KR20160066911A - A linear compressor, apparatus and method for controlling a linear compressor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리니어 압축기, 이의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 부하 조건별로 최대 효율점 운전을 하기 위한 리니어 압축기, 이의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
압축기(compressor)는 일반적으로 냉매 또는 그 이외의 다양한 작동가스를 압축시켜 압력을 높이는 기계 장치로서, 냉장고와 에어컨 등에 널리 사용되고 있다.Generally, a compressor is a mechanical device for compressing a refrigerant or various other operating gases to increase the pressure, and is widely used in refrigerators and air conditioners.
이러한 압축기는 피스톤(piston)과 실린더(cylinder) 사이에 작동 가스가 흡출 및 토출되는 압축공간이 형성되고, 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(reciprocating compressor), 편심 회전되는 롤러(roller)와 실린더 사이에 작동 가스가 흡출 및 토출되는 압축공간이 형성되고, 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전하면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(rotary compressor), 선회 스크롤(orbitting scroll)과 고정 스크롤(fixed scroll) 사이에 작동 가스가 흡출 및 토출되는 압축공간이 형성되고, 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전하면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(scroll compressor)로 분류될 수 있다.Such a compressor includes a reciprocating compressor in which a compression space in which a working gas is sucked and discharged is formed between a piston and a cylinder and the piston reciprocates linearly in the cylinder and compresses the refrigerant, A rotary compressor for compressing the refrigerant while eccentrically rotating the roller along the inner wall of the cylinder, a rotary compressor which is fixed to the orbiting scroll, A scroll compressor in which a compression space in which an operating gas is sucked and discharged is formed between a fixed scroll and the orbiting scroll is rotated along a fixed scroll to compress a refrigerant.
그 중 왕복동식 압축기는 피스톤을 구동하는 방식에 따라 레시프로(recipro) 방식과 리니어(linear) 방식으로 구분할 수 있다.Among them, reciprocating compressors can be classified into reciprocal type and linear type depending on the method of driving the pistons.
구체적으로, 레시프로 방식은 회전모터에 크랭크 샤프트(crank shaft)를 결합하고 이 크랭크 샤프트에 피스톤을 결합하여 회전모터의 회전력을 직선 왕복운동으로 전환하는 방식인데 반하여, 리니어 방식은 직선모터의 가동자에 피스톤을 직접 연결하여 모터의 직선운동으로 피스톤을 왕복운동시키는 방식이다.Specifically, in the reciprocal method, a crankshaft is coupled to a rotary motor, and a piston is coupled to the crankshaft to convert the rotational force of the rotary motor into a linear reciprocating motion. On the other hand, And the piston is reciprocated by linear motion of the motor.
리니어 방식의 왕복동식 압축기는, 전술한 바와 같이 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 크랭크 샤프트가 없어 마찰 손실이 적으므로, 압축 효율면에서 레시프로 압축기보다 압축 효율이 높다.The reciprocating compressor of the linear type has a higher compression efficiency than the reciprocating compressor in terms of compression efficiency because there is no crankshaft for converting the rotary motion into the linear motion as described above.
상기 왕복동식 압축기가 냉장고나 에어컨에 사용될 경우에, 상기 왕복동식 압축기에 입력되는 전압(voltage)을 가변시켜, 상기 왕복동식 압축기의 압축 비(compression ratio)를 가변시키고, 이에 따라 냉력(freezing capacity)을 제어할 수 있다.Wherein when the reciprocating compressor is used in a refrigerator or an air conditioner, a voltage input to the reciprocating compressor is varied to vary a compression ratio of the reciprocating compressor, Can be controlled.
도 1은 일반적인 왕복동식 압축기의 제어 장치에 대한 구성도이다.1 is a block diagram of a control apparatus for a general reciprocating compressor.
도 1에 도시한 바와 같이, 압축기 제어 장치는, 모터에 인가되는 모터 전압을 검출하는 전압 검출부(3), 모터에 인가되는 모터 전류를 검출하는 전류 검출부(4), 상기 검출된 모터 전류, 모터 전압 및 모터 파라미터를 근거로 스트로크를 추정하는 스트로크 추정기(5), 상기 스트로크 추정치와 스트로크 지령치를 비교하여 그에 따른 차이 신호를 출력하는 비교기(1), 상기 차이 신호에 따라, 모터에 인가되는 전압을 가변하여 스트로크를 제어하는 제어기(2)를 포함할 수 있다.As shown in Fig. 1, the compressor control apparatus includes a
이하에서는, 종래 압축기 제어 장치의 동작을 간략하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the conventional compressor control apparatus will be briefly described.
먼저, 전압 검출부(3)와 전류 검출부(4)는 각각 모터에 인가되는 모터 전압 및 전류를 검출한다.First, the
이때, 스트로크 추정기(5)는, 모터 전류, 모터 전압 및 모터 파라미터를 하기의 수학식 1에 적용하여 스트로크 추정치를 연산하고, 연산한 스트로크 추정치를 비교기(1)에 인가한다.At this time, the
여기서, R은 레지스턴스(resistance), L은 인덕턴스(inductance), α는 모터 상수 또는 역기전력 상수를 의미한다.Here, R denotes resistance, L denotes inductance, and a denotes a motor constant or a back electromotive force constant.
이에 따라, 비교기(1)는 상기 스토로크 추정치와 스트로크 지령치를 비교하고, 비교 결과 그 차이를 제어기(2)에 인가한다.Accordingly, the
이에 의해, 제어기(2)는 상기 차이에 따라, 모터에 인가되는 전압을 가변하여, 스트로크를 제어한다. 즉, 제어기(2)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 스트로크 추정치가 스트로크 지령치보다 크면 모터 인가 전압을 감소(S4)시키고, 스트로크 추정치가 스트로크 지령치보다 작으면 모터 인가 전압을 증가(S3)시킬 수 있다.Thereby, the
한편, 일반적으로 상술한 왕복동식 압축기가 적용된 냉장고는 24시간 운전하는 가전기기로서, 냉장고의 소비전력은 냉장고 기술 분야에서 가장 중요한 기술 요소일 수 있다. 그 중에서도 압축기의 효율이 미치는 영향은 가장 클 수 있고, 따라서, 냉장고의 소비전력을 줄이기 위해서는 압축기의 효율을 높여야 한다.On the other hand, in general, the refrigerator to which the reciprocating compressor is applied is a household appliance that operates for 24 hours, and the power consumption of the refrigerator may be the most important technical factor in the refrigerator technology field. Among them, the efficiency of the compressor can be greatest, and therefore, the efficiency of the compressor must be increased in order to reduce the power consumption of the refrigerator.
따라서, 종래의 압축기는, 냉장고의 메인 제어기 또는 마이콤으로부터 수신한 냉력 지령치에 따라 혹은 압축기의 부하에 따라 모터 인가 전압을 증가 또는 감소시킴으로써, 피스톤 스트로크를 상하로 가변하여 출력 냉력을 가변하였다.Accordingly, the conventional compressor varies the piston stroke up and down by varying the motor-applied voltage according to the cooling power command value received from the main controller of the refrigerator or the microcomputer, or the load of the compressor, thereby varying the output cooling power.
이때, 압축기의 운전 주파수는 고정되어 있었기 때문에, 압축기 부하에 따라 또는 압축기에 인가된 냉력 지령치에 따라 최대 효율점 운전이 어려운 문제가 있었고, 이러한 문제를 해결하기 위한 필요 기술이 절실한 실정이다.
At this time, since the operating frequency of the compressor is fixed, there is a problem that it is difficult to operate the maximum efficiency point according to the compressor load or the cooling power command value applied to the compressor. Therefore, there is a need for a technique to solve such a problem.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전술한 바와 같은 종래의 문제를 해소하기 위한 것으로서, 압축기 부하에 따라 또는 압축기에 인가된 냉력 지령치에 따라 최대 효율점 운전이 가능한 리니어 압축기, 이의 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 데 있다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a linear compressor capable of operating at a maximum efficiency according to a load of a compressor or a cold power command value applied to the compressor, a control apparatus thereof, and a control method thereof .
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 리니어 압축기의 모터 전류 및 모터 전압을 검출하는 단계, 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 제어 신호를 생성하는 단계 및 상기 제어 신호를 근거로 리니어 압축기를 구동하는 단계를 포함하되, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 리니어 압축기의 부하에 따라 가변하는 최대 효율점의 목표 주파수를 추종하도록 상기 운전 주파수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 방법을 제공한다.As a means for solving the above technical problems, the present invention provides a method for controlling a linear compressor, comprising the steps of: detecting a motor current and a motor voltage of a linear compressor; generating the control signal based on the motor current and the motor voltage; Wherein the step of generating the control signal includes the step of changing the operating frequency so as to follow the target frequency of the maximum efficiency point that varies depending on the load of the linear compressor And a control method of the linear compressor.
일 실시예에 따라, 상기 운전 주파수를 변경하는 제어부는, 일정 시간을 주기로 상기 목표 주파수를 추종하도록 상기 리니어 압축기의 운전 주파수를 변경할 수 있다.According to an embodiment, the control unit for changing the operation frequency may change the operation frequency of the linear compressor so as to follow the target frequency at a predetermined time interval.
일 실시예에 따라, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 검출된 모터 전류 및 상기 검출된 모터 전압을 근거로 상기 모터의 소비 전력을 산출하는 단계를 포함하되, 상기 목표 주파수는, 상기 모터의 소비 전력이 최소인 상기 리니어 압축기의 운전 주파수일 수 있다.According to an embodiment, the step of generating the control signal may include calculating power consumption of the motor based on the detected motor current and the detected motor voltage, And may be an operating frequency of the linear compressor with minimum power consumption.
일 실시예에 따라, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 검출된 모터 전류 또는 상기 모터의 소비 전력을 근거로 상기 리니어 압축기의 제어 장치의 운전 손실을 산출하는 단계 및 상기 운전 손실 및 대기 전력을 합하여, 상기 리니어 압축기의 제어 장치의 소비 전력을 산출하는 단계를 포함하되, 상기 목표 주파수는, 상기 모터 및 상기 리니어 압축기의 제어 장치의 소비 전력이 최소인 상기 리니어 압축기의 운전 주파수일 수 있다.According to one embodiment, the step of generating the control signal may include the steps of calculating an operation loss of the control device of the linear compressor based on the detected motor current or the power consumption of the motor, And calculating a power consumption of the control device of the linear compressor, wherein the target frequency may be an operating frequency of the linear compressor in which the power consumption of the motor and the control device of the linear compressor is minimum.
일 실시예에 따라, 상기 운전 손실을 산출하는 단계는, 기 저장된 룩업 테이블을 이용하여, 상기 검출된 모터 전류 또는 상기 모터의 소비 전력에 따른 상기 운전 손실을 산출할 수 있다.According to an embodiment, calculating the operation loss may calculate the operation loss according to the detected motor current or the power consumption of the motor by using a pre-stored look-up table.
일 실시예에 따라, 상기 운전 주파수를 변경하는 단계는, 상기 운전 주파수의 변화에 따라 산출되는 상기 소비 전력의 변화 추세를 근거로, 상기 소비 전력이 최소점에 수렴하도록 상기 운전 주파수를 변경할 수 있다.According to an embodiment, the step of changing the operating frequency may change the operating frequency so that the power consumption converges to a minimum point based on a trend of the power consumption that is calculated in accordance with the change of the operating frequency .
일 실시예에 따라, 상기 운전 주파수를 변경하는 단계는, 상기 운전 주파수를 증가 또는 감소시킨 결과 산출한 상기 소비 전력이 증가 또는 감소하였다면, 상기 운전 주파수를 감소 또는 증가시킬 수 있다.According to an embodiment, the step of changing the operating frequency may decrease or increase the operating frequency if the power consumption calculated as a result of increasing or decreasing the operating frequency increases or decreases.
또한, 본 발명은, 제어 신호를 근거로 리니어 압축기를 구동하는 구동부, 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 포함하는 리니어 압축기의 제어 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 리니어 압축기의 부하에 따라 가변하는 최대 효율점의 목표 주파수를 추종하도록 상기 운전 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control apparatus for a linear compressor, comprising: a driving unit for driving a linear compressor based on a control signal; a current detecting unit for detecting a motor current of the linear compressor; a voltage detecting unit for detecting a motor voltage of the linear compressor; Wherein the control unit changes the operating frequency so as to follow the target frequency of the maximum efficiency point that varies depending on the load of the linear compressor, in the control unit of the linear compressor, And a control unit for controlling the linear compressor.
일 실시예에 따라, 상기 제어부는, 일정 시간을 주기로 상기 목표 주파수를 추종하도록 상기 리니어 압축기의 운전 주파수를 변경할 수 있다.According to an embodiment, the control unit may change an operation frequency of the linear compressor to follow the target frequency at a predetermined time interval.
일 실시예에 따라, 상기 목표 주파수는, 상기 모터의 소비 전력이 최소인 상기 리니어 압축기의 운전 주파수일 수 있다.According to one embodiment, the target frequency may be the operating frequency of the linear compressor with the minimum power consumption of the motor.
일 실시예에 따라, 상기 목표 주파수는, 상기 모터 및 상기 리니어 압축기의 제어 장치의 소비 전력이 최소인 상기 리니어 압축기의 운전 주파수일 수 있다.According to an embodiment, the target frequency may be an operating frequency of the linear compressor, the power consumption of the motor and the control device of the linear compressor being minimum.
일 실시예에 따라, 상기 리니어 압축기의 제어 장치의 소비 전력은, 대기 전력 및 운전 손실을 포함하되, 상기 운전 손실은 상기 검출된 모터 전류 또는 상기 모터의 소비 전력을 근거로 산출될 수 있다.According to one embodiment, the power consumption of the control apparatus of the linear compressor includes standby power and operation loss, and the operation loss can be calculated on the basis of the detected motor current or the power consumption of the motor.
일 실시예에 따라, 상기 운전 손실은, 기 저장된 룩업 테이블에 의해, 상기 검출된 모터 전류 또는 상기 모터의 소비 전력에 따른 상기 운전 손실에 대응하는 값일 수 있다.According to one embodiment, the operation loss may be a value corresponding to the operation loss according to the detected motor current or the power consumption of the motor, by the pre-stored look-up table.
일 실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 검출된 모터 전류 및 상기 검출된 모터 전압을 근거로 상기 모터의 소비 전력을 산출할 수 있다.According to one embodiment, the control section can calculate the power consumption of the motor based on the detected motor current and the detected motor voltage.
일 실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 운전 주파수의 변화에 따라 산출되는 상기 소비 전력의 변화 추세를 근거로, 상기 소비 전력이 최소점에 수렴하도록 상기 운전 주파수를 변경할 수 있다.According to an embodiment, the control unit may change the driving frequency so that the power consumption converges to a minimum point, based on a trend of change in the power consumption calculated according to a change in the operating frequency.
일 실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 운전 주파수를 증가 또는 감소시킨 결과 산출한 상기 소비 전력이 증가 또는 감소하였다면, 상기 운전 주파수를 감소 또는 증가시킬 수 있다.According to an embodiment, the controller may decrease or increase the operating frequency if the power consumption calculated as a result of increasing or decreasing the operating frequency increases or decreases.
또한, 본 발명은, 내부에 압축공간을 포함하는 고정부재, 상기 고정부재 내부에서 왕복 직선운동하면서 상기 압축공간으로 흡입된 냉매를 압축시키는 가동부재, 상기 가동부재를 상기 가동부재의 운동방향으로 탄성 지지하도록 설치된 적어도 하나 이상의 스프링, 상기 가동부재와 연결되도록 설치되어 상기 가동부재를 축방향으로 왕복 직선운동시키는 모터 및 상기 리니어 압축기의 제어 장치를 포함하는 리니어 압축기를 제공한다.
The present invention also provides a compressor comprising: a stationary member including a compression space therein; a movable member that compresses the refrigerant sucked into the compression space while linearly reciprocating in the stationary member; At least one spring installed to support the linear compressor, a motor for linearly reciprocating the movable member in the axial direction and connected to the movable member, and a control device for the linear compressor.
이상의 본 발명에 따른 리니어 압축기, 이의 제어 장치 및 제어 방법은, 압축기 부하에 따라 또는 압축기에 인가된 냉력 지령치에 따라 최대 효율점 운전을 수행함으로써, 모든 부하 조건에서 최대 효율이 되도록 압축기 운전을 할 수 있다.
The linear compressor, its control device, and control method according to the present invention can perform the maximum efficiency at all efficiency by performing the maximum efficiency point operation according to the compressor load or the cooling power command value applied to the compressor have.
도 1은 일반적인 왕복동식 압축기의 제어 장치에 대한 구성도이다.
도 2는 일반적인 왕복동식 압축기의 제어 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 제어 장치에 대한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 소비 전력을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 부하 조건별로 운전 주파수에 따른 압축기 효율을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 6은 부하 조건별로 운전 주파수에 따른 압축기 소비 전력을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 7A는 본 발명의 일 실시예에 따라 목표 주파수를 추종하도록 운전 주파수를 변경하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7B는 도 7A에 도시한 R1 영역을 확대한 도면이다.
도 7C는 도 7A에 도시한 R2 영역을 확대한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 목표 주파수를 추종하도록 운전 주파수를 변경하는 과정을 나타낸 단계별 흐름도이다.
도 9A는 본 발명에 따른 압축기 제어 방법에 대한 단계별 흐름도이다.
도 9B는 본 발명의 구체적인 일 실시예에 따른 압축기 제어 방법에 대한 단계별 흐름도이다.
도 9C는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 압축기 제어 방법에 대한 단계별 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기가 적용된 냉장고를 보인 사시도이다.1 is a block diagram of a control apparatus for a general reciprocating compressor.
2 is a flowchart illustrating a control method for a general reciprocating compressor.
3 is a configuration diagram of a compressor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a method of calculating a power consumption of a compressor according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a compressor efficiency according to an operation frequency according to load conditions.
6 is a graph showing the power consumption of the compressor according to the operation frequency according to the load condition.
7A is a diagram for explaining a process of changing an operation frequency to follow a target frequency according to an embodiment of the present invention.
Fig. 7B is an enlarged view of the area R1 shown in Fig. 7A.
FIG. 7C is an enlarged view of the R2 region shown in FIG. 7A.
8 is a flowchart illustrating a process of changing an operation frequency to follow a target frequency according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9A is a flowchart of steps of a method for controlling a compressor according to the present invention.
FIG. 9B is a flowchart showing steps of a method for controlling a compressor according to a specific embodiment of the present invention.
FIG. 9C is a flowchart showing steps of a method for controlling a compressor according to another embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view of a linear compressor according to an embodiment of the present invention.
11 is a perspective view showing a refrigerator to which a linear compressor according to an embodiment of the present invention is applied.
본 명세서에서 개시하는 리니어 압축기 모터의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 냉장고 또는 공기 조화기 등에 적용되는 압축기에 사용될 수 있으나, 이에 한하지 않고, 압축기의 제어 장치가 적용될 수 있는 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다.The present invention relates to a control apparatus and a control method for a linear compressor motor, and can be applied to a compressor applied to a refrigerator, an air conditioner or the like. However, the present invention is not limited thereto and may be applied to various electronic apparatuses .
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. It is noted that the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the scope of the technology disclosed herein. Also, the technical terms used herein should be interpreted as being generally understood by those skilled in the art to which the presently disclosed subject matter belongs, unless the context clearly dictates otherwise in this specification, Should not be construed in a broader sense, or interpreted in an oversimplified sense. In addition, when a technical term used in this specification is an erroneous technical term that does not accurately express the concept of the technology disclosed in this specification, it should be understood that technical terms which can be understood by a person skilled in the art are replaced. Also, the general terms used in the present specification should be interpreted in accordance with the predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced in meaning.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 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. Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprising ", or" comprising "and the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in this specification can be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
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. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals denote like or similar elements, and redundant description thereof will be omitted.
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.
Further, in the description of the technology disclosed in this specification, a detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the technology disclosed in this specification may be obscured. In addition, it should be noted that the attached drawings are only for easy understanding of the concept of the technology disclosed in the present specification, and should not be construed as limiting the idea of the technology by the attached drawings.
리니어Linear 압축기의 제어 장치 Control device of compressor
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 제어 장치에 대한 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 제어 장치는 리니어 압축기(200)의 모터 전류를 검출하는 전류 검출부(140), 리니어 압축기(200)의 모터 전압을 검출하는 전압 검출부(130), 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 제어 신호를 생성하는 제어부(120)를 포함할 수 있고, 리니어 압축기(200)는 상기 제어 신호를 근거로 구동될 수 있다.3 is a configuration diagram of a compressor control apparatus according to an embodiment of the present invention. 3, the compressor control apparatus according to an embodiment of the present invention includes a current detecting
이때, 제어부(120)는, 리니어 압축기(200)의 효율을 근거로 상기 리니어 압축기의 운전 주파수를 결정하되, 리니어 압축기(200)의 부하에 따라 가변하는 최대 효율점의 목표 주파수를 추종하도록 상기 운전 주파수를 변경할 수 있다.At this time, the
본 발명의 일 실시예에 따라, 압축기 제어 장치는 상기 검출된 모터 전류 및 모터 전압을 근거로 스트로크를 추정하는 스트로크 추정부(150) 및 상기 스트로크 추정치(x)와 스트로크 지령치(xref)를 비교하고, 비교 결과 그 차이를 출력하는 비교기(110)를 더 포함할 수 있고, 상기 차이에 따라, 상기 제어부(120)는 모터에 인가되는 전압을 가변하여 스트로크를 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the compressor control apparatus includes a
도 3에 도시한 제어 장치의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 압축기 제어 장치가 구현될 수 있음은 물론이다.It is needless to say that the components of the control apparatus shown in Fig. 3 are not essential, so that a compressor control apparatus having more or fewer components can be implemented.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 제어 장치는 왕복동식 압축기에 적용할 수 있으나, 본 명세서에서는 리니어 압축기를 기준으로 설명하기로 한다.Meanwhile, the compressor control apparatus according to an embodiment of the present invention can be applied to a reciprocating compressor, but will be described with reference to a linear compressor in the present specification.
이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.
Hereinafter, each component will be described.
전압 검출부(130)는 압축기 모터 양단에 인가되는 모터 전압을 검출할 수 있다. 상기 모터 전압은 전압 센서(일 예로, 전압 차동 증폭기 등일 수 있다) 등을 포함하는 전압 검출부(130)에 의해 검출될 수 있다.The
또한, 전류 검출부(140)는 압축기의 모터에 인가되는 모터 전류를 검출할 수 있다. 상기 모터 전류는 압축기 모터의 코일에 흐르는 전류일 수 있고, 상기 모터 전류는 전류 센서 등을 포함하는 전류 검출부(140)에 의해 검출될 수 있다.Further, the
또한, 스트로크 추정부(150)는, 전술한 바와 같이, 상기 검출된 모터 전류와 모터 전압을 근거로 스트로크 추정치를 연산할 수 있다. 구체적으로, 상기 모터 전류, 모터 전압 및 모터 파라미터를 이용하여, 상기 수학식 1과 같은 수식을 통해, 스트로크 추정치를 연산할 수 있고, 연산된 스트로크 추정치를 비교기(110)에 인가할 수 있다.Further, as described above, the
이에 따라, 비교기(110)는 상기 스토로크 추정치와 상기 스트로크 지령치를 비교하고, 그에 따른 차이 신호를 제어부(120)에 인가하고, 제어부(120)는 모터에 인가되는 전압을 가변하여 스트로크를 제어한다.Accordingly, the
구체적으로, 제어부(120)는, 스트로크 추정치가 스트로크 지령치보다 크면 모터 인가전압의 크기를 감소시키고, 스트로크 추정치가 스트로크 지령치보다 작으면 모터 인가전압의 크기를 증가시킨다.Specifically, the
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는, 종래와 달리, 운전 주파수를 소정의 값으로 고정하지 않고, 리니어 압축기(200)의 운전 주파수를 압축기의 부하 또는 냉장고의 메인 제어기 또는 마이콤(micom)으로부터 수신한 냉력 지령치에 따라 가변할 수 있다.In this case, the
여기서, 압축기(200)의 부하는, 일 실시예에 따라, 제어부(120)가 압축기에 인가되는 전류와 스트로크의 위상차에 대한 절대치, 압축기(200)의 외기 온도, 압축기(200)를 이용하여 냉력을 제공하는 공간의 온도(일 예로, 실내 온도), 냉동 사이클 내의 응축기 및 증발기의 온도, 압축기의 토출 압력(Pd)과 흡입 압력(Ps)의 차이(일 예로, 피스톤 단면적 A ×(Pd - Ps)) 중 어느 하나를 근거로 검출할 수 있다.Here, the load of the
압축기의 부하에 따라 압축기의 최대 효율점을 가진 운전 주파수는 상이하기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 리니어 압축기(200)의 운전 주파수를 압축기의 부하 또는 냉장고의 메인 제어기 또는 마이콤(micom)으로부터 수신한 냉력 지령치에 따라 가변함으로써, 다양한 부하 조건에서 최대 효율이 되도록 압축기를 운전할 수 있다.Since the operation frequency having the maximum efficiency point of the compressor differs depending on the load of the compressor, the
다시 말해, 압축기(200)가 고정된 운전 주파수로 운전을 하는 경우, 부하에 따라 압축기의 효율이 다르다.In other words, when the
도 5는 부하 조건별로 운전 주파수에 따른 압축기 효율을 그래프로 나타낸 도면이다.5 is a graph showing a compressor efficiency according to an operation frequency according to load conditions.
도 5에 도시한 바와 같이, 제1 부하 조건에서 압축기 운전 주파수에 따른 압축기 효율 중 최대 효율(Emax,a)을 가지는 운전 주파수는 f1이고, 제2 부하 조건에서 압축기 운전 주파수에 따른 압축기 효율 중 최대 효율(Emax,b)을 가지는 운전 주파수는 f2이며, 제3 부하 조건에서 압축기 운전 주파수에 따른 압축기 효율 중 최대 효율(Emax,c)을 가지는 운전 주파수는 f3임을 볼 수 있다. As shown in FIG. 5, the operating frequency having the maximum efficiency (Emax, a) of the compressor efficiency according to the compressor operating frequency in the first load condition is f 1 and the compressor efficiency according to the compressor operating frequency in the second load condition It can be seen that the operating frequency having the maximum efficiency (Emax, b) is f 2 , and the operating frequency having the maximum efficiency (Emax, c) of the compressor efficiency according to the compressor operating frequency under the third load condition is f 3 .
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 부하 변화에 따라 또는 냉장고의 메인 제어기 또는 마이콤으로부터 수신한 냉력 지령치에 따라 운전 주파수를 가변함으로써, 모든 부하 조건에서 최대 효율이 되도록 압축기를 운전할 수 있다.Therefore, the
이때, 제어부(120)는 부하 조건별 또는 냉력 지령치별로 최대 효율점의 목표 주파수를 추종하도록 운전 주파수를 변경할 수 있다.At this time, the
한편, 압축기의 소비 전력 측면에서 부하 조건별로 운전 주파수에 따른 압축기 소비 전력을 나타내면 도 6과 같다.On the other hand, FIG. 6 shows the power consumption of the compressor according to the operation frequency in terms of the power consumption of the compressor, according to the load conditions.
도 6에 도시한 바와 같이, 도 5와 동일하게 제1 부하 조건에서 압축기 운전주파수에 따른 압축기 소비 전력 중 최소 소비 전력(Pmin,a)을 가지는 운전 주파수는 f1이고, 제2 부하 조건에서 압축기 운전주파수에 따른 압축기 소비 전력 중 최소 소비 전력(Pmin,b)을 가지는 운전 주파수는 f2이며, 제3 부하 조건에서 압축기 운전주파수에 따른 압축기 소비 전력 중 최소 소비 전력(Pmin,c)을 가지는 운전 주파수는 f3임을 볼 수 있다.Fig., The operating frequency having the minimum power (Pmin, a) of the compressor power consumption in accordance with the compressor operation frequency in a first load condition as in Fig. 5, as shown in 6 is f 1, a compressor in a second load condition, The operation frequency having the minimum power consumption (Pmin, b) among the compressor power consumption according to the operation frequency is f 2 , and the operation with the minimum power consumption (Pmin, c) among the compressor power consumption according to the compressor operation frequency under the third load condition It can be seen that the frequency is f 3 .
다시 말해, 제어부(120)는 부하 조건별 또는 냉력 지령치별로 압축기 소비 전력이 최소인 최소 전력점의 목표 주파수를 추종하도록 운전 주파수를 변경할 수 있다.In other words, the
여기서, 상기 목표 주파수는, 상기 압축기 소비 전력의 최소 전력점에 대응하는 운전 주파수일 수 있으나, 일 실시예에 따라, 상기 압축기 소비 전력은 모터의 소비 전력 및 압축기 제어 장치의 소비 전력 중 적어도 하나를 포함하는 전력일 수 있다.Here, the target frequency may be an operation frequency corresponding to a minimum power point of the compressor power consumption. However, according to an embodiment, the compressor power consumption may be at least one of power consumption of the motor and power consumption of the compressor control apparatus It can be power including.
연산부(160)는 압축기의 소비 전력을 산출할 수 있고, 이에 따라 제어부(120)는 연산부(160)에 의해 산출된 소비 전력을 근거로 목표 주파수를 추종하도록 운전 주파수를 제어할 수 있다.The
본 명세서에서는 제어부(120)와 연산부(160)는 서로의 기능을 구별하기 위해 서로 다른 구성요소로 설명하였으나, 어느 하나의 구성요소에 다른 하나의 구성요소가 포함되어 구현될 수 있음은 당연하다.Although the
일 실시예에 따라, 연산부(160)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 전압 검출부(130) 및 전류 검출부(140) 각각에 의해 산출된 모터 전압 값과 모터 전류 값을 근거로, 모터(210) 및 상기 모터(210)에 의해 구동되는 기구(220)에 의해 소비되는 전력(P2)(이하, "P2 소비 전력"이라 약칭한다)을 산출할 수 있다.4, based on the motor voltage value and the motor current value calculated by the
일 예로, 연산부(160)는 상기 모터 전압 값과 상기 모터 전류 값을 곱하고 이를 한 주기 동안 적분한 후, 한 주기의 시간으로 나눈 값을 산출하여, 산출한 값을 압축기의 소비 전력으로 할 수 있다. 소비 전력은 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 일 예로, 유효 전력이나 평균 전력일 수 있다.For example, the
또 다른 실시예에 따라, 연산부(160)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 모터(210)의 소비 전력(또는 기구(220)의 소비 전력 포함)(P2) 이외에 압축기 제어 장치의 소비 전력(P1)(이하, "P1 소비 전력"이라 약칭한다)을 산출하고, 상기 모터의 소비 전력과 상기 압축기 제어 장치의 소비 전력의 합(P1 + P2)을 산출할 수 있다. 즉, 제어부(120)는 상기 모터의 소비 전력과 상기 압축기 제어 장치의 소비 전력을 합한 값을 압축기 소비 전력으로 하고, 이를 근거로 목표 주파수를 결정할 수 있다.4, in addition to the power consumption of the motor 210 (or the power consumption of the mechanism 220) P2, the
P1 소비 전력은, 전술한 바와 같이, 압축기 제어 장치(100)의 소비 전력을 가리키는 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 제어 장치(100)의 적어도 하나의 구성에 대한 소비 전력일 수 있고, 특히, 모터(210)를 구동하는 구동부(일 예로, 인버터(inverter))의 소비 전력을 포함할 수 있다.The P1 power consumption may be the power consumption for at least one configuration of the
연산부(160)가 상기 P1 소비 전력을 산출하기 위해, 압축기 제어 장치(100)의 대기 전력 및 운전 손실 중 적어도 하나를 근거로 산출할 수 있다.The
여기서, 연산부(160)는 일정 값을 상기 대기 전력으로 할 수 있고, 상기 전류 검출부(140)에 의해 검출된 모터 전류 또는 상기 P2 소비 전력을 근거로 상기 운전 손실을 산출할 수 있다.Here, the
상기 검출된 모터 전류는 상기 P1 소비 전력의 운전 손실과 서로 비례하는 관계에 있기 때문에, 일 실시예에 따라, 연산부(160)는 상기 검출된 모터 전류가 증가함에 따라 상기 P1 소비 전력의 운전 손실이 증가하는 비례 관계를 이용하여, 상기 검출된 모터 전류를 근거로 상기 P1 소비 전력의 운전 손실을 산출할 수 있다.Since the detected motor current is in a relation proportional to the operation loss of the P1 power consumption, according to one embodiment, the
이와 달리, 연산부(160)는, 상기 검출된 모터 전류 또는 상기 모터의 소비 전력과 이에 대응하는 P1 소비 전력의 운전 손실을 저장한 룩업 테이블을 이용할 수 있다. 즉, 연산부(160)는, 상기 룩업 테이블을 이용하여, 상기 검출된 모터 전류 또는 상기 모터의 소비 전력에 대응하는 P1 소비 전력의 운전 손실을 산출할 수 있다.Alternatively, the
전술한 바와 같이, 연산부(160)는 P1 소비 전력 및 P2 소비 전력 각각을 산출하고, 상기 P1 소비 전력과 상기 P2 소비 전력의 합을 산출할 수 있다.As described above, the
이와 달리, 또 다른 실시예에 따라, 연산부(160)는 전원(S)과 압축기 제어 장치(100) 사이에서 전류 및 전압을 측정하고, 이를 근거로 상기 P1 및 P2 소비 전력의 합을 산출할 수 있다.Alternatively, in accordance with another embodiment, the
즉, 연산부(160)는 각종 전압 측정 수단 및 전류 측정 수단에 의해 전원(S)과 압축기 제어 장치(100) 사이에서 측정된 전류 및 전압 값 즉, 전원(S)으로부터 제어 장치(100) 및 이의 후단에 연결된 모터(200)(기구(220) 포함)에 공급되는 전류 및 전압 값을 근거로 P1 및 P2 소비 전력의 합을 산출할 수 있다. 그러나, 이와 같은 산출 방법은 별도의 전압 측정 수단 및 전류 측정 수단을 요구하므로, 전술한 바와 같이, P2 소비 전력을 먼저 산출하고, 산출한 P2 소비 전력 또는 모터 전류를 근거로 P1 소비 전력을 산출하는 것이 바람직하다.
That is, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 제어부(120)는 상기 목표 주파수를 추종하도록 상기 운전 주파수를 변경하되, 실시간으로 상기 운전 주파수를 변경하거나, 상기 부하 또는 냉력 치령치에 변화가 있을 때마다 상기 운전 주파수를 변경하거나, 또는 일정 시간 간격을 주기로 상기 운전 주파수를 변경할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the
구체적인 일 실시예에 따라, 제어부(120)는 상기 부하 또는 냉력 지령치에 따른 상기 목표 주파수를 기 저장한 룩업 테이블을 이용하여, 검출한 부하 또는 냉력 지령치에 대응하는 목표 주파수로 압축기를 운전할 수 있다.According to a specific embodiment, the
또 다른 일 실시예에 따라, 제어부(120)는 상기 목표 주파수를 추종하도록 상기 운전 주파수를 증감 변경하고, 그에 따라 산출되는 압축기 소비 전력의 변화를 판단하여, 이에 따라 운전 주파수를 결정하고, 결정된 운전 주파수로 압축기를 운전할 수 있다.According to another embodiment, the
구체적으로, 도 7A는 본 발명의 일 실시예에 따라 목표 주파수를 추종하도록 운전 주파수를 변경하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.7A is a diagram for explaining a process of changing an operation frequency to follow a target frequency according to an embodiment of the present invention.
도 7A에 도시한 바와 같이, 제어부(120)는 목표 주파수(fT)에 따라 압축기가 운전하도록 운전 주파수를 변경할 수 있다. 일 예로, 리니어 압축기(200)의 운전 주파수가 fa인 경우, 제어부(120)는 소비 전력이 최소가 되도록 운전 주파수를 증가시켜 fT가 되도록 제어할 수 있다. 또한, 운전 주파수가 fb인 경우, 제어부(120)는 소비 전력이 최소가 되도록 운전 주파수를 감소시켜 fT가 되도록 제어할 수 있다. As shown in FIG. 7A, the
이때, 제어부(120)가 운전 주파수를 증감하기 위해, 먼저 운전 주파수를 변화시키고, 운전 주파수의 변화에 따라 산출되는 소비 전력이 최소점에 수렴하도록 운전 주파수를 변경시킬 수 있다.At this time, in order to increase or decrease the operation frequency, the
일 예로, 제어부(120)는 운전 주파수를 증가(또는 감소)시킨 결과 산출한 P1 및/또는 P2 소비 전력이 증가(또는 감소)하였다면, 운전 주파수를 감소(또는 증가)시킬 수 있다.For example, the
도 7B 및 7C를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다. 도 7B 및 7C는 각각 도 7A에 도시한 R1 및 R2 영역을 확대한 도면이다.7B and 7C. Figs. 7B and 7C are enlarged views of the regions R1 and R2 shown in Fig. 7A, respectively.
즉, 도 7B는 도 7A에서 운전 주파수가 증가할수록 P1 및/또는 P2 소비 전력이 증가하는 추세에 있는 영역(R2) 내에 현재 압축기의 운전 주파수가 있는 경우이고, 도 7C는 도 7A에서 운전 주파수가 감소할수록 P1 및/또는 P2 소비 전력이 증가하는 추세에 있는 영역(R1) 내에 현재 압축기의 운전 주파수가 있는 경우이다.That is, FIG. 7B shows a case where the operating frequency of the current compressor is present in the region R2 in which the power consumption of P1 and / or P2 increases as the operating frequency increases in FIG. 7A, and FIG. The operating frequency of the current compressor is present in the region R1 where the power consumption of P1 and / or P2 increases as the frequency decreases.
도 7B에 도시한 바와 같이, 현재 압축기의 운전 주파수가 fa라고 가정하면, 일 예로, 제어부(120)는 먼저 운전 주파수 fa에 소정 크기의 주파수 변화량만큼 증가시킬 수 있다. 이후, 연산부(160)는 증가된 운전 주파수(fd)에 따른 P1 및/또는 P2 소비 전력(Pd)을 산출하고, 산출된 소비 전력(Pd)을 그 이전 산출된 소비 전력(Pa)과 비교하여, 소비 전력이 감소한 경우, 운전 주파수를 fa보다 증가시킬 수 있다. 이때, 운전 주파수의 증가량은 기 설정된 단위 증가량일 수 있고, 증가된 운전 주파수는 fa보다 크되, fd보다 클 수 있다.As shown in FIG. 7B, assuming that the current operating frequency of the compressor is f a , the
다른 예로, 제어부(120)는 먼저 운전 주파수 fa에 소정 크기의 주파수 변화량만큼 감소시킬 수 있고, 연산부(160)는 감소된 운전 주파수(fd′)에 따른 P1 및/또는 P2 소비 전력(Pd′)을 산출하고, 산출된 소비 전력(Pd′)을 그 이전 산출된 소비 전력(Pa)과 비교하여, 소비 전력이 증가한 경우, 운전 주파수를 fa보다 더 증가시킬 수 있다. 마찬가지로, 운전 주파수의 증가량은 기 설정된 단위 증가량일 수 있고, 증가된 운전 주파수는 fa이거나 fa보다 클 수 있다.As another example,
한편, 도 7C에 도시한 바와 같이, 현재 압축기의 운전 주파수가 fb라고 가정하면, 일 예로, 제어부(120)는 먼저 운전 주파수 fb에 소정 크기의 주파수 변화량만큼 증가시킬 수 있다. 이후, 연산부(160)는 증가된 운전 주파수(fc)에 따른 P1 및/또는 P2 소비 전력(Pc)을 산출하고, 산출된 소비 전력(Pc)을 그 이전 산출된 소비 전력(Pa)과 비교하여, 소비 전력이 증가한 경우, 운전 주파수를 fb보다 더 감소시킬 수 있다. 이때, 운전 주파수의 감소량은 기 설정된 단위 감소량일 수 있고, 감소된 운전 주파수는 fb이거나 fb보다 작을 수 있다.On the other hand, it is possible to increase even if, assuming that the current operating frequency of the compressor is f b as shown in 7C, one example, the
다른 예로, 제어부(120)는 먼저 운전 주파수 fb에 소정 크기의 주파수 변화량만큼 감소시킬 수 있고, 연산부(160)는 감소된 운전 주파수(fc′)에 따른 P1 및/또는 P2 소비 전력(Pc′)을 산출하고, 산출된 소비 전력(Pc′)을 그 이전 산출된 소비 전력(Pa)과 비교하여, 소비 전력이 감소한 경우, 운전 주파수를 fb보다 더 감소시킬 수 있다. 마찬가지로, 운전 주파수의 감소량은 기 설정된 단위 감소량일 수 있고, 감소된 운전 주파수는 fb보다 작되, 운전 주파수 fc′보다 작을 수 있다.As another example,
제어부(120) 또는 연산부(160)는 상기와 같은 운전 주파수 증감에 따른 소비 전력의 변화를 판단하고, 그에 따라 운전 주파수를 변경하는 과정을 반복함으로써, 소비 전력의 최소점에 수렴하도록 운전 주파수를 결정할 수 있다.The
일 예로, 제어부(120) 또는 연산부(160)가 운전 주파수를 증감하였으나, 그에 따라 산출한 소비 전력이 기 설정된 범위 내인 경우, 현재 또는 증감된 운전 주파수 부근의 소정 주파수에 수렴된 것으로 가정하여, 수렴된 주파수를 운전 주파수로 하여, 압축기를 제어할 수 있다.For example, when the
또한, 제어부(120) 또는 연산부(160)가 운전 주파수를 증가하였으나 그에 따라 산출한 소비 전력이 증가하여, 운전 주파수를 감소하였고, 동일 부하 조건에서 직후 운전 주파수를 증가하였으나 그에 따라 산출한 소비 전력이 증가한 경우에는, 두 주파수 사이의 범위 중 어느 하나의 주파수에 수렴된 것으로 가정하여, 수렴된 주파수를 운전 주파수로 하여, 압축기를 제어할 수 있다.
In addition, when the
리니어Linear 압축기 compressor
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 제어장치가 적용된 리니어 압축기는, 내부에 압축공간을 포함하는 고정부재, 고정부재 내부에서 왕복 직선운동하면서 압축공간으로 흡입된 냉매를 압축시키는 가동부재, 가동부재를 가동부재의 운동방향으로 탄성 지지하도록 설치된 적어도 하나 이상의 스프링, 가동부재와 연결되도록 설치되어 가동부재를 축방향으로 왕복 직선운동시키는 모터 및 리니어 압축기의 제어 장치를 포함할 수 있다.A linear compressor to which a compressor control device according to an embodiment of the present invention is applied includes a fixing member including a compression space therein, a movable member that compresses a refrigerant sucked into the compression space while linearly reciprocating in the fixing member, At least one spring installed to resiliently support the movable member in the direction of movement of the movable member, and a motor and a controller for controlling the linear compressor, which are installed to be connected to the movable member and linearly reciprocate the movable member in the axial direction.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 단면도이다.10 is a cross-sectional view of a linear compressor according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기는, 리니어 압축기 제어 장치가 적용 또는 압축기 제어 장치가 적용 가능한 리니어 압축기이면 족하되, 리니어 압축기의 종류 또는 형태를 불문한다. 도 10에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기는 하나의 예시일 뿐이며, 본 발명의 권리 범위를 한정하고자 하는 의도는 아니다.The linear compressor according to an embodiment of the present invention may be a linear compressor applicable to a linear compressor control apparatus or a compressor control apparatus, but may be any type or form of a linear compressor. The linear compressor according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 10 is only one example, and is not intended to limit the scope of the present invention.
일반적으로 압축기에 적용되는 모터는 고정자에 권선코일이, 가동자에 마그네트가 설치되어 권선코일과 마그네트의 상호작용에 의해 가동자가 회전운동 또는 왕복운동을 하게 된다.Generally, in a motor applied to a compressor, a winding coil is provided on a stator, and a magnet is provided on a mover, so that the mover rotates or reciprocates by interaction between the winding coil and the magnet.
권선코일은 모터의 종류에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 회전 모터의 경우에는 고정자의 내주면에 원주방향을 따라 형성되는 다수 개의 슬롯에 집중권 또는 분포권으로 권선되어 있고, 왕복동 모터의 경우에는 코일이 환형으로 감아 권선코일을 형성한 후 그 권선코일의 외주면에 원주방향을 따라 다수 장의 코어 시트(core sheet)를 삽입하여 결합하고 있다.The winding coils may be formed variously according to the type of the motor. For example, in the case of a rotary motor, a plurality of slots formed along the circumferential direction on the inner circumferential surface of the stator are wound concentrically or distributedly. In the case of a reciprocating motor, the coil is wound in an annular shape to form a winding coil, A plurality of core sheets are inserted and coupled along the circumferential direction on the outer circumferential surface of the coil.
특히, 왕복동 모터의 경우에는 코일을 환형으로 감아 권선코일을 형성하기 때문에 통상은 플라스틱 재질로 된 환형 보빈에 코일을 감아 권선코일을 형성하고 있다. Particularly, in the case of a reciprocating motor, a winding coil is formed by winding a coil on an annular bobbin made of a plastic material because the coil is wound in an annular shape to form a winding coil.
도 10에 도시한 바와 같이, 왕복동식 압축기는, 밀폐된 쉘(110)의 내부공간에 프레임(120)이 복수 개의 지지스프링(161)(162)에 의해 탄력 설치되어 있다. 쉘(110)의 내부공간에는 냉동사이클의 증발기(미도시)와 연결되는 흡입관(111)이 연통되도록 설치되고, 흡입관(111)의 일측에는 냉동사이클 장치의 응축기(미도시)와 연결되는 토출관(112)이 연통되도록 설치되어 있다.10, the reciprocating compressor has a structure in which the
프레임(120)에는 전동부(M)를 이루는 왕복동 모터(130)의 외측고정자(131)와 내측고정자(132)가 고정 설치되고, 외측고정자(131)와 내측고정자(132) 사이에는 왕복운동을 하는 가동자(mover)(133)가 설치되어 있다. 왕복동 모터(130)의 가동자(mover)(133)에는 후술할 실린더(141)와 함께 압축부(Cp)를 이루는 피스톤(142)이 왕복운동을 하도록 결합되어 있다.The outer stator 131 and the inner stator 132 of the
실린더(141)는 왕복동 모터(130)의 고정자(131)(132)와 축방향으로 중첩되는 범위에 설치되어 있다. 그리고 실린더(141)에는 압축공간(CS1)이 형성되고, 피스톤(142)에는 냉매를 압축공간(CS1)으로 안내하는 흡입유로(F)가 형성되며, 흡입유로(F)의 끝단에는 그 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(143)가 설치되고, 실린더(141)의 선단면에는 그 실린더(141)의 압축공간(CS1)을 개폐하는 토출밸브(144)가 설치되어 있다.The cylinder 141 is provided in a range overlapping with the stator 131 (132) of the
그리고 피스톤(142)의 운동방향 양측에는 그 피스톤(142)의 공진운동을 유도하는 복수 개씩의 공진스프링(151)(152)이 각각 설치되어 있다. On both sides of the movement direction of the piston 142, a plurality of resonance springs 151 and 152 for inducing a resonance motion of the piston 142 are provided, respectively.
도면 중 미설명 부호인 135는 권선코일, 136은 마그네트, 137은 보빈몸체, 137a는 코일안착부, 138은 보빈덮개, 139는 코일, 145는 밸브스프링, 146은 토출커버이다.Reference numeral 135 denotes a winding coil, 136 denotes a magnet, 137 denotes a bobbin body, 137a denotes a coil seat, 138 denotes a bobbin cover, 139 denotes a coil, 145 denotes a valve spring and 146 denotes a discharge cover.
상기와 같은 종래의 왕복동식 압축기는, 왕복동 모터(130)의 코일(135)에 전원이 인가되면 그 왕복동 모터(130)의 가동자(133)가 왕복 운동을 하게 된다. 그러면 가동자(133)에 결합된 피스톤(142)이 실린더(141)의 내부에서 고속으로 왕복 운동을 하면서 흡입관(111)을 통해 냉매를 쉘(110)의 내부공간로 흡입하게 된다. 그러면 쉘(110) 내부공간의 냉매는 피스톤(142)의 흡입유로(F)를 통해 실린더(141)의 압축공간(CS1)으로 흡입되고, 피스톤(142)의 전진운동시 압축공간(CS1)에서 토출되어 토출관(112)을 통해 냉동사이클의 응축기로 이동하는 일련의 과정을 반복하게 된다. In the conventional reciprocating compressor, when the coil 135 of the
여기서, 외측고정자(131)는 좌우 방향으로 서로 대칭되게 'ㄷ'자 형상으로 형성되는 다수 장의 얇은 하프 스테이터 코어(half stator core)를 권선코일(135)의 좌우 양측에서 방사상으로 적층하여 형성되고 있다. 이에 따라 외측고정자(131)는 이웃하는 코어 시트(미도시)들끼리 내주면 양측은 서로 접촉하는 반면 외주면 양측은 일정 간격만큼 서로 이격되어 적층되고 있다.The outer stator 131 is formed by radially stacking a plurality of thin half stator cores formed on both sides of the winding coil 135 so as to be symmetrical to each other in the left and right direction . Thus, the outer stator 131 is formed such that the opposite sides of the inner circumferential surfaces of the adjacent core sheets (not shown) are in contact with each other, while the outer circumferential surfaces of the core stator 131 are spaced apart from each other by a predetermined distance.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 목표 주파수를 추종하도록 운전 주파수를 변경하는 과정을 나타낸 단계별 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a process of changing an operation frequency to follow a target frequency according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 제어부(120)가 목표 주파수를 추종하도록 제어하는 과정은, 우선, 제어부(120) 또는 연산부(160)가 P1 및/또는 P2 소비 전력을 산출하는 단계(S10), 제어부(120) 또는 연산부(160)가 이전 주기의 운전 주파수와 비교하여, 제어부(120) 또는 연산부(160)가 운전 주파수가 증가하였는지 판단하는 단계(S20), 제어부(120) 또는 연산부(160)가 운전 주파수 증감에 따라 소비전력이 증감하였는지 판단하는 단계(S31 내지 S32), 및 제어부(120) 또는 연산부(160)가 상기 소비전력의 증감에 따라 운전 주파수를 변경하는 단계(S41 내지 S44)를 포함할 수 있다.8, the
이에 따라, 제어부(120) 또는 연산부(160)는 상기 S10, S20, S31 내지 S32, 및 S41 내지 S44의 과정을 반복함으로써, 소비 전력의 최소점에 수렴하도록 운전 주파수를 변경할 수 있다.Accordingly, the
각 단계별 구체적인 설명은 전술한 바와 같으므로, 그에 갈음하고, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
Since detailed description of each step is as described above, it will be omitted and detailed explanation will be omitted.
리니어Linear 압축기의 제어 방법 Control method of compressor
도 9A는 본 발명에 따른 압축기 제어 방법에 대한 단계별 흐름도이다.FIG. 9A is a flowchart of steps of a method for controlling a compressor according to the present invention.
도 9A에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 제어 방법은, 리니어 압축기의 모터 전류 및 모터 전압을 검출하는 단계(S110), 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 제어 신호를 생성하는 단계(S120) 및 상기 제어 신호를 근거로 리니어 압축기를 구동하는 단계(S130)를 포함하되, 상기 제어 신호를 생성하는 단계(S120)는, 상기 리니어 압축기의 부하에 따라 가변하는 최대 효율점의 목표 주파수를 추종하도록 운전 주파수를 변경하는 단계(S1201) 및 상기 변경된 운전 주파수에 따른 제어 신호를 생성하는 단계(S1202)를 포함할 수 있다.9A, a method of controlling a compressor according to an embodiment of the present invention includes a step S110 of detecting a motor current and a motor voltage of a linear compressor, a control signal based on the motor current and the motor voltage (S120) of driving the linear compressor based on the control signal and a step (S130) of driving a linear compressor based on the control signal, wherein the step of generating the control signal (S120) A step S1201 of changing the operation frequency so as to follow the target frequency of the operation frequency, and a step S1202 of generating the control signal according to the changed operation frequency.
이하, 각 구성에 대해 도 1 내지 8을 참조하여 자세히 살펴보기로 하되, 앞선 설명과 중복되는 부분은 그에 갈음하고, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, each configuration will be described in detail with reference to FIGs. 1 to 8, but the parts overlapping with the preceding description will be replaced thereby, and a detailed description will be omitted.
리니어 압축기의 모터 전류 및 모터 전압을 검출하는 단계(S110)는, 전압 검출부(130) 및 전류 검출부(140)가 압축기 모터 양단에 인가되는 모터 전압 및 압축기의 모터에 인가되는 모터 전류를 검출할 수 있다.The step S110 of detecting the motor current and the motor voltage of the linear compressor can detect the motor voltage applied to both ends of the compressor motor and the
모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 제어 신호를 생성하는 단계(S120)는, 스트로크 추정부(150)가 상기 검출된 모터 전류, 모터 전압 및 모터 파라미터를 근거로 스트로크 추정치를 연산할 수 있고, 비교기(110)가 상기 스토로크 추정치와 스트로크 지령치를 비교하고, 그에 따른 차이 신호를 제어부(120)에 인가하여, 제어부(120)는 모터에 인가되는 전압을 가변함으로써, 피스톤 스트로크를 제어할 수 있다.The step (S120) of generating the control signal based on the motor current and the motor voltage allows the
상기 제어 신호를 근거로 리니어 압축기를 구동하는 단계(S130)는, 모터(210)를 구동하는 구동부(일 예로, 인버터(inverter))가 상기 제어 신호를 근거로 리니어 압축기(200)를 구동할 수 있다.In operation S130 of driving the linear compressor based on the control signal, a driving unit (for example, an inverter) for driving the
이때, 제어부(120)가 제어 신호를 생성하는 단계(S120)는 운전 주파수를 소정의 값으로 고정하지 않고, 리니어 압축기(200)의 운전 주파수를 압축기의 부하 또는 냉장고의 메인 제어기 또는 마이콤(micom)으로부터 수신한 냉력 지령치에 따라 가변할 수 있다.At this time, the
구체적으로, 상기 제어 신호를 생성하는 단계(S120)는, 상기 리니어 압축기의 부하에 따라 가변하는 최대 효율점의 목표 주파수를 추종하도록 운전 주파수를 변경하는 단계(S1201) 및 상기 변경된 운전 주파수에 따른 제어 신호를 생성하는 단계(S1202)를 포함할 수 있다.More specifically, the step of generating the control signal (S120) includes: a step (S1201) of changing an operation frequency so as to follow a target frequency of a maximum efficiency point varying according to a load of the linear compressor (S1201) And generating a signal (S1202).
압축기의 부하에 따라 압축기의 최대 효율점을 가진 운전 주파수는 상이하기 때문에, 제어부(120)는 리니어 압축기(200)의 운전 주파수를 압축기의 부하 또는 냉장고의 메인 제어기 또는 마이콤(micom)으로부터 수신한 냉력 지령치에 따라 가변함으로써, 다양한 부하 조건에서 최대 효율이 되도록 압축기를 운전할 수 있다(도 5 참조).Since the operation frequency having the maximum efficiency point of the compressor differs depending on the load of the compressor, the
다시 말해, 압축기의 소비 전력 측면에서 부하 조건별로 운전 주파수에 따른 압축기 소비 전력을 나타내면 도 6과 같으며, 제어부(120)는 부하 조건별 또는 냉력 지령치별로 압축기 소비 전력이 최소인 최소 전력점의 목표 주파수를 추종하도록 운전 주파수를 변경할 수 있다.In other words, FIG. 6 shows the power consumption of the compressor according to the operation frequency in terms of the power consumption of the compressor in terms of the power consumption of the compressor. The
여기서, 상기 목표 주파수는, 상기 압축기 소비 전력의 최소 전력점에 대응하는 운전 주파수일 수 있으나, 일 실시예에 따라, 상기 압축기 소비 전력은 모터의 소비 전력 및 압축기 제어 장치의 소비 전력 중 적어도 하나를 포함하는 전력일 수 있다.Here, the target frequency may be an operation frequency corresponding to a minimum power point of the compressor power consumption. However, according to an embodiment, the compressor power consumption may be at least one of power consumption of the motor and power consumption of the compressor control apparatus It can be power including.
도 9B 및 9C는 본 발명의 구체적인 일 실시예에 따른 압축기 제어 방법에 대한 단계별 흐름도이다.9B and 9C are step-by-step flowcharts of a compressor control method according to a specific embodiment of the present invention.
도 9B에 도시한 바와 같이, 상기 제어 신호를 생성하는 단계(S120)는, 일 실시예에 따라, 상기 검출된 모터 전류 및 상기 검출된 모터 전압을 근거로 상기 모터의 소비 전력을 산출하는 단계(S121)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 9B, the step of generating the control signal (S120) may include calculating power consumption of the motor based on the detected motor current and the detected motor voltage S121).
전술한 바와 같이, 연산부(160)는, 전압 검출부(130) 및 전류 검출부(140) 각각에 의해 산출된 모터 전압 값과 모터 전류 값을 근거로, 모터 소비 전력(또는 기가 소비 전력 포함)을 가리키는 P2 소비 전력을 산출할 수 있다.As described above, the
또한, 상기 제어 신호를 생성하는 단계(S120)는, 부하에 따라 모터 소비 전력이 최소인 운전 주파수를 산출하는 단계(S122) 및 상기 산출된 운전 주파수에 따른 제어 신호를 생성하는 단계(S123)를 더 포함할 수 있다.In addition, the step of generating the control signal (S120) includes a step (S122) of calculating an operation frequency in which the motor power consumption is minimum according to the load, and a step (S123) of generating a control signal according to the calculated operation frequency .
상기 부하에 따라 모터 소비 전력이 최소인 운전 주파수를 산출하는 단계(S122) 및 상기 산출된 운전 주파수에 따른 제어 신호를 생성하는 단계(S123)에 대한 자세한 설명은 S128 및 S129 단계 각각에 대한 설명과 대응되므로, 그에 갈음하고, 자세한 설명은 생략하기로 한다.A detailed description of steps S122 and S123 for calculating the operation frequency in which the motor power consumption is minimum according to the load and the calculated control frequency according to the calculated operation frequency is explained with reference to steps S128 and S129, It will be replaced, and a detailed description will be omitted.
즉, S122 단계는 모터 소비 전력이 최소인 운전 주파수를 산출하는 단계이나, S128 단계는 압축기 제어 장치의 소비 전력의 일 예로서, 모터 소비 전력 및 압축기 제어 장치의 소비 전력의 합이 최소인 운전 주파수를 산출하는 단계이다.
That is, step S122 is a step of calculating an operating frequency at which the motor power consumption is minimum, but step S128 is an example of the power consumption of the compressor control apparatus, in which the sum of the motor power consumption and the power consumption of the compressor control apparatus is minimum, .
한편, 도 9C에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라, 상기 제어 신호를 생성하는 단계(S120)는, 상기 검출된 모터 전류 또는 상기 모터의 소비 전력을 근거로 압축기 제어 장치의 운전 손실을 산출하는 단계(S126) 및 상기 운전 손실 및 대기 전력을 합하여, 상기 리니어 압축기의 제어 장치의 소비 전력을 산출하는 단계(S127)를 포함할 수 있다.9C, according to another embodiment of the present invention, the step of generating the control signal (S120) may include a step of, based on the detected motor current or the power consumption of the motor, (S126) calculating the operation loss of the linear compressor, and calculating the power consumption of the control device of the linear compressor by summing the operation loss and the standby power (S127).
상기 압축기 제어 장치의 운전 손실을 산출하는 단계(S126)는, 전류 검출부(140)에 의해 검출된 모터 전류 또는 상기 P2 소비 전력을 근거로 압축기 제어 장치의 운전 손실을 산출할 수 있다.The step (S126) of calculating the operating loss of the compressor control apparatus can calculate the operating loss of the compressor control apparatus based on the motor current detected by the current detecting
상기 검출된 모터 전류는 상기 P1 소비 전력의 운전 손실과 서로 비례하는 관계에 있기 때문에, 일 실시예에 따라, 연산부(160)는 상기 검출된 모터 전류가 증가함에 따라 상기 P1 소비 전력의 운전 손실이 증가하는 비례 관계를 이용하여, 상기 검출된 모터 전류를 근거로 상기 P1 소비 전력의 운전 손실을 산출할 수 있다.Since the detected motor current is in a relation proportional to the operation loss of the P1 power consumption, according to one embodiment, the
이와 달리, 연산부(160)는, 상기 검출된 모터 전류 또는 상기 모터의 소비 전력과 이에 대응하는 P1 소비 전력의 운전 손실을 저장한 룩업 테이블을 이용할 수 있다. 즉, 연산부(160)는, 상기 룩업 테이블을 이용하여, 상기 검출된 모터 전류 또는 상기 모터의 소비 전력에 대응하는 P1 소비 전력의 운전 손실을 산출할 수 있다.Alternatively, the
상기 운전 손실 및 대기 전력을 합하여, 상기 리니어 압축기의 제어 장치의 소비 전력을 산출하는 단계(S127)는, 연산부(160)는 일정 값을 상기 대기 전력으로 할 수 있고, 상기 대기 전력과 상기 S126 단계에서 산출한 운전 손실을 합하여, P1 소비 전력을 산출할 수 있다.In operation S127 of calculating the power consumption of the control device of the linear compressor by summing up the operation loss and the standby power, the
이후, 상기 제어 신호를 생성하는 단계(S120)는, 부하에 따라 압축기의 소비 전력이 최소인 운전 주파수를 산출하는 단계(S128) 및 상기 산출된 운전 주파수에 따른 제어 신호를 생성하는 단계(S129)를 더 포함할 수 있다.The step of generating the control signal S120 includes a step S128 of calculating an operation frequency at which the power consumption of the compressor is minimum according to a load and a step S129 of generating a control signal according to the calculated operation frequency, As shown in FIG.
압축기의 소비 전력이 최소인 운전 주파수를 산출하는 단계(S128)는, 우선, 연산부(160)가 P1 소비 전력 이외에 P2 소비 전력을 산출하고, 상기 모터의 소비 전력과 상기 압축기 제어 장치의 소비 전력의 합(P1 + P2)을 산출할 수 있다.In operation S128 of calculating the operating frequency at which the power consumption of the compressor is minimum, the calculating
이와 달리, 또 다른 실시예에 따라, 연산부(160)는 전원(S)과 압축기 제어 장치(100) 사이에서 전류 및 전압을 측정하고, 이를 근거로 상기 P1 및 P2 소비 전력의 합을 산출할 수 있다.Alternatively, in accordance with another embodiment, the
즉, 연산부(160)는 각종 전압 측정 수단 및 전류 측정 수단에 의해 전원(S)과 압축기 제어 장치(100) 사이에서 측정된 전류 및 전압 값 즉, 전원(S)으로부터 제어 장치(100) 및 이의 후단에 연결된 모터(200)(기구(220) 포함)에 공급되는 전류 및 전압 값을 근거로 P1 및 P2 소비 전력의 합을 산출할 수 있다.That is, the
이후, 제어부(120)는 상기 모터의 소비 전력과 상기 압축기 제어 장치의 소비 전력을 합한 값을 압축기 소비 전력으로 하고, 이를 근거로 목표 주파수를 결정할 수 있다.Thereafter, the
즉, 상기 부하에 따라 압축기의 소비 전력이 최소인 운전 주파수를 산출하는 단계(S128)는, 제어부(120)가 상기 목표 주파수를 추종하도록 상기 운전 주파수를 변경하되, 실시간으로 상기 운전 주파수를 변경하거나, 상기 부하 또는 냉력 치령치에 변화가 있을 때마다 상기 운전 주파수를 변경하거나, 또는 일정 시간 간격을 주기로 상기 운전 주파수를 변경할 수 있다.That is, the step of calculating the operation frequency at which the power consumption of the compressor is minimum according to the load (S128) may be performed by changing the operation frequency so that the
구체적인 일 실시예에 따라, 제어부(120)는 상기 부하 또는 냉력 지령치에 따른 상기 목표 주파수를 기 저장한 룩업 테이블을 이용하여, 검출한 부하 또는 냉력 지령치에 대응하는 목표 주파수로 운전 주파수를 결정할 수 있다.According to a specific embodiment, the
또 다른 일 실시예에 따라, 제어부(120)는 상기 목표 주파수를 추종하도록 상기 운전 주파수를 증감 변경하고, 그에 따라 산출되는 압축기 소비 전력의 변화를 판단하여, 이에 따라 운전 주파수를 결정할 수 있다.According to another embodiment, the
구체적으로, 도 7A에 도시한 바와 같이, 제어부(120)가 운전 주파수를 증감하기 위해, 먼저 운전 주파수를 변화시키고, 운전 주파수의 변화에 따라 산출되는 소비 전력이 최소점에 수렴하도록 운전 주파수를 변경시킬 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 7A, in order to increase or decrease the operation frequency, the
일 예로, 제어부(120)는 운전 주파수를 증가(또는 감소)시킨 결과 산출한 P1 및/또는 P2 소비 전력이 증가(또는 감소)하였다면, 운전 주파수를 감소(또는 증가)시킬 수 있다.For example, the
본 발명의 일 실시예에 따라, 목표 주파수를 추종하도록 운전 주파수를 변경하는 과정을 단계별 흐름도로 나타내면, 도 8에 도시한 바와 같으며, 이에 대한 자세한 설명은 전술한 바와 같으므로, 그에 갈음하고 자세한 설명은 생략하기로 한다.The process of changing the operation frequency so as to follow the target frequency according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 8 as a flowchart of steps, and detailed description thereof is as described above. Therefore, A description thereof will be omitted.
즉, 제어부(120) 또는 연산부(160)는 도 8에 도시한 S10, S20, S31 내지 S32, 및 S41 내지 S44의 과정을 반복함으로써, 소비 전력의 최소점에 수렴하도록 운전 주파수를 변경할 수 있다.That is, the
다만, 일 예로, 제어부(120) 또는 연산부(160)가 운전 주파수를 증감하였으나, 그에 따라 산출한 소비 전력이 기 설정된 범위 내인 경우, 현재 또는 증감된 운전 주파수 부근의 소정 주파수에 수렴된 것으로 가정하고, 수렴된 주파수를 운전 주파수로 하여, 그에 따른 제어 신호를 생성할 수 있다(S129).However, when the
또한, 제어부(120) 또는 연산부(160)가 운전 주파수를 증가하였으나 그에 따라 산출한 소비 전력이 증가하여, 운전 주파수를 감소하였고, 동일 부하 조건에서 직후 운전 주파수를 증가하였으나 그에 따라 산출한 소비 전력이 증가한 경우에는, 두 주파수 사이의 범위 중 어느 하나의 주파수에 수렴된 것으로 가정하여, 수렴된 주파수를 운전 주파수로 하여, 그에 따른 제어 신호를 생성할 수 있다(S129).In addition, when the
이후, 구동부는 상기 제어 신호에 따라 리니어 압축기를 구동할 수 있고(S130), 그에 따라, 모든 부하 조건에서 최대 효율이 되도록 압축기 운전을 할 수 있다.
Thereafter, the driving unit can drive the linear compressor according to the control signal (S130), and can thereby perform the compressor operation so as to achieve the maximum efficiency under all load conditions.
컴퓨터 판독 가능한 기록매체Computer readable recording medium
이상 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기 제어 방법은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당 업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크, 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
The linear compressor control method according to an embodiment of the present invention described above can be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program commands, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be those specially designed and configured for the present invention or may be those known and used by those skilled in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical recording media such as CD-ROMs and DVDs; magneto-optical media such as floptical disks; optical media), and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those generated by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules for performing the processing according to the present invention, and vice versa.
리니어Linear 압축기 compressor
상술된 실시예들에 따른 압축기 제어 장치가 적용된 리니어 압축기는, 내부에 압축공간을 포함하는 고정부재, 고정부재 내부에서 왕복 직선운동하면서 압축공간으로 흡입된 냉매를 압축시키는 가동부재, 가동부재를 가동부재의 운동방향으로 탄성 지지하도록 설치된 적어도 하나 이상의 스프링, 가동부재와 연결되도록 설치되어 가동부재를 축방향으로 왕복 직선운동시키는 모터 및 리니어 압축기의 제어 장치를 포함하되, 상기 리니어 압축기의 제어 장치는, 상술된 실시예들에 따른 리니어 압축기의 제어 장치인 것일 수 있다.The linear compressor to which the compressor control device according to the above-described embodiments is applied includes a fixed member including a compression space therein, a movable member that compresses the refrigerant sucked into the compression space while linearly reciprocating in the fixed member, At least one spring installed to be elastically supported in the direction of movement of the member, a motor installed to be connected to the movable member for linearly reciprocating the movable member in the axial direction, and a control device for the linear compressor, And may be a control device of a linear compressor according to the above-described embodiments.
이하에서는, 도 8을 참조하여 전술한 실시예에 따른 압축기 제어 장치가 적용될 수 있는 리니어 압축기의 일 예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 권리범위를 한정하고자 하는 의도는 아니며, 다른 종류의 리니어 압축기에도 적용될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, an example of a linear compressor to which the compressor control apparatus according to the above-described embodiment can be applied will be described with reference to FIG. However, it is not intended to limit the scope of the present invention, and it goes without saying that the present invention can be applied to other types of linear compressors.
일반적으로 압축기에 적용되는 모터는 고정자에 권선코일이, 가동자에 마그네트가 설치되어 권선코일과 마그네트의 상호작용에 의해 가동자가 회전운동 또는 왕복운동을 하게 된다.Generally, in a motor applied to a compressor, a winding coil is provided on a stator, and a magnet is provided on a mover, so that the mover rotates or reciprocates by interaction between the winding coil and the magnet.
권선코일은 모터의 종류에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 회전 모터의 경우에는 고정자의 내주면에 원주방향을 따라 형성되는 다수 개의 슬롯에 집중권 또는 분포권으로 권선되어 있고, 왕복동 모터의 경우에는 코일이 환형으로 감아 권선코일을 형성한 후 그 권선코일의 외주면에 원주방향을 따라 다수 장의 코어 시트(core sheet)를 삽입하여 결합하고 있다.The winding coils may be formed variously according to the type of the motor. For example, in the case of a rotary motor, a plurality of slots formed along the circumferential direction on the inner circumferential surface of the stator are wound concentrically or distributedly. In the case of a reciprocating motor, the coil is wound in an annular shape to form a winding coil, A plurality of core sheets are inserted and coupled along the circumferential direction on the outer circumferential surface of the coil.
특히, 왕복동 모터의 경우에는 코일을 환형으로 감아 권선코일을 형성하기 때문에 통상은 플라스틱 재질로 된 환형 보빈에 코일을 감아 권선코일을 형성하고 있다. Particularly, in the case of a reciprocating motor, a winding coil is formed by winding a coil on an annular bobbin made of a plastic material because the coil is wound in an annular shape to form a winding coil.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a linear compressor according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시한 바와 같이, 왕복동식 압축기는, 밀폐된 쉘(210)의 내부공간에 프레임(220)이 복수 개의 지지스프링(261)(262)에 의해 탄력 설치되어 있다. 쉘(210)의 내부공간에는 냉동사이클의 증발기(미도시)와 연결되는 흡입관(211)이 연통되도록 설치되고, 흡입관(211)의 일측에는 냉동사이클 장치의 응축기(미도시)와 연결되는 토출관(212)이 연통되도록 설치되어 있다.8, the reciprocating compressor has a structure in which the
프레임(220)에는 전동부(M)를 이루는 왕복동 모터(230)의 외측고정자(231)와 내측고정자(232)가 고정 설치되고, 외측고정자(231)와 내측고정자(232) 사이에는 왕복운동을 하는 가동자(mover)(233)가 설치되어 있다. 왕복동 모터(230)의 가동자(mover)(233)에는 후술할 실린더(241)와 함께 압축부(C)를 이루는 피스톤(242)이 왕복운동을 하도록 결합되어 있다.An
실린더(241)는 왕복동 모터(230)의 고정자(231)(232)와 축방향으로 중첩되는 범위에 설치되어 있다. 그리고 실린더(241)에는 압축공간(S1)이 형성되고, 피스톤(242)에는 냉매를 압축공간(S1)으로 안내하는 흡입유로(F)가 형성되며, 흡입유로(F)의 끝단에는 그 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(243)가 설치되고, 실린더(241)의 선단면에는 그 실린더(241)의 압축공간(S1)을 개폐하는 토출밸브(244)가 설치되어 있다.The
그리고 피스톤(242)의 운동방향 양측에는 그 피스톤(242)의 공진운동을 유도하는 복수 개씩의 공진스프링(251)(252)이 각각 설치되어 있다. A plurality of resonance springs 251 and 252 are provided on both sides of the
도면중 미설명 부호인 235는 권선코일, 236은 마그네트, 237은 보빈몸체, 237a는 코일안착부, 238은 보빈덮개, 239는 코일, 245는 밸브스프링, 246은 토출커버이다.In the drawing,
상기와 같은 종래의 왕복동식 압축기는, 왕복동 모터(230)의 코일(235)에 전원이 인가되면 그 왕복동 모터(230)의 가동자(233)가 왕복 운동을 하게 된다. 그러면 가동자(233)에 결합된 피스톤(242)이 실린더(241)의 내부에서 고속으로 왕복 운동을 하면서 흡입관(211)을 통해 냉매를 쉘(210)의 내부공간로 흡입하게 된다. 그러면 쉘(210) 내부공간의 냉매는 피스톤(242)의 흡입유로(F)를 통해 실린더(241)의 압축공간(S1)으로 흡입되고, 피스톤(242)의 전진운동시 압축공간(S1)에서 토출되어 토출관(212)을 통해 냉동사이클의 응축기로 이동하는 일련의 과정을 반복하게 된다. In the conventional reciprocating compressor, when the
여기서, 외측고정자(231)는 좌우 방향으로 서로 대칭되게 'ㄷ'자 형상으로 형성되는 다수 장의 얇은 하프 스테이터 코어(half stator core)를 권선코일(235)의 좌우 양측에서 방사상으로 적층하여 형성되고 있다. 이에 따라 외측고정자(231)는 도 8에서와 같이 이웃하는 코어 시트(231a)들끼리 내주면 양측은 서로 접촉하는 반면 외주면 양측은 일정 간격(t)만큼 서로 이격되어 적층되고 있다.
The
냉장고Refrigerator
전술한 실시예에 따른 압축기 제어 방법에 따라 제어되는 리니어 압축기가 적용된 냉장고는, 냉장고 본체, 상기 냉장고 본체에 구비되고 냉매를 압축하는 리니어 압축기 및 상기 리니어 압축기의 제어 장치를 포함하되, 상기 리니어 압축기의 제어 장치는, 상술된 실시예들에 따른 리니어 압축기의 제어 장치인 것일 수 있다.The refrigerator includes a refrigerator main body, a linear compressor provided in the refrigerator main body and compressing the refrigerant, and a controller of the linear compressor, wherein the linear compressor is controlled by the compressor control method according to the above- The control device may be a control device of a linear compressor according to the above-described embodiments.
이하에서는, 도 11를 참조하여 전술한 실시예에 따른 리니어 압축기의 제어 장치가 적용되거나 사용될 수 있는 냉장고의 일 예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 권리범위를 한정하고자 하는 의도는 아니며, 다른 종류의 리니어 압축기에도 적용될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, an example of a refrigerator to which a control apparatus for a linear compressor according to the above-described embodiment of the present invention can be applied or used will be described with reference to FIG. However, it is not intended to limit the scope of the present invention, and it goes without saying that the present invention can be applied to other types of linear compressors.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기가 적용된 냉장고를 보인 사시도이다.11 is a perspective view showing a refrigerator to which a linear compressor according to an embodiment of the present invention is applied.
도 11에 도시한 바와 같이, 냉장고(300)는 그 내부에 냉장고의 운전 전반을 제어하는 메인기판(310)에 구비되고, 왕복동식 압축기(200)가 연결된다. 상기 압축기 제어 장치 및 3상 모터의 구동 장치는 메인기판(310)에 구비될 수 있다. 냉장고(300)는 왕복동식 압축기의 구동에 의해 동작한다. 냉장고의 내부에 공급되는 냉기는 냉매의 열교환 작용에 의해서 생성되고, 압축-응축-팽창-증발의 사이클(Cycle)을 반복적으로 수행하면서 지속적으로 냉장고의 내부로 공급된다. 공급된 냉매는 대류에 의해서 냉장고 내부에 고르게 전달되어 냉장고의 냉각실 내 음식물을 원하는 온도로 저장할 수 있게 된다.
As shown in FIG. 11, the
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
While the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, Such modifications and changes are to be considered as falling within the scope of the following claims.
1: 비교기
2: 제어기
3: 전압 검출부
4: 전류 검출부
100: 압축기 제어 장치
110: 비교기
120: 제어부
130: 전압 검출부
140: 전류 검출부
150: 스트로크 추정부
160: 연산부
200: 리니어 압축기
210: 모터
220: 기구1: comparator 2: controller
3: voltage detection unit 4: current detection unit
100: compressor control device 110: comparator
120: control unit 130: voltage detection unit
140: current detector 150: stroke estimator
160: Operation unit 200: Linear compressor
210: motor 220: mechanism
Claims (7)
상기 모터 전류 및 상기 모터 전압을 근거로 상기 제어 신호를 생성하는 단계; 및
상기 제어 신호를 근거로 리니어 압축기를 구동하는 단계;
를 포함하되,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는,
상기 리니어 압축기의 부하에 따라 가변하는 최대 효율점의 목표 주파수를 추종하도록 상기 운전 주파수를 변경하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 방법.Detecting a motor current and a motor voltage of the linear compressor;
Generating the control signal based on the motor current and the motor voltage; And
Driving the linear compressor based on the control signal;
, ≪ / RTI &
Wherein the step of generating the control signal comprises:
Changing the operating frequency so as to follow a target frequency of a maximum efficiency point that varies according to a load of the linear compressor;
And a control unit for controlling the linear compressor.
상기 운전 주파수를 변경하는 제어부는,
일정 시간을 주기로 상기 목표 주파수를 추종하도록 상기 리니어 압축기의 운전 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the control unit changes the operation frequency,
Wherein the operating frequency of the linear compressor is changed so as to follow the target frequency at a predetermined time interval.
상기 제어 신호를 생성하는 단계는,
상기 검출된 모터 전류 및 상기 검출된 모터 전압을 근거로 상기 모터의 소비 전력을 산출하는 단계;
를 포함하되,
상기 목표 주파수는, 상기 모터의 소비 전력이 최소인 상기 리니어 압축기의 운전 주파수인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of generating the control signal comprises:
Calculating power consumption of the motor based on the detected motor current and the detected motor voltage;
, ≪ / RTI &
Wherein the target frequency is an operating frequency of the linear compressor in which the power consumption of the motor is minimum.
상기 제어 신호를 생성하는 단계는,
상기 검출된 모터 전류 또는 상기 모터의 소비 전력을 근거로 상기 리니어 압축기의 제어 장치의 운전 손실을 산출하는 단계; 및
상기 운전 손실 및 대기 전력을 합하여, 상기 리니어 압축기의 제어 장치의 소비 전력을 산출하는 단계;
를 포함하되,
상기 목표 주파수는,
상기 모터 및 상기 리니어 압축기의 제어 장치의 소비 전력이 최소인 상기 리니어 압축기의 운전 주파수인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 방법.The method of claim 3,
Wherein the step of generating the control signal comprises:
Calculating an operation loss of the control device of the linear compressor based on the detected motor current or the power consumption of the motor; And
Calculating power consumption of the control device of the linear compressor by summing the operation loss and the standby power;
, ≪ / RTI &
The target frequency may be,
Wherein the motor and the control device of the linear compressor are operating frequencies of the linear compressor with minimum power consumption.
상기 운전 손실을 산출하는 단계는,
기 저장된 룩업 테이블을 이용하여, 상기 검출된 모터 전류 또는 상기 모터의 소비 전력에 따른 상기 운전 손실을 산출하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 방법.5. The method of claim 4,
The step of calculating the operation loss includes:
Wherein the operation loss is calculated based on the detected motor current or the power consumption of the motor by using a pre-stored look-up table.
상기 운전 주파수를 변경하는 단계는,
상기 운전 주파수의 변화에 따라 산출되는 상기 소비 전력의 변화 추세를 근거로, 상기 소비 전력이 최소점에 수렴하도록 상기 운전 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 방법.The method according to claim 3 or 4,
Wherein the step of changing the operating frequency comprises:
Wherein the operating frequency is changed so that the power consumption converges to a minimum point based on a trend of change in the power consumption calculated according to a change in the operation frequency.
상기 운전 주파수를 변경하는 단계는,
상기 운전 주파수를 증가 또는 감소시킨 결과 산출한 상기 소비 전력이 증가 또는 감소하였다면, 상기 운전 주파수를 감소 또는 증가시키는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 방법.The method according to claim 6,
Wherein the step of changing the operating frequency comprises:
And decreasing or increasing the operating frequency if the power consumption calculated as a result of increasing or decreasing the operating frequency increases or decreases.
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|---|---|---|---|---|
| KR100852676B1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-08-19 | 엘지전자 주식회사 | Driving control apparatus of reciprocating compressor |
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