KR20160037618A - 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 호환성이 제한되는 종래기술의 한계를 해결하기 위해, 리니어 압축기에 테스트 신호를 인가하여 모터의 종류를 식별하고, 식별된 모터 종류에 따라 리니어 압축기를 제어하고, 아울러 리니어 압축기의 고장 여부를 진단함으로써, 별도의 장치 또는 측정 과정 없이 모터의 종류가 자가 식별되고, 모터의 특성에 맞는 정확하고 효율적인 제어가 이루어지며, 리니어 압축기의 유지, 보수 및 점검이 쉽고 용이하게 이루어지는 효과가 있는 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 관한 것이다.

Description

리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING LINEAR COMPRESSOR AND METHOD FOR CONTROLLING LINEAR COMPRESSOR}
본 명세서는 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 테스트 신호를 인가하여 모터의 종류를 식별하고, 식별 결과에 따라 리니어 압축기를 제어하는 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치로서 냉동기기, 예를 들어 냉장고나 공기조화기 등의 일부분으로 사용된다.
압축기는 크게 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor)와, 회전식 압축기(Rotary Compressor)와, 스크롤식 압축기(Scroll Compressor)로 구분된다. 왕복동식 압축기는, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시킨다. 회전식 압축기는, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시킨다. 스크롤식 압축기는, 선회 스크롤(Orbiting Scroll)과 고정 스크롤(Fixed Scroll) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 신회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시킨다.
왕복동식 압축기는 내부 피스톤을 실린더의 내부에서 선형으로 왕복 운동시킴으로써 냉매 가스를 흡입, 압축 및 토출한다. 왕복동식 압축기는 피스톤을 구동하는 방식에 따라 크게 레시프로(Recipro) 방식과 리니어(Linear) 방식으로 구분된다.
레시프로 방식이라 함은 회전하는 모터(Motor)에 크랭크샤프트(Crankshaft)를 결합하고, 크랭크샤프트에 피스톤을 결합하여 모터의 회전 운동을 직선 왕복운동으로 변환하는 방식이다. 반면, 리니어 방식이라 함은 직선 운동하는 모터의 가동자에 피스톤을 연결하여 모터의 직선 운동으로 피스톤을 왕복운동시키는 방식이다.
이러한 왕복동식 압축기는 구동력을 발생하는 전동 유닛과, 전동 유닛으로부터 구동력을 전달받아 유체를 압축하는 압축 유닛으로 구성된다. 전동 유닛으로는 일반적으로 모터(motor)를 많이 사용하며, 상기 리니어 방식의 경우에는 리니어 모터(linear motor)를 이용한다.
리니어 모터는 모터 자체가 직선형의 구동력을 직접 발생시키므로 기계적인 변환 장치가 필요하지 않고, 구조가 복잡하지 않다. 또한, 리니어 모터는 에너지 변환으로 인한 손실을 줄일 수 있고, 마찰 및 마모가 발생하는 연결 부위가 없어서 소음을 크게 줄일 수 있는 특징을 가지고 있다. 또한, 리니어 방식의 왕복동식 압축기(이하, 리니어 압축기(Linear Compressor)라 함)를 냉장고나 공기조화기에 이용할 경우에는 리니어 압축기에 인가되는 스트로크 전압을 변경하여 줌에 따라 압축 비(Compression Ratio)를 변경할 수 있어 냉력(Freezing Capacity) 가변 제어에도 사용할 수 있는 장점이 있다.
한편, 왕복동식 압축기, 특히 리니어 압축기는 피스톤이 실린더 안에서 기구적으로 구속되어 있지 않은 상태에서 왕복 운동을 하게 되기 때문에 갑자기 전압이 과도하게 걸리는 경우에 피스톤이 실린더 벽에 부딪히거나, 부하가 커서 피스톤이 전진하지 못하여 압축이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 부하의 변동이나 전압의 변동에 대하여 피스톤의 운동을 제어하기 위한 제어 장치가 필수적이다.
일반적으로 압축기 제어 장치는 압축기 모터에 인가되는 전압과 전류를 검출하여 센서리스 방법으로 스트로크를 추정하여 피드백 제어를 수행한다. 이때, 압축기 제어 장치는 압축기를 제어하기 위한 수단으로 트라이악(Triac)이나 인버터(inverter)를 구비한다.
압축기 제어 장치는 압축기 모터에 따른 제어가 실시되어야 하는데, 종래에는 모터의 모델마다 모터 상수를 측정하여 제어 프로그램에 직접 입력한 후, 전압과 전류를 검출하여 센서리스 방법으로 스트로크를 추정하여 피드백 제어를 수행하는 방식으로 제어가 실시되었다.
그러나, 이러한 방식은 모터 상수를 사전에 측정하여 제어 프로그램에 직접 입력하는 불편한 절차를 거쳤으며, 보수, 점검 및 고장 등으로 인해 제어 장치의 제어 대상이 변경되는 경우, 이러한 절차를 반복하여야만 압축기 제어가 가능해지는 한계가 있었다.
또는, 모터의 모델별로 특정된 제어 프로그램을 내장하는 방식으로 제어가 실시되었는데, 특정된 제어 프로그램을 사용하게 됨으로써 제어 가능한 모터의 종류가 한정되고, 제어 대상이 변경되는 경우 제어 프로그램을 일일이 변경해주어야 하는 한계가 있었다. 또한, 여러 종류의 모터를 제어하기 위해서는 다수의 제어 프로그램을 내장해야만 하는 어려움이 있어, 제어 장치의 호환성이 크게 제한될 수 밖에 없었다.
따라서, 본 명세서는 종래기술의 한계를 해결하기 위해, 리니어 압축기에 테스트 신호를 인가하여 모터의 종류를 식별하고, 식별된 모터 종류에 따라 리니어 압축기를 제어할 수 있으며, 아울러 리니어 압축기의 고장 여부를 진단할 수 있는 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치는, 제어 신호를 근거로 리니어 압축기를 구동하는 구동부, 상기 리니어 압축기의 모터 전류를 검출하는 전류 검출부, 상기 리니어 압축기의 모터 전압을 검출하는 전압 검출부 및 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 리니어 압축기에 테스트 신호를 인가하여, 측정된 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 모터의 종류를 식별하되, 상기 테스트 신호는, 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 서로 다른 종류의 신호를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 테스트 신호는, 직류 전압 또는 고주파수(High frequency) 전압 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간은, 상기 테스트 신호가 인가된 즉시의 제1 구간, 상기 테스트 신호가 인가된 후 신호가 없어지기 전까지의 과도구간인 제2 구간 및 상기 제2 구간 이후의 제3 구간으로 구분될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 측정되는 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 모터의 모터 상수를 산출하되, 상기 모터 상수는, 상기 모터의 저항 성분, 상기 모터의 인덕턴스 성분 및 상기 모터의 역기전력 상수 중 적어도 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 구간은, 상기 모터 전류가 일정 직류로 출력되는 구간이되, 상기 제어부는, 상기 제1 구간에서의 상기 모터 전류의 출력을 근거로, 상기 모터의 저항 성분을 산출할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제2 구간은, 상기 모터 전류가 일정 직류에서 0[A]로 변화하는 과도구간이되, 상기 제어부는, 상기 제2 구간에서의 상기 모터 전류의 변화를 근거로, 상기 모터의 인덕턴스 성분을 산출할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제3 구간은, 상기 모터 전류가 출력되지 않는 구간이되, 상기 제어부는, 상기 제3 구간에서의 상기 모터 전류의 미출력을 근거로, 상기 모터의 역기전력 상수를 산출할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 산출 결과를 기설정된 기준과 비교하여 상기 모터의 종류를 식별하되, 상기 기설정된 기준은, 모터의 종류별로 구분되는 상기 모터 상수에 대한 기준일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 리니어 압축기의 정상 운전 시작 전에 상기 테스트 신호를 인가하여 상기 모터의 종류를 식별하고, 식별된 종류에 따라 정상 운전을 위한 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 모터 상수가 저장되는 메모리를 포함하되, 상기 테스트 신호를 인가하여 상기 모터 상수를 산출하고, 산출 결과와 상기 메모리에 기저장된 모터 상수와의 일치 여부를 근거로 상기 리니어 압축기의 고장 여부를 진단할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 방법은, 상기 리니어 압축기에 테스트 신호를 인가하는 단계, 상기 테스트 신호에 따른 모터 전류 및 모터 전압을 측정하는 단계, 측정된 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계, 산출 결과를 기설정된 기준과 비교하여 상기 모터의 종류를 식별하는 단계 및 식별된 상기 모터의 종류에 따라 상기 리니어 압축기를 제어하는 단계를 포함하되, 상기 테스트 신호는, 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 서로 다른 종류의 신호를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 테스트 신호는, 직류 전압 또는 고주파수(High frequency) 전압 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간은, 상기 테스트 신호가 인가된 즉시의 제1 구간, 상기 테스트 신호가 인가된 후 신호가 없어지기 전까지의 과도 구간인 제2 구간 및 상기 제2 구간 이후의 제3 구간으로 구분되되, 상기 제1 구간은, 상기 모터 전류가 일정 직류로 출력되는 구간이고, 상기 제2 구간은, 상기 모터 전류가 일정 직류에서 0[A]로 변화하는 과도 구간이고, 상기 제3 구간은, 상기 모터 전류가 출력되지 않는 구간일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계는, 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 측정되는 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 모터의 모터 상수를 산출하되, 상기 모터 상수는, 상기 모터의 저항 성분, 상기 모터의 인덕턴스 성분 및 상기 모터의 역기전력 상수 중 적어도 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계는, 상기 제1 구간에서의 상기 모터 전류의 출력을 근거로, 상기 모터의 저항 성분을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계는, 상기 제2 구간에서의 상기 모터 전류의 변화를 근거로, 상기 모터의 인덕턴스 성분을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계는, 상기 제3 구간에서의 상기 모터 전류의 미출력을 근거로, 상기 모터의 역기전력 상수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 기설정된 기준은, 모터의 종류별로 구분되는 상기 모터 상수에 대한 기준일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 테스트 신호를 인가하는 단계는, 상기 리니어 압축기의 정상 운전 전에 상기 테스트 신호를 인가하되, 상기 리니어 압축기를 제어하는 단계는, 상기 리니어 압축기의 정상 운전을 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 방법은, 상기 리니어 압축기에 테스트 신호를 인가하는 단계, 상기 테스트 신호에 따른 모터 전류 및 모터 전압을 측정하는 단계, 측정된 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계 및 산출 결과를 기저장된 모터 상수와 비교한 결과를 근거로 상기 리니어 압축기의 고장 여부를 진단하는 단계를 포함하되, 상기 테스트 신호는, 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 서로 다른 종류의 신호를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 테스트 신호는, 직류 전압 또는 고주파수(High frequency) 전압 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간은, 상기 테스트 신호가 인가된 즉시의 제1 구간, 상기 테스트 신호가 인가된 후 신호가 없어지기 전까지의 과도 구간인 제2 구간 및 상기 제2 구간 이후의 제3 구간으로 구분되되, 상기 제1 구간은, 상기 모터 전류가 일정 직류로 출력되는 구간이고, 상기 제2 구간은, 상기 모터 전류가 일정 직류에서 0[A]로 변화하는 과도 구간이고, 상기 제3 구간은, 상기 모터 전류가 출력되지 않는 구간일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계는, 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 측정되는 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 모터의 모터 상수를 산출하되, 상기 모터 상수는, 상기 모터의 저항 성분, 상기 모터의 인덕턴스 성분 및 상기 모터의 역기전력 상수 중 적어도 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계는, 상기 제1 구간에서의 상기 모터 전류의 출력을 근거로, 상기 모터의 저항 성분을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계는, 상기 제2 구간에서의 상기 모터 전류의 변화를 근거로, 상기 모터의 인덕턴스 성분을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계는, 상기 제3 구간에서의 상기 모터 전류의 미출력을 근거로, 상기 모터의 역기전력 상수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 기저장된 모터 상수는, 상기 리니어 압축기의 정상 운전 전에 저장될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 리니어 압축기의 고장 여부를 진단하는 단계는, 상기 산출 결과와 상기 기저장된 모터 상수가 일치하는 경우, 상기 리니어 압축기에 이상이 없다고 진단하고, 상기 산출 결과와 상기 기저장된 모터 상수가 일치하지 않는 경우, 상기 리니어 압축기에 이상이 있다고 진단할 수 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법은, 테스트 신호를 인가하여 측정된 출력을 근거로 모터의 종류를 식별함으로써, 별도의 장치 또는 측정 과정 없이 모터의 종류가 자가 식별되는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법은, 자가 식별된 모터의 종류에 따라 리니어 압축기를 제어하게 됨으로써, 모터의 특성에 맞는 정확하고 효율적인 제어가 이루어지게 되는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법은, 자가 식별된 모터의 종류에 따라 리니어 압축기를 제어하게 됨으로써, 하나의 제어 프로그램으로 여러 종류의 리니어 압축기를 제어할 수 있게 되는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법은, 하나의 제어 프로그램으로 여러 종류의 리니어 압축기를 제어하게 됨으로써, 리니어 압축기를 제어하기 위한 장치의 제작, 또는 제어 프로그램의 구성이 간소화되는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법은, 테스트 신호를 인가하여 측정된 출력을 근거로 모터의 종류를 식별함으로써, 식별된 결과를 근거로 리니어 압축기의 고장 진단이 가능해지게 되는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법은, 리니어 압축기의 고장 진단이 가능해지게 됨으로써, 리니어 압축기의 유지, 보수 및 점검이 쉽고 용이하게 이루어지게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 제어 동작을 나타낸 블록도.
도 3은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 모터 전류 및 모터 전압의 파형 및 변화를 나타낸 파형도.
도 4는 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 실시 예에 따른 기설정된 기준의 예시를 나타낸 예시도.
도 5는 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 실시 예에 따른 제어 과정의 예시를 나타낸 순서도.
도 6은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 방법의 순서를 나타낸 순서도 1.
도 7은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 방법의 순서를 나타낸 순서도 2.
도 8은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 방법의 실시 예에 따른 제어 방법의 순서를 나타낸 순서도이다.
본 명세서에 개시된 발명은 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 적용될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 기존의 모든 압축기의 제어 장치, 압축기의 제어 방법, 모터 제어 장치, 모터 제어 방법에, 고장 진단 장치, 고장 진단 방법, 테스트 장치 및 테스트 방법에도 적용될 수 있으며, 특히 여러 종류의 리니어 압축기를 제어할 수 있는 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법을 설명한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 제어 동작을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 모터 전류 및 모터 전압의 파형 및 변화를 나타낸 파형도이다.
도 4는 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 실시 예에 따른 기설정된 기준의 예시를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 실시 예에 따른 제어 과정의 예시를 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 방법의 순서를 나타낸 순서도 1이다.
도 7은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 방법의 순서를 나타낸 순서도 2이다.
도 8은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 방법의 실시 예에 따른 제어 방법의 순서를 나타낸 순서도이다.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치(이하, 제어 장치라 칭한다)를 설명한다.
상기 제어 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같은 구성으로 이루어질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제어 장치(100)는, 제어 신호를 근거로 리니어 압축기(200)를 구동하는 구동부(10), 상기 리니어 압축기(200)의 모터 전류를 검출하는 전류 검출부(20), 상기 리니어 압축기(200)의 모터 전압을 검출하는 전압 검출부(30) 및 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 제어 신호를 생성하는 제어부(40)를 포함한다.
상기 제어 장치(100)의 제어 동작은, 도 2에 도시된 바와 같은 블록으로 이루어지게 될 수 있다.
상기 구동부(10)는, 상기 리니어 압축기(200)에 신호를 인가하여 상기 리니어 압축기(200)를 구동하고, 상기 전류 검출부(20) 및 상기 전압 검출부(30)는, 상기 리니어 압축기(200)의 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 각각 검출하고, 상기 제어부(40)는, 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 리니어 압축기(200)의 모터의 종류를 식별하고, 상기 리니어 압축기(200)를 제어하기 위한 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 구동부(10)는, 상기 제어부(40)에서 생성된 상기 제어 신호를 상기 리니어 압축기(200)에 인가하여, 상기 리니어 압축기(200)에 대한 제어가 이루어지게 될 수 있다.
상기 제어 장치(100)는, 상기 구동부(10), 상기 전류 검출부(20), 상기 전압 검출부(30) 및 상기 제어부(40)를 포함하되, 상기 제어부(40)는, 상기 리니어 압축기(200)에 테스트 신호를 인가하여, 측정된 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 모터의 종류를 식별하되, 상기 테스트 신호는, 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 서로 다른 종류의 신호를 포함한다.
즉, 상기 제어 장치(100)는, 상기 테스트 신호를 통해 상기 리니어 압축기(200)의 모터의 종류를 식별하여 상기 리니어 압축기(200)를 제어하게 될 수 있다.
상기 테스트 신호는, 상기 모터의 종류를 식별하기 위해 상기 리니어 압축기(200)에 인가하는 테스트 전용 신호일 수 있다.
상기 테스트 신호는, 직류 전압 또는 고주파수(High frequency) 전압 중 어느 하나일 수 있다.
상기 테스트 신호가 상기 리니어 압축기(200)에 인가되면, 상기 테스트 신호에 따른 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압이 출력되어, 상기 전류 검출부(20) 및 상기 전압 검출부(30)가 이를 검출하게 될 수 있다.
상기 테스트 신호는, 상기 직류 전압 또는 상기 고주파수 전압 중 어느 하나이되, 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 서로 다른 종류의 신호를 포함하여, 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압이 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 서로 다른 종류의 신호로 출력되게 할 수 있다.
예를 들면, 신호 인가시부터 제1 시점까지는 A 신호로 인가되고, 상기 제1 시점부터 제2 시점까지는 인가되던 신호가 없어지게 되어, 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압이 상기 테스트 신호에 따라 상기 신호 인가시부터 상기 제1 시점까지의 출력과 상기 제1 시점부터 상기 제2 시점까지의 출력이 서로 다르게 출력될 수 있게 된다.
상기 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압이 서로 다르게 출력되는 개념이 도 3에 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 파형의 예시는, 상기 직류 전압 또는 상기 고주파수 전압 신호가 상기 리니어 압축기(200)에 인가된 경우에, 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압의 출력 파형 예시일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간은, 상기 테스트 신호가 인가된 즉시의 제1 구간(T1), 상기 테스트 신호가 인가된 후 신호가 없어지기 전까지의 과도 구간인 제2 구간(T2) 및 상기 제2 구간 이후의 제3 구간(T3)으로 구분될 수 있다.
즉, 상기 테스트 신호가 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 서로 다른 신호로 인가됨으로써, 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압이 상기 제1 구간(T1), 상기 제2 구간(T2) 및 상기 제3 구간(T3)별로 서로 다르게 출력될 수 있게 된다.
상기 제어부(40)는, 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 측정되는 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 모터의 모터 상수를 산출하되, 상기 모터 상수는, 상기 모터의 저항 성분, 상기 모터의 인덕턴스 성분 및 상기 모터의 역기전력 상수 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 모터 상수는, 상기 모터의 특성을 나타내는 상수일 수 있다.
즉, 상기 모터 상수는, 모터의 종류마다 다른 값으로 나타내어질 수 있다.
즉, 상기 모터 상수를 산출하여, 산출된 모터 상수에 해당하는 모터의 종류를 확인함으로써, 상기 모터의 종류를 식별하게 될 수 있다.
상기 저항 성분은, 상기 모터의 저항 특성을 나타내는 상수일 수 있다.
상기 인덕턴스 성분은, 상기 모터의 인덕턴스 특성을 나타내는 상수일 수 있다.
상기 역기전력 상수는, 상기 모터의 역기전력 특성을 나타내는 상수일 수 있다.
상기 제어부(40)는, 하기 [수학식 1]을 통해 상기 모터 상수를 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
상기 [수학식 1]은 모터의 전기적 특성을 나타내는 전기방정식으로서, 상기 V는 상기 모터 전압, 상기 R은 상기 저항 성분, 상기 i는 상기 모터 전류, 상기 L은 상기 인덕턴스 성분, 상기 di/dt는 상기 모터 전류의 시간 미분, 상기 α는 상기 역기전력 상수, 상기 dx/dt는 상기 모터의 스트로크 시간 미분일 수 있다.
상기 R, 상기 L 및 상기 α는, 상기 [수학식 1]에 측정된 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 대입함으로써 산출될 수 있다.
상기 제1 구간(T1)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모터 전류가 일정 직류로 출력되는 구간이되, 상기 제어부(40)는, 상기 제1 구간(T1)에서의 상기 모터 전류의 출력을 근거로, 상기 모터의 저항 성분을 산출할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 제1 구간(T1)에서의 상기 모터 전류 및 상기 모터 전류의 출력을 상기 [수학식 1]에 대입하여, 하기 [수학식 2]와 같은 형태로 상기 저항 성분을 산출하게 될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
상기 제1 구간(T1)에서의 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압은 일정 직류로 출력되고, 상기 모터 전류의 시간 미분 및 상기 모터의 스트로크 시간 미분은 0이 되므로, 상기 [수학식 2]와 같은 형태로 연산이 이루어져 상기 저항 성분을 산출하게 될 수 있다.
상기 저항 성분은, 하기 [수학식 3]으로 나타내어질 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
즉, 상기 제1 구간(T1)에서의 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로, 상기 저항 성분을 산출할 수 있다.
상기 제2 구간(T2)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모터 전류가 일정 직류에서 0[A]로 변화하는 과도 구간이되, 상기 제어부(40)는, 상기 제2 구간(T2)에서의 상기 모터 전류의 변화를 근거로, 상기 모터의 인덕턴스 성분을 산출할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 제2 구간(T2)에서의 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압의 출력을 상기 [수학식 1]에 대입하여, 하기 [수학식 4]와 같은 형태로 상기 저항 성분을 산출하게 될 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00004
상기 제2 구간(T2)에서의 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압은 0의 값으로 변화하면서 출력되고, 상기 모터 전류 및 상기 모터의 스트로크 시간 미분은 0이 되므로, 상기 [수학식 4]와 같은 형태로 연산이 이루어져 상기 인덕턴스 성분을 산출하게 될 수 있다.
상기 인덕턴스 성분은, 하기 [수학식 5]으로 나타내어질 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00005
즉, 상기 제2 구간(T2)에서의 상기 모터 전류의 시간 미분 및 상기 모터 전압을 근거로, 상기 인덕턴스 성분을 산출할 수 있다.
상기 제3 구간(T3)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모터 전류가 출력되지 않는 구간이되, 상기 제어부(40)는, 상기 제3 구간(T3)에서의 상기 모터 전류의 미출력을 근거로, 상기 모터의 역기전력 상수를 산출할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 제3 구간(T3)에서의 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압의 출력을 상기 [수학식 1]에 대입하여, 하기 [수학식 6]과 같은 형태로 상기 저항 성분을 산출하게 될 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00006
상기 제3 구간(T3)에서의 상기 모터 전류는 0[A]로 출력되고, 상기 모터 전류의 시간 미분도 없으므로, 상기 [수학식 6]과 같은 형태로 연산이 이루어져 상기 역기전력 상수를 산출하게 될 수 있다.
상기 역기전력 상수는, 하기 [수학식 7]로 나타내어질 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00007
즉, 상기 제3 구간(T3)에서의 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로, 상기 역기전력 상수를 산출할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 산출 결과를 기설정된 기준과 비교하여 상기 모터의 종류를 식별하되, 상기 기설정된 기준은, 모터의 종류별로 구분되는 상기 모터 상수에 대한 기준일 수 있다.
즉, 산출된 상기 저항 성분, 상기 인덕턴스 성분 및 상기 역기전력 상수 중 적어도 하나를 상기 모터의 종류에 따라 구분되어지는 상기 기설정된 기준과 비교함으로써, 상기 리니어 압축기(200)의 모터의 종류를 식별하게 될 수 있다.
상기 기설정된 기준은, 도 4에 도시된 바와 같은 테이블 형태로 상기 제어부(40)에 설정될 수 있다.
도 4를 참조하여 상기 모터의 종류를 식별하게 되는 예시를 들면, 산출된 상기 저항 성분이 10인 경우, 상기 기설정된 기준 상에서 모델 A의 저항 성분에 해당되므로, 상기 모터의 종류가 상기 모델 A인 것을 식별하게 될 수 있으며, 또는 산출된 상기 인덕턴스 성분이 20인 경우, 상기 기설정된 기준 상에서 모델 B의 인덕턴스 성분에 해당되므로, 상기 모터의 종류가 상기 모델 B인 것을 식별하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 모터 상수 중 적어도 하나를 산출하여 상기 기설정된 기준과 비교할 수 있다.
즉, 상기 모터 상수 중 어느 하나만 산출하거나, 또는 상기 모터 상수 중 둘 이상을 산출하거나, 또는 상기 모터 상수 전부를 산출하여, 상기 제어부(40)가 산출된 결과들을 상기 기설정된 기준과 비교함으로써 상기 모터의 종류를 식별하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 리니어 압축기(200)의 정상 운전 시작 전에 상기 테스트 신호를 인가하여 상기 모터의 종류를 식별하고, 식별된 종류에 따라 정상 운전을 위한 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
즉, 상기 리니어 압축기(200)는, 정상 운전 시작 전에 상기 모터의 모델이 식별되어, 식별된 모터의 종류에 따라 상기 제어 신호가 생성됨으로써, 상기 모터의 모델에 따른 제어가 이루어지게 될 수 있다.
도 4를 다시 참조하여 상기 제어 신호를 생성하게 되는 예시를 들면, 산출된 상기 저항 성분이 100, 상기 인덕턴스 성분이 5인 경우, 상기 기설정된 기준 상에서 모델 C의 모터 상수에 해당되므로, 상기 모터의 종류가 상기 모델 C인 것을 식별하게 되고, 상기 모델 C에 따른 Type 3의 제어가 이루어지도록, 상기 제어부(40)가 상기 Type 3에 따른 상기 제어 신호를 생성하게 될 수 있다.
상기 제어 신호는, 상기 리니어 압축기(200)의 운전 제어에 대한 신호일 수 있다.
예를 들면, 상기 리니어 압축기(200)의 정상 운전 제어, 상기 모터의 스트로크 제어 및 상기 모터의 출력 제어 등에 대한 신호일 수 있다.
상기 제어 신호는, 상기 모터 상수를 근거로 생성될 수 있다.
즉, 상기 모터의 특성이 반영되도록, 상기 제어부(40)가 식별된 모델에 따른 모터 상수를 근거로 상기 제어 신호를 생성하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)가 식별된 모델에 따라 상기 제어 신호를 생성하여 상기 리니어 압축기(200)에 인가하면, 상기 리니어 압축기(200)가 상기 제어 신호에 따라 운전을 시작하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 식별된 모델에 따라 상기 제어 신호를 생성함으로써, 상기 모터의 특성에 맞는 제어 신호 생성이 이루어지게 될 수 있으며, 상기 리니어 압축기(200)는, 식별된 모델에 따라 생성된 상기 제어 신호를 통해 운전을 시작하게 됨으로써, 상기 모터의 특성에 맞는 운전이 이루어지게 될 수 있다.
상술한 바와 같은 상기 제어 장치(100)의 제어 과정은, 도 5에 도시된 바와 같은 과정으로 이루어지게 될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어 장치(100)는, 상기 테스트 신호를 상기 리니어 압축기(200)에 인가하고, 상기 테스트 신호에 따른 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 측정하여, 이를 근거로 상기 모터의 모터 상수를 산출하고, 상기 산출 결과를 상기 기설정된 기준과 비교하여 상기 모터의 종류를 식별하여, 식별된 모터의 종류(모델)에 해당하는 모터 상수를 적용하여 상기 제어 신호를 생성함으로써, 최종적으로 식별된 상기 모터의 종류(모델)에 따라 상기 리니어 압축기를 제어하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 모터 상수가 저장되는 메모리를 포함할 수 있다.
상기 메모리는, 상기 제어부(40)에서 처리되는 데이터들이 저장되는 메모리장치일 수 있다.
상기 메모리는, 운전중인 모터의 모터 상수가 저장될 수 있다.
상기 운전중인 모터의 모터 상수는, 상기 제어부(40)에서 기산출된 모터 상수이거나, 또는 상기 리니어 압축기(200)의 운전 시작 전에 설정 입력되어, 상기 메모리에 기저장되는 모터 상수일 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 테스트 신호를 인가하여 상기 모터 상수를 산출하고, 산출 결과와 상기 메모리에 기저장된 모터 상수와의 일치 여부를 근거로 상기 리니어 압축기(200)의 고장 여부를 진단할 수 있다.
상기 기저장된 모터 상수는, 운전중인 모터의 모터 상수가 기산출되거나, 또는 설정 입력되어 저장된 것으로서, 상기 제어부(40)가 산출된 모터 상수와 상기 기저장된 모터 상수의 일치 여부를 확인하게 됨으로써, 운전중인 모터의 고장 여부를 진단하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 산출된 모터 상수와 상기 기저장된 모터 상수가 일치하지 않는 경우, 상기 모터에 이상이 있다고 진단할 수 있다.
즉, 상기 모터에 이상이 발생하여 정상적인 동작을 하지 않게 되면, 상기 모터의 특성이 변하여 상기 모터 상수가 상기 기저장된 모터 상수와 일치하지 않는 값으로 산출되므로, 상기 산출된 모터 상수와 상기 기저장된 모터 상수가 일치하지 않는 경우, 상기 제어부(40)는 상기 모터에 이상이 있다고 진단하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 산출된 모터 상수와 상기 기저장된 모터 상수가 일치하는 경우, 상기 모터에 이상이 없다고 진단할 수 있다.
즉, 상기 모터에 이상이 발생하지 않아 정상적인 동작을 하게 되면, 상기 모터의 특성이 변하지 않아 상기 모터 상수가 상기 기저장된 모터 상수와 일치하는 값으로 산출되므로, 상기 산출된 모터 상수와 상기 기저장된 모터 상수가 일치하는 경우, 상기 제어부(40)는 상기 모터에 이상이 없다고 진단하게 될 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 방법(이하, 제어 방법이라 칭한다)을 설명한다.
상기 제어 방법은, 앞서 설명한 상기 제어 장치의 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은 또한, 모터를 제어하는 모터 제어 장치에 적용되는 제어 방법일 수도 있다.
상기 제어 방법은 또한, 모터를 포함하는 리니어 압축기를 제어하는 제어 장치에 적용되는 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, 상기 리니어 압축기의 모터의 종류를 식별하여 상기 리니어 압축기를 제어하거나(제어 방법 1), 상기 리니어 압축기의 모터의 종류를 식별하여 상기 리니어 압축기의 고장 여부를 진단하는 제어 방법(제어 방법 2)일 수 있다.
상기 제어 방법 1 및 상기 제어 방법 2 각각은, 도 6 및 도 7 각각에 도시된 바와 같은 순서로 이루어질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같은 제어 방법 1은 상기 리니어 압축기의 모터의 종류를 식별하여 상기 리니어 압축기를 제어하는 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법 1은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 리니어 압축기에 테스트 신호를 인가하는 단계(S10), 상기 테스트 신호에 따른 모터 전류 및 모터 전압을 측정하는 단계(S20), 측정된 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계(S30), 산출 결과를 기설정된 기준과 비교하여 상기 모터의 종류를 식별하는 단계(S40) 및 식별된 상기 모터의 종류에 따라 상기 리니어 압축기를 제어하는 단계(S50)를 포함하되, 상기 테스트 신호는, 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 서로 다른 종류의 신호를 포함한다.
상기 테스트 신호는, 상기 리니어 압축기의 모터의 종류를 식별하기 위해 상기 리니어 압축기에 인가하는 테스트 전용 신호일 수 있다.
상기 테스트 신호는, 직류 전압 또는 고주파수(High frequency) 전압 중 어느 하나일 수 있다.
상기 적어도 둘 이상의 시간 구간은, 상기 테스트 신호가 인가된 즉시의 제1 구간, 상기 테스트 신호가 인가된 후 신호가 없어지기 전까지의 과도 구간인 제2 구간 및 상기 제2 구간 이후의 제3 구간으로 구분될 수 있다.
즉, 상기 테스트 신호가 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 서로 다른 신호로 인가됨으로써, 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압이 상기 제1 구간, 상기 제2 구간 및 상기 제3 구간별로 서로 다르게 출력될 수 있게 된다.
상기 제1 구간은, 상기 모터 전류가 일정 직류로 출력되는 구간일 수 있다.
상기 제2 구간은, 상기 모터 전류가 일정 직류에서 0[A]로 변화하는 과도 구간일 수 있다.
상기 제3 구간은, 상기 모터 전류가 출력되지 않는 구간일 수 있다.
상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계(S30)는, 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 측정되는 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 모터의 모터 상수를 산출할 수 있다.
상기 모터 상수는, 상기 모터의 특성을 나타내는 상수일 수 있다.
상기 모터 상수는, 상기 모터의 저항 성분, 상기 모터의 인덕턴스 성분 및 상기 모터의 역기전력 상수 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계(S30)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 구간에서의 상기 모터 전류의 출력을 근거로, 상기 모터의 저항 성분을 산출하는 단계(S31)를 포함할 수 있다.
상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계(S30)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2 구간에서의 상기 모터 전류의 변화를 근거로, 상기 모터의 인덕턴스 성분을 산출하는 단계(S32)를 포함할 수 있다.
상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계(S30)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제3 구간에서의 상기 모터 전류의 미출력을 근거로, 상기 모터의 역기전력 상수를 산출하는 단계(S33)를 포함할 수 있다.
상기 모터의 종류를 식별하는 단계(S40)는, 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계(S30)에서 산출된 적어도 하나의 상기 모터 상수를 기설정된 기준과 비교하여, 상기 모터의 종류를 식별할 수 있다.
상기 기설정된 기준은, 모터의 종류별로 구분되는 상기 모터 상수에 대한 기준일 수 있다.
상기 리니어 압축기를 제어하는 단계(S50)는, 상기 모터의 종류를 식별하는 단계(S40)에서 식별된 상기 모터의 종류에 따라, 상기 리니어 압축기를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기 테스트 신호를 인가하는 단계(S10)는, 상기 리니어 압축기의 정상 운전 전에 상기 테스트 신호를 인가하되, 상기 리니어 압축기를 제어하는 단계(S50)는, 상기 리니어 압축기의 정상 운전을 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
즉, 상기 제어 방법 1은, 상기 리니어 압축기의 정상 운전 시작 전에 상기 테스트 신호에 의해 상기 모터의 모델을 식별하여, 식별된 모터의 종류에 따라 상기 제어 신호를 생성하여, 상기 제어 신호를 통해 상기 리니어 압축기를 제어하게 됨으로써, 상기 모터의 모델에 따른 제어가 이루어지게 될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같은 제어 방법 2는 상기 리니어 압축기의 모터의 종류를 식별하여 상기 리니어 압축기의 고장 여부를 진단하는 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법 2는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 리니어 압축기에 테스트 신호를 인가하는 단계(S10), 상기 테스트 신호에 따른 모터 전류 및 모터 전압을 측정하는 단계(S20), 측정된 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계(S30) 및 산출 결과를 기저장된 모터 상수와 비교한 결과를 근거로 상기 리니어 압축기의 고장 여부를 진단하는 단계(S45)를 포함하되, 상기 테스트 신호는, 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 서로 다른 종류의 신호를 포함한다.
상기 테스트 신호는, 상기 리니어 압축기의 모터의 종류를 식별하기 위해 상기 리니어 압축기에 인가하는 테스트 전용 신호일 수 있다.
상기 테스트 신호는, 직류 전압 또는 고주파수(High frequency) 전압 중 어느 하나일 수 있다.
상기 적어도 둘 이상의 시간 구간은, 상기 테스트 신호가 인가된 즉시의 제1 구간, 상기 테스트 신호가 인가된 후 신호가 없어지기 전까지의 과도 구간인 제2 구간 및 상기 제2 구간 이후의 제3 구간으로 구분될 수 있다.
즉, 상기 테스트 신호가 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 서로 다른 신호로 인가됨으로써, 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압이 상기 제1 구간, 상기 제2 구간 및 상기 제3 구간별로 서로 다르게 출력될 수 있게 된다.
상기 제1 구간은, 상기 모터 전류가 일정 직류로 출력되는 구간일 수 있다.
상기 제2 구간은, 상기 모터 전류가 일정 직류에서 0[A]로 변화하는 과도 구간일 수 있다.
상기 제3 구간은, 상기 모터 전류가 출력되지 않는 구간일 수 있다.
상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계(S30)는, 상기 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 측정되는 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 모터의 모터 상수를 산출할 수 있다.
상기 모터 상수는, 상기 모터의 특성을 나타내는 상수일 수 있다.
상기 모터 상수는, 상기 모터의 저항 성분, 상기 모터의 인덕턴스 성분 및 상기 모터의 역기전력 상수 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계(S30)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 구간에서의 상기 모터 전류의 출력을 근거로, 상기 모터의 저항 성분을 산출하는 단계(S31)를 포함할 수 있다.
상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계(S30)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2 구간에서의 상기 모터 전류의 변화를 근거로, 상기 모터의 인덕턴스 성분을 산출하는 단계(S32)를 포함할 수 있다.
상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계(S30)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제3 구간에서의 상기 모터 전류의 미출력을 근거로, 상기 모터의 역기전력 상수를 산출하는 단계(S33)를 포함할 수 있다.
상기 리니어 압축기의 고장 여부를 진단하는 단계(S45)는, 상기 모터의 모터 상수를 산출하는 단계(S30)에서 산출된 적어도 하나의 상기 모터 상수를 기저장된 모터 상수와 비교하여, 상기 리니어 압축기의 고장 여부를 진단할 수 있다.
상기 기저장된 모터 상수는, 상기 리니어 압축기의 정상 운전 전에 저장된 것일 수 있다.
상기 기저장된 모터 상수는, 운전중인 모터의 모터 상수가 기산출되거나, 또는 설정 입력되어 저장된 것일 수 있다.
즉, 상기 제어 방법 2는, 산출된 모터 상수와 상기 기저장된 모터 상수의 일치 여부를 확인하게 됨으로써, 운전중인 모터의 고장 여부를 진단하게 될 수 있다.
상기 리니어 압축기의 고장 여부를 진단하는 단계(S45)는, 상기 산출 결과와 상기 기저장된 모터 상수가 일치하는 경우, 상기 리니어 압축기에 이상이 없다고 진단하고, 상기 산출 결과와 상기 기저장된 모터 상수가 일치하지 않는 경우, 상기 리니어 압축기에 이상이 있다고 진단할 수 있다.
즉, 상기 모터에 이상이 발생하여 정상적인 동작을 하지 않게 되면, 상기 모터의 특성이 변하여 상기 모터 상수가 상기 기저장된 모터 상수와 일치하지 않는 값으로 산출되므로, 상기 산출된 모터 상수와 상기 기저장된 모터 상수가 일치하지 않는 경우, 상기 모터에 이상이 있다고 진단하게 될 수 있고, 상기 모터에 이상이 발생하지 않아 정상적인 동작을 하게 되면, 상기 모터의 특성이 변하지 않아 상기 모터 상수가 상기 기저장된 모터 상수와 일치하는 값으로 산출되므로, 상기 산출된 모터 상수와 상기 기저장된 모터 상수가 일치하는 경우, 상기 모터에 이상이 없다고 진단하게 될 수 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법의 실시 예들은, 압축기의 제어 장치 및 압축기의 제어 방법에 적용되어 실시될 수 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법의 실시 예들은, 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법에 적용되어 실시될 수 있다. 고장 진단 장치, 고장 진단 방법, 테스트 장치 및 테스트 방법에도 적용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법의 실시 예들은 특히, 여러 종류의 리니어 압축기를 제어할 수 있는 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 유용하게 적용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법은, 테스트 신호를 인가하여 측정된 출력을 근거로 모터의 종류를 식별함으로써, 별도의 장치 또는 측정 과정 없이 모터의 종류가 자가 식별되는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법은, 자가 식별된 모터의 종류에 따라 리니어 압축기를 제어하게 됨으로써, 모터의 특성에 맞는 정확하고 효율적인 제어가 이루어지게 되는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법은, 자가 식별된 모터의 종류에 따라 리니어 압축기를 제어하게 됨으로써, 하나의 제어 프로그램으로 여러 종류의 리니어 압축기를 제어할 수 있게 되는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법은, 하나의 제어 프로그램으로 여러 종류의 리니어 압축기를 제어하게 됨으로써, 리니어 압축기를 제어하기 위한 장치의 제작, 또는 제어 프로그램의 구성이 간소화되는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법은, 테스트 신호를 인가하여 측정된 출력을 근거로 모터의 종류를 식별함으로써, 식별된 결과를 근거로 리니어 압축기의 고장 진단이 가능해지게 되는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법은, 리니어 압축기의 고장 진단이 가능해지게 됨으로써, 리니어 압축기의 유지, 보수 및 점검이 쉽고 용이하게 이루어지게 되는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 구동부 20: 전류 검출부
30: 전압 검출부 40: 제어부
100: 리니어 압축기의 제어 장치
200: 리니어 압축기

Claims (10)

  1. 제어 신호를 근거로 리니어 압축기를 구동하는 구동부;
    상기 리니어 압축기의 모터 전류를 검출하는 전류 검출부;
    상기 리니어 압축기의 모터 전압을 검출하는 전압 검출부; 및
    상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 제어 신호를 생성하는 제어부;
    를 포함하는 리니어 압축기의 제어 장치에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 리니어 압축기에 테스트 신호를 인가하여, 측정된 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 모터의 종류를 식별하되,
    상기 테스트 신호는,
    적어도 둘 이상의 시간 구간별로 서로 다른 종류의 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 테스트 신호는,
    직류 전압 또는 고주파수(High frequency) 전압 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 둘 이상의 시간 구간은,
    상기 테스트 신호가 인가된 즉시의 제1 구간, 상기 테스트 신호가 인가된 후 신호가 없어지기 전까지의 과도구간인 제2 구간 및 상기 제2 구간 이후의 제3 구간으로 구분되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 적어도 둘 이상의 시간 구간별로 측정되는 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 모터의 모터 상수를 산출하되,
    상기 모터 상수는,
    상기 모터의 저항 성분, 상기 모터의 인덕턴스 성분 및 상기 모터의 역기전력 상수 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 구간은,
    상기 모터 전류가 일정 직류로 출력되는 구간이되,
    상기 제어부는,
    상기 제1 구간에서의 상기 모터 전류의 출력을 근거로, 상기 모터의 저항 성분을 산출하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 구간은,
    상기 모터 전류가 일정 직류에서 0[A]로 변화하는 과도구간이되,
    상기 제어부는,
    상기 제2 구간에서의 상기 모터 전류의 변화를 근거로, 상기 모터의 인덕턴스 성분을 산출하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 제3 구간은,
    상기 모터 전류가 출력되지 않는 구간이되,
    상기 제어부는,
    상기 제3 구간에서의 상기 모터 전류의 미출력을 근거로, 상기 모터의 역기전력 상수를 산출하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
  8. 제4 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    산출 결과를 기설정된 기준과 비교하여 상기 모터의 종류를 식별하되,
    상기 기설정된 기준은,
    모터의 종류별로 구분되는 상기 모터 상수에 대한 기준인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 리니어 압축기의 정상 운전 시작 전에 상기 테스트 신호를 인가하여 상기 모터의 종류를 식별하고, 식별된 종류에 따라 정상 운전을 위한 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터 상수가 저장되는 메모리;를 포함하되,
    상기 테스트 신호를 인가하여 상기 모터 상수를 산출하고, 산출 결과와 상기 메모리에 기저장된 모터 상수와의 일치 여부를 근거로 상기 리니어 압축기의 고장 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
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