KR20030063722A - 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법에 관한 것으로, 압축기에 인가되는 전력을 이용하여 부하를 추정함으로써, 압축기의 과부하 발생을 정확히 예측하여 모터의 포화현상을 방지하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 왕복동식 압축기에 있어서, 스트로크 지령치에 따라, 내부 모터에 인가되는 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축부와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부에 발생하는 전압을 검출하는 전압검출부와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부에 인가되는 전류를 검출하는 전류검출부와; 상기 전압검출부 및 전류 검출부로부터 검출된 전압과 전류를 이용하여 입력전력을 산출한후, 그 입력전력을 이용하여 부하를 추정하는 부하추정부와; 상기 부하추정부에서 추정된 부하에 따라, 입력전력을 제어하기 위한 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악으로 단속시켜 상기 왕복동식 압축부에 전압을 인가하는 전기회로부로 구성한다.

Description

왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법{DRIVING CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 관한 것으로, 특히 압축기의 입력전력으로 부하를 추정하여 그에 따라 압축기의 운전을 제어하도록 한 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 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 발생시키는 것이다.

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; 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(20)와; 상기 전류검출부(20)에서 검출된 전류로 부하를 인식한후, 그에 따라 스크로크를 제어하기 위한 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(30)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 지령치에따른 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 전류를 전류검출부(20)에서 검출하여 이를 마이크로컴퓨터(30)에 인가한다.

그러면, 상기 마이크로컴퓨터(30)는 상기 전류검출부(20)로부터 검출된 인가전류를 이용하여 부하를 인식한후, 그 부하에 따라 스위칭제어신호를 출력한다.

즉, 상기 마이크로컴퓨터(30)는 인식된 부하가 기준부하보다 작으면 트라이악(Tr1)의 온주기를 길게 하는 스위칭제어신호를 출력하여 왕복동식 압축부 (L.COMP)에 인가되는 전압을 증가시키고, 반대로 상기 마이크로컴퓨터(30)는 인식된 부하가 기준부하보다 크면 트라이악(Tr1)의 온주기를 짧게 하는 스위칭제어신호를 출력하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 감소시킨다.

여기서, 도2에서 보는 바와같이, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 흐르는 전체 전류는, 부하자체에 의한 전류와 위상차에 의한 전류의 조합에 의해 결정되는데, 이 조합된 전류 곡선은 부하 곡선과 정확하게 일치하지 않으므로, 과부하를 정확하게 인식하지 못한다.

이에 따라, 도3과 같이, 정확하게 과부하를 인식하지 못하여 왕복동식 압축기(L.COMP)에 인가되는 스트로크가 계속하여 변동되는 것을 알 수 있는데, 이렇게 스트로크 변동중에 과스트로크가 발생하면 기구적 충돌이 발생하여 왕복동식 압축기가 파손되는 문제점이 있다.

또한, 스크로크 변동중에 저스트로크가 발생되면 싸이클 냉력의 부족을 야기하고, 또한 스크로크 변동으로 인해 소음이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 압축기에 인가되는 전력을 이용하여 부하를 추정함으로써, 압축기의 과부하 발생을 정확히 예측하여 모터의 포화현상을 방지하도록 한 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 회로도.

도2는 왕복동식 압축부(L.COMP)에 흐르는 전체 전류를 보인도.

도3은 도1에 있어서, 부하에 따른 스트로크의 변동을 보인도.

도4는 본 발명 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 회로도.

도5는 도4에 있어서, 부하에 따른 입력전력의 제어를 보인도.

도6은 스트로크 증가에 따른 입력전력과 부하의 크기를 보인도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

10:전기회로부20:전류검출부

30:전압검출부40:마이크로컴퓨터

100:부하추정부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 왕복동식 압축기에 있어서, 스트로크 지령치에 따라, 내부 모터에 인가되는 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축부와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부에 발생하는 전압을 검출하는 전압검출부와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부에 인가되는 전류를 검출하는 전류검출부와; 상기 전압검출부 및 전류 검출부로부터 검출된 전압과 전류를 이용하여 입력전력을 산출한후, 그 입력전력을 이용하여 부하를 추정하는 부하추정부와; 상기 부하추정부에서 추정된 부하에 따라, 입력전력을 제어하기 위한 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악으로 단속시켜 상기 왕복동식 압축부에 전압을 인가하는 전기회로부로 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터에 인가되는 전압과 전류를 검출하는 제1 과정과; 상기 전압과 전류를 이용하여 입력전력을 검출한후, 그 입력전력으로 부하를 추정하는 제2 과정과; 상기 추정된 부하에 따라, 입력전력의 크기를 제어하여 왕복동식 압축기의 운전을 제어하는 제3 과정으로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도4는 본 발명 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 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 전류를 이용하여 부하를 추정하는 부하추정부(100)와; 상기 부하추정부 (100)에서 추정된 부하에 따라, 스트로크를 제어하기 위한 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 부하추정부(100)에 인가한다.

이에 따라, 상기 부하추정부(100)는 상기 모터(M)에 인가되는 전압과 전류를 이용하여 입력전력을 산출한후, 그 입력전력으로 부하를 추정하여 그 추정된 부하를 마이크로컴퓨터(40)에 인가한다.

이때, 상기 부하추정부(100)는, 실험에 의해, 입력전력에 대응되는 부하의 크기가 기저장 되는 롬(미도시)을 구비한다.

그러면, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 상기 부하추정부(100)에서 추정된 부하를 이용하여 스트로크를 제어하기 위한 스위칭제어신호를 출력한다.

즉, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 추정된 부하가 기준부하보다 작으면, 트라이악(Tr1)의 온주기를 길게 하는 스위칭제어신호를 출력하여 왕복동식 압축부 (L.COMP)에 인가되는 전압을 증가시키고, 추정된 부하가 기준부하보다 크면 트라이악(Tr1)의 온주기를 짧게 하는 스위칭제어신호를 출력하여 왕복동식 압축부 (L.COMP)에 인가되는 전압을 감소시킨다.

이때,상기 마이크로컴퓨터(40)는, 추정된 부하가 기설정된 한계부하값보다작아지도록 제어하는데, 즉 도5와 같이, 한계 부하값에 도달하면 트라이악(Tr1)의 온주기를 짧게 하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 감소시킨후, 일정시간이 경과하면 다시 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 증가시키도록 트라이악(Tr1)의 온주기를 길게한다.

다시 말해서, 본 발명은, 도6과 같이 왕복동식 압축부(L.COMP)에 걸리는 부하와 그 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 입력전력이 유사한 것을 이용하여, 그 입력전력으로 부하를 추정함으로써 정확하게 과부하 발생을 예측하여 모터의 포화를 방지한다.

보다 상세하게 본 발명을 설명하면, 우선 모터에 인가되는 전압과 전류를 검출한후,그 전압과 전류를 이용하여 입력전력을 산출한다.

그 다음, 상기 입력전력을 이용하여 부하를 추정하고, 그 추정된 부하에 따라 모터에 인가되는 입력전력을 제어하는데, 추정된 부하가 기준 부하보다 작으면 입력전력을 증가시키고, 추정된 부하가 기준부하보다 크면 입력전력을 감소시킨다.

만약, 사용자에 의해 기설정된 한계부하값, 즉 입력전력 한계값에 도달하면 입력전력을 일정시간동안 감소시킨후, 일정시간이 지나면 다시 입력전력을 증가시킨다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 압축기에 인가되는 전력을 이용하여 부하를 추정함으로써, 압축기의 과부하 발생을 정확히 예측하여 모터의 포화현상을 방지하는 효과가 있다.

또한, 과부하시에도 정확한 스트로크 제어가 가능하여 과스트로크에 의한 기구충돌이나 저스트로크에 의한 냉력 부족현상을 방지하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 왕복동식 압축기에 있어서,

   스트로크 지령치에 따라, 내부 모터에 인가되는 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축부와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부에 발생하는 전압을 검출하는 전압검출부와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부에 인가되는 전류를 검출하는 전류검출부와; 상기 전압검출부 및 전류 검출부로부터 검출된 전압과 전류를 이용하여 입력전력을 산출한후, 그 입력전력을 이용하여 부하를 추정하는 부하추정부와; 상기 부하추정부에서 추정된 부하에 따라, 입력전력을 제어하기 위한 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악으로 단속시켜 상기 왕복동식 압축부에 전압을 인가하는 전기회로부로 구성한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전제어장치.
2. 제1 항에 있어서, 마이크로컴퓨터는, 사용자에 의해 기설정된 입력전력(한계부하)에 도달하면 입력전력을 일정시간동안 감소시키고,그 일정시간이 지나면 다시 입력전력을 증가시키는 동작을 반복제어하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전제어장치.
3. 제1 항에 있어서, 부하추정부는,

   실험에 의해, 입력전력에 대응되는 부하의 크기가 기저장 되는 롬을 구비한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전제어장치.
4. 모터에 인가되는 전압과 전류를 검출하는 제1 과정과;

   상기 전압과 전류를 이용하여 입력전력을 검출한후, 그 입력전력으로 부하를 추정하는 제2 과정과;

   상기 추정된 부하에 따라, 입력전력의 크기를 제어하여 왕복동식 압축기의 운전을 제어하는 제3 과정으로 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전제어방법.
5. 제4 항에 있어서, 실험에 의해, 입력전력의 크기에 대응되는 부하가 단계별로 기저장되는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전제어장치.
6. 제4 항에 있어서, 제3 과정은,

   사용자에 의해 기설정된 입력전력(한계부하)에 도달하면 입력전력을 일정시간동안 감소시키는 단계와;

   상기 일정시간이 지나면 다시 입력전력을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특지응로 하는 왕복동식 압축기의 운전제어방법.