스트로크지령치를 보정한후(SP5), 그 보정된 스트로크지령치와 현재 모터 스트로크를 비교하여(SP6), 그에 따라 모터의 스트로크를 제어한다(SP7).If a load change occurs, read the correction value from the lockup table, add and subtract the correction value to the stroke command value, correct the stroke command value (SP5), and compare the corrected stroke command value with the current motor stroke (SP6). Then, the stroke of the motor is controlled (SP7).
여기서, 상기 위상차 변곡점 검출동작(SP1)은, 제품 출하 이전에, 소정 횟수 동안 반복 수행하여 스트로크를 검출한다.Here, the phase difference inflection point detecting operation SP1 is repeatedly performed for a predetermined number of times before the product is shipped to detect the stroke.
그리고, 상기 룩업테이블은, 미리 실험에 의해, 각 부하의 크기에 따라, 해당 스트로크를 검출하여 이를 스트로크지령치와 비교하여 그에 따른 차이값을 보정치로 저장한다.The look-up table detects the corresponding stroke according to the magnitude of each load by experiment in advance, compares it with the stroke command value, and stores the difference value accordingly as a correction value.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 제품 출시전, 동일한 부하조건에서 검출한 'TDC=0'인 지점의 스트로크를 스트로크지령치로 설정한후, 그 스트로크지령치로 모든 운전조건에서 사용하기 위해, 부하변동시, 그 스트로크지령치에, 실험에 의해 미리 구해진 보정치를 가감함으로써, 스트로크 오차를 보상하는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention sets the stroke at the point of 'TDC = 0' detected under the same load condition before the product is released to the stroke command value, and then uses the load at all operating conditions with the stroke command value. At the time of fluctuation, the stroke command value is compensated by adding or subtracting a correction value previously obtained by experiment.
Claims (15)
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