KR20100138063A - 전동압축기의 제어방법 - Google Patents

전동압축기의 제어방법 Download PDF

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이건호
구인회
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Abstract

본 발명의 제1실예에 따른 전동압축기의 제어방법은, 압축기의 기동 전에 인버터 또는 모터의 이상동작을 검출하는 전동압축기의 제어방법에 있어서,
(Ⅰ) 에어컨에 전원을 인가하는 단계;
(Ⅱ) 압축기의 구동모터에 미소전류를 인가하여 3상의 전류를 센서에 의해 검출하는 단계; 및
(Ⅲ) 3상의 전류 값의 합(Ui+Vi+Wi)에 의해 인버터 또는 구동모터의 이상동작을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 압축기의 기동 전에 센서에 의해 구동모터의 3상의 전류를 측정하여 인버터의 이상동작 및 모터의 고장 또는 단선을 조기에 판단하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
전동압축기, 인버터, 기동

Description

전동압축기의 제어방법{Method for control of electromotive compressor}
본 발명은 전동압축기의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기의 기동 전에 인버터의 이상동작 및 모터의 고장 또는 단선을 조기에 판단하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전동압축기의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 냉동공조장치에 적용되는 압축기는 그 작동방식에 따라 왕복동식, 회전식 및 스크롤식 등 다양한 방식이 개발되어 이용되고 있다.
또한, 이러한 압축기 중 동력원으로 전동모터를 사용하는 전동식 압축기는 구동모터를 포함하는 모터부와 냉매를 압축하는 압축부로 이루어진다.
일반적으로 전동식 압축기는, 외부 부하 조건의 변동시에 냉동공조장치의 냉방효율을 가변적으로 조절하기 위해 구동모터의 회전수를 조절하는 인버터가 압축기 하우징의 일측에 설치되어 있다.
구체적으로, 인버터는 다양한 회로소자가 실장된 회로기판(PCB)을 포함하여 이루어지고, 압축기 하우징의 일측에 구비된 인버터 하우징 내부에 인버터 하우징 의 개구를 덮는 커버를 통해 밀폐된 상태로 배치되어 있다.
또한, 인버터는 홀소자 등의 위치센서를 사용하여 로터의 위치를 모니터함으로써 제어할 수 있는 센서타입의 인버터와, 위치센서 없이 모터의 역기전력이나 전류 등에 기초하여 로터의 위치를 추정함으로써 구동모터의 속도를 제어하는 센서리스 인버터로 구분되며 최근에는 센서리스 인버터가 선호되고 있다.
그러나, 종래의 센서리스 인버터는 인버터 소자의 이상동작, 모터와 인버터의 단선 및 모터의 고장을 조기에 판단하기 어려워 동작의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 압축기의 기동 전에 인버터의 이상동작 및 모터의 고장 또는 단선을 조기에 판단하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전동압축기의 제어방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 전동압축기의 제어방법은, 압축기의 기동 전에 인버터 또는 구동모터의 이상동작을 검출하는 전동압축기의 제어방법에 있어서,
(Ⅰ) 에어컨에 전원을 인가하는 단계;
(Ⅱ) 압축기의 구동모터에 미소전류를 인가하여 3상의 전류를 센서에 의해 검출하는 단계; 및
(Ⅲ) 3상의 전류 값의 합(Ui+Vi+Wi)에 의해 인버터 또는 구동모터의 이상동작을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (Ⅲ)단계 후, 3상 전류 값의 합이 0 또는 오차범위 이내이면 압축기를 정상 기동 또는 구동하고, 3상 전류 값의 합이 0과 오차범위를 벗어나는 경우에는 인버터 또는 구동모터가 고장인 것으로 판단하고 에러메시지를 출력하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 (Ⅲ)단계는 1초 이내에 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 센서는 전류센서 또는 저항센서인 것이 바람직하다.
본 발명의 제2실시예에 따른 전동압축기의 제어방법은, 압축기의 기동 전에 인버터 또는 구동모터의 이상동작을 검출하는 전동압축기의 제어방법에 있어서,
(Ⅰ) 에어컨에 전원을 인가하는 단계;
(Ⅱ) 압축기의 구동모터에 미소전류를 인가하여 3상(Ui,Vi,Wi) 중 2상의 전류를 센서에 의해 검출하는 단계; 및
(Ⅲ) 2상의 전류에 의해 나머지 1상의 전류 값을 계산하는 단계;
(Ⅳ) 3상의 전류 값(Ui,Vi,Wi)이 기준 값과 비교하여 인버터 또는 구동모터의 이상동작을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (Ⅲ)단계는, 3상의 전류 값의 합(Ui+Vi+Wi)은 0이므로 2상의 전류 값에 의해 나머지 1상의 전류 값을 구하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 (Ⅳ)단계 후, 3상의 전류 값(Ui,Vi,Wi)이 기준 값의 오차범위 이내이면 압축기를 정상 기동 또는 구동하고, 3상의 전류 값(Ui,Vi,Wi)이 기준 값의 오차범위를 벗어나는 경우에는 인버터 또는 구동모터가 고장인 것으로 판단하고 에러메시지를 출력하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 (Ⅳ)단계는 1초 이내에 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 센서는 전류센서 또는 저항센서인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 전동압축기의 제어방법에 따르면, 압축기의 기동 전에 센서에 의해 구동모터의 3상의 전류를 측정하여 인버터의 이상동작 및 모터의 고장 또는 단선을 조기에 판단하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 인버터의 안정적 구동 및 구동모터의 문제 발생 시 조기발견으로 사고를 예방할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전동식 압축기를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전동압축기의 제어방법을 도시한 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 전동압축기의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명에 따른 전동압축기의 제어방법을 설명하기에 앞서, 본 발명에 대한 이해에 도움이 될 수 있도록 전동식 압축기를 설명하고자 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기의 일측에는 인버터(100)가 설치되어 있다.
상기 압축기는 공기조화기를 구성하는 일 구성요소로서, 별도의 동력발생장치 즉, 엔진 등으로부터 동력을 전달받아 내부의 구동축이 회전하는 방식이 아니라, 압축기 하우징 내부에 장착된 구동모터에 의해 구동축이 회전하는 전동식 압축 기이다.
즉, 상기 압축기는 그 내부에 냉매의 압축을 위한 구성요소가 구비된 압축부(200)와 상기 압축부를 동작시키는 구동모터가 구비된 구동부(300)가 구비되어 있으며, 인버터(100)는 구동모터가 배치되는 부분에 인접한 압축기 하우징의 외주면, 구체적으로 상기 외주면의 일측에 형성되며 상측 개구가 커버(400)에 의해 폐쇄되는 인버터 하우징(500)의 내부에 설치된다.
여기서, 상기 인버터(100)는 구동모터의 회전속도를 가변적으로 조절하여 공기조화기 사이클을 따라 순환하는 냉매의 토출량을 조절하기 위한 것으로서, 터미널 또는 버스바 등에 의해 구동모터와 전기적으로 연결되어 있다.
이러한 인버터(100)는 인버터 동작프로그램이 저장된 IC가 포함된 MCU, 절연 게이트형 양극성 트랜지스터(IGBT) 또는 모터 드라이브 기능을 탑재한 지능형 파워모듈(IPM;Intelligent Power Module), 레귤레이터, 인덕터, 컨덴서 등의 다양한 회로소자가 실장된 회로기판을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 인버터(100)는 위치센서 없이 구동모터의 역기전력이나 전류 등에 기초하여 로터의 위치를 추정함으로써 구동모터의 속도를 제어하는 센서리스 인버터로 구성된다.
한편, 센서리스 인버터는 압축기의 기동전 로터의 위치를 검출하기 위한 센서가 구비되며, 상기 센서는 3상모터로 이루어진 구동모터의 3상(U,V,W)에 각각 설치되어 전류를 측정한다.
여기서, 상기 센서는 전류센서 또는 저항센서로 구성되는 것이 바람직하다.
따라서, 압축기의 기동전에 센서는 3상 전류를 측정하여 인버터의 이상동작 및 모터의 고장 또는 단선을 조기에 판단하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다.
이하, 도면을 참고하여 전동압축기의 제어방법을 구체적으로 설명한다.
제1실시예
도 2에 도시한 바와 같이, 제1실시예의 전동압축기 제어방법은, 먼저, 에어컨에 전원을 인가한다(S110).
다음, 압축기의 구동모터에 미소전류를 인가하여 3상의 전류(Ui,Vi,Wi)를 측정한다(S120).
그리고, 상기 S120단계에서 측정된 3상 전류(Ui,Vi,Wi)에 의해 인버터 및 구동모터의 이상동작을 판단한다(S130).
이때, 3상 전류 값의 합(Ui+Vi+Wi)이 0 또는 오차범위 이내이면 인버터 또는 구동모터는 정상인 것으로 판단하여 압축기를 정상 기동하고(S140), 3상 전류 값의 합(Ui+Vi+Wi)이 오차범위를 벗어나는 경우에는 인버터 또는 구동모터가 고장인 것으로 판단한다(S150).
더욱 상세하게는, 3상 구동모터의 경우 하기 [수학식 1]과 같이 3상 전류의 합은 0이다.
따라서, 인버터의 이상동작 및 모터의 고장 또는 단선이 발생하여 잘못된 측정전류(Ui,Vi,Wi)가 제공된다면 그 합은 0이 될 수 없으며, 이로 인해 인버터 또는 구동모터가 고장인 것으로 판단한다.
한편, 상기 S130단계는 1초 이내에 이루어지도록 하여 압축기 기동의 추종성을 높이는 것이 바람직하다.
Ui+Vi+Wi=0
다음, 상기 S150단계 후에 에러메시지를 출력하며 압축기를 정지시킨다(S160).
제2실시예
도 3에 도시한 바와 같이, 제2실시예의 전동압축기 제어방법은, 먼저, 에어컨에 전원을 인가한다(S210).
다음, 압축기의 구동모터에 미소전류를 인가하여 3상(Ui,Vi,Wi) 중 2상의 전류를 측정한다(S220).
그리고, 2상의 전류 값으로 나머지 1상의 전류 값을 계산한다(S230).
이때, 3상의 전류 값의 합(Ui+Vi+Wi)은 상기 [수학식1]과 같이 0이므로 2상의 전류 값으로 나머지 1상의 전류 값을 산출한다.
다음, 3상의 전류 값(Ui,Vi,Wi)의 각각을 기준 값과 비교하여 인버터 또는 구동모터의 이상동작을 판단한다(S240).
이때, 3상의 전류 값(Ui,Vi,Wi)의 각각이 기준 값의 오차범위 이내이면 압축 기를 정상 기동하고(S250), 3상의 전류 값(Ui,Vi,Wi)이 기준 값의 오차범위를 벗어나는 경우에는 인버터 또는 구동모터가 고장인 것으로 판단한다(S260).
더욱 상세하게는, 상기 기준 값은 압축기 정상 기동시에 측정된 3상(U,V,W)의 전류 값이다. 결국, 상기 단계에서 측정 및 산출된 3상의 전류 값(Ui,Vi,Wi)이 기준 값의 오차범위를 벗어나면 인버터 또는 구동모터가 고장인 것으로 판단하는 것이다.
한편, 상기 S240단계는 1초 이내에 이루어지도록 하여 압축기 기동의 추종성을 높이는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 S260단계 후에 에러메시지를 출력하며 압축기를 정지시킨다(S270).
도 1은 본 발명에 따른 전동식 압축기를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전동압축기의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 전동압축기의 제어방법을 도시한 흐름도이다.

Claims (9)

  1. 압축기의 기동 전에 인버터 또는 구동모터의 이상동작을 검출하는 전동압축기의 제어방법에 있어서,
    (Ⅰ) 에어컨에 전원을 인가하는 단계;
    (Ⅱ) 압축기의 구동모터에 미소전류를 인가하여 3상의 전류를 센서에 의해 검출하는 단계; 및
    (Ⅲ) 3상의 전류 값의 합(Ui+Vi+Wi)에 의해 인버터 또는 구동모터의 이상동작을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (Ⅲ)단계 후, 3상 전류 값의 합이 0 또는 오차범위 이내이면 압축기를 정상 기동 또는 구동하고, 3상 전류 값의 합이 0과 오차범위를 벗어나는 경우에는 인버터 또는 구동모터가 고장인 것으로 판단하고 에러메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 제어방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 (Ⅲ)단계는 1초 이내에 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 제어방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 센서는 전류센서 또는 저항센서인 것을 특징으로 하는 전동압축기의 제어방법.
  5. 압축기의 기동 전에 인버터 또는 구동모터의 이상동작을 검출하는 전동압축기의 제어방법에 있어서,
    (Ⅰ) 에어컨에 전원을 인가하는 단계;
    (Ⅱ) 압축기의 구동모터에 미소전류를 인가하여 3상(Ui,Vi,Wi) 중 2상의 전류를 센서에 의해 검출하는 단계; 및
    (Ⅲ) 2상의 전류에 의해 나머지 1상의 전류 값을 계산하는 단계;
    (Ⅳ) 3상의 전류 값(Ui,Vi,Wi)을 기준 값과 비교하여 인버터 또는 구동모터의 이상동작을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 (Ⅲ)단계는, 3상의 전류 값의 합(Ui+Vi+Wi)은 0이므로 2상의 전류 값에 의해 나머지 1상의 전류 값을 구하는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 (Ⅳ)단계 후, 3상의 전류 값(Ui,Vi,Wi)이 기준 값의 오차범위 이내이면 압축기를 정상 기동 또는 구동하고, 3상의 전류 값(Ui,Vi,Wi)이 기준 값의 오차범위를 벗어나는 경우에는 인버터 또는 구동모터가 고장인 것으로 판단하고 에러메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 제어방법.
  8. 제 5항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (Ⅳ)단계는 1초 이내에 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 제어방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 센서는 전류센서 또는 저항센서인 것을 특징으로 하는 전동압축기의 제어방법.
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