KR20050105645A - 역결상 감지회로 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교류전원의 3상을 입력받아 전원의 역상 또는 결상을 감지하여 기기를 보호하도록 하는 역결상 감지회로에 관한 것으로서, 외부로부터 입력되는 3상 교류전원을 압축기에 공급하기 위하여 3상 3선식으로 구성되는 입력부와 상기 입력부로부터 인가되는 3상 교류전원의 각 위상신호를 감지하는 전원감지부와 감지된 상기 각 위상신호의 레벨을 검출하여 상기 교류전원의 역상 또는 결상 여부를 판단하고 이를 외부로 표시하도록 하는 제어부를 포함하여 구성되어, 3상 3선식 교류전원을 사용하는 기기의 입력전원 이상으로 인한 비상제어에 용이하고 역상 또는 결상으로 인한 기기의 손상 및 오동작을 방지하여, 3상 전원을 사용하는 가전기기의 안정성을 크게 향상시키는 효과가 있다.

Description

역결상 감지회로 및 그 동작방법 {Phase Discriminating Circuit and Its Operating Method }

본 발명은 역결상 감지회로 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히 외부로부터 3상 3선식의 교류전원을 입력받아 전원의 3상을 감지하여 입력전원의 역상 또는 결상을 감지하는 역결상 감지회로 및 그 동작방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 난방기, 냉방기, 공기정화기 등으로 실내를 냉난방 시키거나 공기를 정화할 목적으로 설치되어 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 설치된다.

상기 공기 조화기는 열교환기로 구성된 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성된 실외기로 분리되어 제어되며, 다수의 실내기 및 실외기로 구성되는 멀티형 공기 조화기의 경우 중앙제어기에 의해 그 동작이 제어된다.

또한, 한 층 또는 한 건물에서 실외기 한 대와 상기 실외기를 공유하는 복수개의 실내기로 구성되는 멀티에어컨 시스템을 설치함에 따라, 설치 자원을 절약하고, 에너지 효율을 향상시키는 멀티에어컨 시스템을 설치하는 추세이다.

도 1은 일반적인 공기 조화기를 도시한 도이다.

상기 공기 조화기는 도 1에 도시된 바와 같이, 실내기 및 실외기로 구성되어 며 난방 운전시 상기 실내측 열교환기에 고온고압의 냉매가 흐르고, 상기 냉매가 실내측 열교환기를 순환하는 공기에 열을 방출함으로써, 실내측으로 따뜻한 바람이 토출되도록 하며, 냉방운전시 상기 실내측 열교환기에 저온고압의 냉매가 흐르고, 상기 냉매가 실내측 열교환기를 순환하는 공기에 포함된 열을 흡수함으로써, 실내측으로 차가운 바람이 토출된다.

이러한 공기 조화기는 제품 내부로 공급되는 교류 전압의 크기와 실내온도 및 설정온도 등에 따라 결정되는 운전 주파수 즉, 캐리어 주파수에 따라 압축기의 운전을 제어하게 된다.

이때, 통상적으로 상기 압축기로 인가되는 전원은 R상, S상 및 T상의 3가지 위상신호 및 중선선으로 구성되며, 상기 신호 중 한 상의 연결이 끊어지는 결함으로 이상 또는 단상으로 동작되는 경우, 상기 압축기는 회전 토오크(torque)의 부족으로 회전을 계속하지 못하고 정지하게 되며, 이때 발생하는 건선상의 과도한 전류가 상기 압축기를 소손시킨다.

또한, 상기 3상 전원의 상 회전 방향이 맞지 않아 역상이 발생되는 경우 상기 압축기가 오동작 하게된다.

따라서, 3상 전원을 사용하는 가전기기, 예를 들면 상기 압축기의 경우 상기와 같은 역상 또는 결상현상으로 인하여 상기 가전기기가 오동작 하거나 손상되는 것을 방지하기 위해 역상 또는 결상을 감지하는 회로를 장착하게 된다.

도 2는 종래 발명에 따른 역결상 감지회로를 도시한 회로도이고, 도 3은 종래 발명에 따른 역결상 감지회로의 동작방법을 도시한 그래프이다.

종래 발명에 따른 역결상 감지회로는 도 2에 도시된 바와 같이, 3상 교류전원을 입력받는 연결단자 및 복수개의 커패시터 및 포토커플러를 포함하여 구성되며 상기와 같이 입력된 각 3상 신호와 중선선(N)이 연결되어 3상 4선식을 구성함으로써 입력된 전원의 이상여부를 판단한다.

상기 역결상 감지회로의 신호검출방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 일정 시간 간격으로 전원의 R상의 레벨을 검출(P₁)하여 하이(high)레벨의 신호가 감지되지 않는 경우 1회 에러(ERROR)로 처리한다.

다음, 상기 R상의 하이(high)레벨 신호가 검출된 때로부터 120°의 위상변화후 S상의 레벨을 검출(P₂)하며, 이때 상기 S상의 신호레벨을 250㎲단위로 4회 검출하여 3회 이상 하이(high)레벨의 신호가 감지되지 않는 경우 1회 에러(ERROR)로 처리한다.

또한, 상기 S상의 하이(high)레벨 신호가 검출된 다음(P₂), 120°의 위상 변화 후 T상의 레벨을 검출(P₃)하며, 이때 250㎲단위로 4회 T상 신호를 검출하며, 3회이상 하이(high)레벨 신호가 검출되지 않는 경우 에러로 처리하게 된다.

상기 에러가 연속으로 일정 수 이상 발생되는 경우 입력전원에 이상이 있는 것으로 판단하여 상기 가전기기의 동작을 정지시킨다.

그러나, 종래의 역결상 감지회로는 일반적인 3상 4선식으로 4선을 입력받아 3상을 감지하는 방법이므로 3상 3선식에서는 역상 또는 결상을 감지 할 수 없어 상기 3상전원 사용기기의 소손 및 오동작이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 3상 교류전원이 인가되는 가전기기에 있어서, 상기 가전기기의 오동작 또는 소손을 발생시키는 역상 또는 결상을 세밀하게 감지하여 기기를 보호하도록 하는 역결상 감지회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 역결상 감지회로 및 그 동작방법은 외부로부터 입력되는 3상 교류전원을 압축기에 공급하기 위하여 3상 3선식으로 구성되는 입력부와, 상기 입력부로부터 인가되는 3상 교류전원의 각 위상신호를 감지하는 전원감지부와, 감지된 상기 각 위상신호의 레벨을 검출하여 상기 교류전원의 역상 또는 결상 여부를 판단하고 이를 외부로 표시하도록 하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 제 1 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 역결상 감지회로의 동작방법은 3상(R, S, T상) 교류전원의 각 위상신호를 소정의 시간간격으로 검출하는 제 1단계와, 검출된 신호에 따라 상기 교류전원의 이상여부를 판단하는 제 2단계와, 판단결과에 따라 이상이 있는 경우 상기 압축기의 동작을 정지하고 이를 외부에 표시하도록 하는 제 3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 역결상 감지회로의 동작방법에 있어서, 상기 제 1단계는 25ms 단위로 주기적으로 R상의 레벨을 검출하는 제 1과정을 포함하여 이루어지는 것을 제 2 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명에 따른 역결상 감지회로의 구성을 도시한 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 역결상 감지회로를 도시한 회로도이고, 도 5는 본 발명에 따른 역결상 감지회로의 신호검출방법을 도시한 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 역결상 감지회로의 동작방법을 도시한 순서도이다.

본 발명에 따른 역결상 감지회로는 도 4에 도시된 바와 같이, 외부로부터 입력되는 3상 교류전원을 압축기에 공급하기 위하여 3상 3선식으로 구성되는 입력부(100)와, 상기 입력부(100)로부터 인가되는 3상 교류전원의 각 위상신호를 감지하는 전원감지부(200)와, 상기 전원감지부(200)에 의해 감지된 상기 위상신호의 레벨을 검출하여 상기 교류전원의 역상 또는 결상 여부를 판단하고 이를 외부로 표시하도록 하는 제어부(300)와 상기 제어부(300)에 의해 판단된 전원을 출력하는 출력부(400)를 포함하여 구성된다.

상기 입력부(100)는 3상(R상, S상, T상) 교류전원의 이상 여부를 감지하기 위하여 일반적으로 사용되는 3상 4선식에 있어서, 중성선(N)이 제거된 3상 3선식으로 구성되며, 상기 입력부를 통해 입력되는 상기 교류전원의 역상 또는 결상 여부를 판단할 수 있도록 한다.

상기 전원감지부(200)는 상기 입력부(100)로부터 인가된 교류전원을 각 상 별로 감지하여 상기 제어부(300)가 역상 또는 결상 여부를 판단하도록 하고, 각각의 상을 감지하는 경우 상의 크기가 최대값의 1/2이상이 되는 시점부터 하이(HIGH)로 감지하도록 한다.

또한, 상기 전원감지부(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 저항(R1 내지 R9)과, 커패시터(C1 내지 C3)와, 다이오드(D1 내지 D3)를 포함하여 구성되며, 특히 다수의 포토 커플러(Photocoupler, IC1 내지 IC3)를 더 포함하여 구성된다.

상기 포토커플러(Photocoupler, IC1내지 IC3)는 발광다이오드와 포토 트랜지스터로 구성되며, 상기 발광다이오드에 전류가 흐르면 상기 발광다이오드로부터 빛이 발생되어 상기 포토 트랜지스터가 발광다이오드의 발광 신호에 따라 동작한다.

본 발명은 상기 포토커플러(Photocoupler)로서 TLP421를 사용한 것을 예로 하여 상기 역결상 감지회로를 구성하나 이는 본 발명의 창작범위를 한정하지 않으며 당업자에 의해 변경이 가능하다.

상기 제어부(300)는 상기 전원감지부(200)로부터 감지된 교류전원의 3상을 검출하여 이상여부를 판단하도록 하는 신호검출부(310)와, 상기 신호의 에러를 카운트하고 저장하는 에러카운트부(340)와, 상기 에러 카운트 수가 일정 수 이상인 경우 에러플래그를 발생시키는 에러플래그 발생부(330)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 제어부(300)는 상기 신호검출부(310)로부터 검출되는 신호에 따라 에러여부를 판단하여 상기 에러카운트부(340)에 저장하고, 에러플래그가 발생되면 이를 외부에 표시하고 동작을 정지하도록 하는 감지제어부(320)를 포함하여 구성된다.

상기 신호검출부(310)는 상기 전원감지부(200)에 의해 감지된 각 상의 신호의 이상여부를 판단하기 위하여 소정 시간 간격으로 상기 신호의 레벨이 하이(HIGH) 또는 로우(LOW)인지 여부를 검출한다.

상기 에러카운트부(340)는 상기 신호검출부(310)로부터 검출된 결과에 따라 상기 신호검출부(310)로부터 에러가 발생되는 경우 에러카운트를 증가시킴으로 에러 발생 횟수를 저장하며, 각 위상신호마다 각각 에러 횟수를 저장한다.

상기 에러플래그 발생부(330)는 상기 에러카운트부(340)에 저장된 에러의 수가 에러 기준값 이상이 되는 경우 에러플래그를 발생하여 상기 입력전원의 이상여부를 외부로 표시한다.

상기 감지제어부(320)는 상기 신호 검출부(310)로부터 검출되는 신호의 이상여부를 판단하여 상기 에러카운트부(340)에 저장하고, 상기 에러카운트부(340)의 에러횟수가 에러 기준값 이상이 되는 경우 상기 전원의 이상으로 판단하고, 이상여부를 외부로 표시하고 상기 전원이상으로 인한 압축기의 손상을 방지하기 위하여 상기 압축기가 동작을 정지하도록 한다.

또한, 상기 감지제어부(320)는 에러플래그가 발생되는 경우 외부의 램프, 스피커 또는 기타 디스플레이 수단(미도시)이 동작하도록 하여 사용자가 전원 이상을 인지하도록 한다.

상기와 같이 구성되는 역결상 감지회로의 동작의 흐름을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 6 는 본 발명에 따른 역결상 감지회로의 신호검출방법을 도시한 그래프이고, 도 7 은 본 발명에 따른 역결상 감지회로의 동작방법을 도시한 순서도이다.

우선, 외부로부터 3상 교류전원이 입력된다. (S1)

전원이 입력되면, 각각의 위상별로 위상신호를 감지하며, 위상값이 0보다 큰값부터 하이(HIGH)로 감지하는 것이 아니라, 30°위상 변화 후 위상값의 크기가 대략 최대값의 1/2 이상이 되는 시점부터 하이(HIGH)로 감지하여 나타내며, 상의 크기가 최대값의 1/2 이하인 경우 로우(LOW)로 감지한다.(S2)

다음, 감지된 위상신호에 따라 주기적으로 R상 신호의 레벨을 검출(P₁₁)하며(S3), 검출된 R상 신호의 레벨이 하이(high)가 아닌경우 이를 1회 에러(ERROR)로 처리하여 R상 에러카운트를 증가시킨다.(S9)

R상 이 검출된 후(P₁₁) 약 8.25ms 시간 경과한 후(S4) S 상을 검출(P₁₂)하고, S 상 검출 시 250㎲ 단위로 4회 반복하여 신호를 검출한다.(S5)

S상 검출 시(P₁₂) 4회 중 3회 이상 하이(HIGH)가 검출되지 않는 경우 1회 에러(ERROR)로 처리하여 S상 에러카운트를 증가시킨다.(S10)

R상의 하이(HIGH)가 검출된 시기(P₁₁)를 기준으로 13.75ms 이후(S6) T상을 검출(P₁₃)하며, 이때 250㎲ 단위로 4회 반복하여 신호를 검출한다.(S7)

T상 검출 시(P₁₃) 4회 중 3회 이상 하이(HIGH)가 검출되지 않는 경우 1회 에러(ERROR)로 처리하여 T상 에러카운트를 증가시킨다.(S11)

상기의 과정에서 신호레벨 검출방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 신호의 크기가 0 이상이 되면 바로 하이(HIGH)로 감지하는 것이 아니라 약 30°위상이 변화된 후 상의 크기가 대략 최대값의 1/2 이상이 되는 시점부터 하이(HIGH)로 감지하여 나타내며, 상의 크기가 최대값의 1/2 이하인 경우 로우(LOW)로 감지한다.

이때, 상기와 같이 상의 크기가 최대값의 1/2 이상으로 하이(HIGH)로 감지되되는 시간은 약 5.5ms 동안이며, 상기 시간은 120°위상이 변화하는 시간과 같다.

다음, 3상 신호가 각각 정상적으로 검출되는 경우 전원을 외부로 출력하여 압축기 또는 3상 전원을 사용하는 기기가 일반적인 동작을 수행하게된다.(S8)

상기 R상 에러카운트, S상 에러카운트, T상 에러카운트의 수가 설정된 에러기준값 이상이 되는지 여부를 확인하고(S12 내지 S14), 에러기준값 이상이 되는 경우 상기 3상의 신호가 연속적으로 감지되지 않은 것으로 판단하여 에러플래그를 발생한다.(S15)

상기와 같이 에러플래그가 발생되는 경우 전원의 이상으로 인한 압축기 또는 3상 전원 사용기기의 손상을 방지하기 위하여 그 동작을 정지시키고(S16), 전원이상을 외부로 표시한다.(S17)

이상과 같이 본 발명에 의한 역결상 감지회로 및 그 동작방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 역결상 감지회로 및 그 동작방법은 3상 3선식에서도 입력전원의 역상 또는 결상을 감지할 수 있도록 구성되어, 역상 또는 결상으로 인한 가전기기의 손상 또는 오동작을 방지할 수 있으며, 또한 상기 가전기기의 입력전원 이상으로 인한 비상제어에 용이하므로 3상 전원을 사용하는 가전기기의 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 일반적인 공기 조화기를 도시한 도,

도 2 는 종래 발명에 따른 역결상 감지회로를 도시한 회로도,

도 3 은 종래 발명에 따른 역결상 감지회로의 신호검출방법을 도시한 그래프,

도 4 는 본 발명에 따른 역결상 감지회로의 구성을 도시한 블록도,

도 5 는 본 발명에 따른 역결상 감지회로의 구성을 도시한 회로도,

도 6 는 본 발명에 따른 역결상 감지회로의 신호검출방법을 도시한 그래프,

도 7 은 본 발명에 따른 역결상 감지회로의 동작방법을 도시한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100: 입력부 200: 전원감지부

300: 제어부 310: 신호검출부

320: 감지제어부 330: 에러플래그 발생부

340: 에러카운트부

Claims (7)

1. 외부로부터 입력되는 3상 교류전원을 압축기에 공급하기 위하여 3상 3선식으로 구성되는 입력부와;

   상기 입력부로부터 인가되는 3상 교류전원의 각 위상신호를 감지하는 전원감지부와;

   감지된 상기 각 위상신호의 레벨을 검출하여 상기 교류전원의 역상 또는 결상 여부를 판단하고 이를 외부로 표시하도록 하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역결상 감지회로.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전원감지부는 하나 이상의 포토커플러(photocoupler)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역결상 감지 회로.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 전원감지부에서 감지된 각 위상신호의 레벨을 검출하는 신호검출부와; 상기 신호의 에러를 카운트 및 저장하는 에러카운트부와; 상기 에러카운트부의 수가 일정값 이상인 경우 에러플래그를 발생시키는 에러플래그 발생부와; 상기 신호검출부로부터 검출된 신호의 이상여부를 판단하여 상기 에러카운트부로 전달하고, 상기 에러플래그가 발생되면 상기 압축기의 동작을 정지하고 이를 외부에 표시하도록 하는 감지제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역결상 감지회로.
4. 3상(R, S, T상) 교류전원의 각 위상신호를 소정의 시간간격으로 검출하는 제 1단계와, 검출된 신호에 따라 상기 교류전원의 이상여부를 판단하는 제 2단계와, 판단결과에 따라 이상이 있는 경우 상기 압축기의 동작을 정지하고 이를 외부에 표시하도록 하는 제 3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 역결상 감지회로의 동작방법에 있어서,

   상기 제 1단계는 25ms 단위로 주기적으로 R상의 레벨을 검출하는 제 1과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 역결상 감지회로의 동작방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제 1단계는 상기 제 1과정에서 상기 R상 신호의 레벨이 하이(high)로 검출된 시기를 기준으로 8.25ms 이후 S상의 레벨을 검출하는 제 2과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 역결상 감지회로의 동작방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제 1단계는 상기 제 2과정 후 상기 제 1과정에서 상기 R상 신호의 레벨이 (high)로 검출된 시기를 기준으로 13.75ms 경과한 다음 T상의 레벨을 검출하는 제 3과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 역결상 감지 회로의 동작방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 2단계는 상기 S상 또는 T상 신호의 레벨 검출 시 250㎲ 단위로 4회 검출하여 3회 이상 하이(high)레벨 신호가 검출되지 않는 경우 에러로 처리하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 역결상 감지회로의 동작방법.