KR20170075292A - Safety speed driving method and system in electric compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 공조 장치의 전동 압축기에 대해 일정한 냉매 토출량을 유지하기 위해 압축기 맥동 성분의 토크를 모터의 위치 정보에 맞게 조절하여 속도 리플 계수별 비례적분 보상을 통해 보상하여 전동 압축기가 안정 속도로 운전이 될 수 있도록 하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
개시된 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템은, 전동모터를 구비하는 모터부; 상기 전동모터의 구동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부; 상기 전동모터의 회전자 위치를 검출하는 위치 검출부; 상기 검출된 회전자 위치에 맞게 보상 토크 위상을 조절하는 보상토크 위상조절부; 및 상기 위치 검출부를 통해 상기 전동모터의 회전자 위치가 검출되면, 상기 검출된 회전자 위치에 맞게 상기 보상토크 위상조절부를 통해 보상 토크 위상이 조절되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 맥동 성분의 토크를 속도 리플 계수별 비례적분 보상을 통해 보상함으로써 전동 압축기가 안정 속도로 운전될 수 있다.In order to maintain a constant refrigerant discharge amount for an electric compressor of an air conditioner for a vehicle, the torque of the compressor pulsating component is adjusted according to the position information of the motor to compensate through proportional integral compensation for each speed ripple coefficient so that the electric compressor operates at a stable speed And more particularly, to a system and method for stable operation of an electric compressor.
The disclosed electric motor compressor stable speed operating system includes: a motor unit having an electric motor; A compression unit that receives the driving force of the electric motor and compresses the refrigerant; A position detector for detecting a rotor position of the electric motor; A compensating torque phase adjusting unit for adjusting a compensating torque phase in accordance with the detected rotor position; And a control unit for controlling the compensation torque phase to be adjusted through the compensation torque phase adjustment unit according to the detected rotor position when the position of the rotor of the electric motor is detected through the position detection unit.
Therefore, according to the present invention, the motor compressor can be operated at a stable speed by compensating the torque of the pulsating component through proportional integral compensation for each speed ripple coefficient.
Description
본 발명은 차량용 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 차량용 공조 장치의 전동 압축기에 대해 일정한 냉매 토출량을 유지하기 위해 압축기 맥동 성분의 토크를 모터의 위치 정보에 맞게 조절하여 속도 리플 계수별 비례적분 보상을 통해 보상하여 전동 압축기가 안정 속도로 운전될 수 있도록 하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for stable speed operation of an automotive vehicle compressor, and more particularly, to a system and method for stabilizing a speed ratio of a compressor to an automotive air conditioner by adjusting a torque of a compressor pulsating component to a position information of a motor, And more particularly, to a system and method for stable operation of an electric compressor in which an electric compressor can be operated at a stable speed by compensating through proportional integral compensation for each coefficient.
일반적으로 차량에서 전동모터의 회전력에 의해 냉매를 토출하는 전동 압축기는 구동모터를 포함하는 모터부와 냉매를 압축하는 압축부로 이루어지고, 구동모터의 회전수를 조절하는 인버터가 압축기 하우징의 일측에 설치되어 있다.2. Description of the Related Art Generally, an electric compressor for discharging a refrigerant by a rotational force of an electric motor in a vehicle is composed of a motor unit including a driving motor and a compression unit for compressing the refrigerant. An inverter for adjusting the rotational speed of the driving motor is installed on one side of the compressor housing .
전동 압축기의 구동 모터에 고부하가 걸리게 되면 기동 실패 확률이 증가하게 되고, 계속되는 기동 실패는 압축부 및 인버터의 파손을 야기할 수 있다. If a high load is applied to the drive motor of the electric compressor, the start failure probability increases, and subsequent start failure may cause damage to the compression unit and the inverter.
전동 압축기는 고온, 고습한 지역에서 고속으로 구동된 후 고부하 조건에서 턴 오프(Turn off) 및 재기동 시 높은 토출부 압력(Discharge Press) 조건으로 인해 기동 실패가 이어질 수 있다. 정지된 상태에서는 토출부 및 흡입부 압력이 평압으로 수렴하며 일정 시간 후 전동 압축기의 구동 모터에 인가되는 초기 부하가 낮아지게 된다. Motor compressors can be driven at high speed in high temperature and high humidity area and then can be failed due to turn off at high load condition and high discharge pressure condition at restart. In the stopped state, the pressure of the discharge portion and the suction portion converge to the pressure, and the initial load applied to the driving motor of the electric compressor after a predetermined time is lowered.
그런데, 전동 압축기는 압축 과정의 냉매 토출과 흡입 과정에서 토크의 변동 맥동 성분이 발생하며, 이 맥동 성분으로 인해 압축부의 회전 속도 변동이 발생하게 된다.However, in the motor-driven compressor, fluctuating components of the torque are generated in the process of discharging and sucking the refrigerant during the compression process, and the rotational speed of the compression unit fluctuates due to the pulsating component.
따라서, 일정한 냉매 토출량을 유지하기 위해 압축부의 일정한 회전이 필요하며, 이를 위해 인버터에서 회전자 속도 정보로부터 속도의 리플 계수 성분을 추출하여 적분 제어를 통해 속도 맥동에 대한 보상 토크를 계산한다. Therefore, in order to maintain a constant amount of refrigerant discharge, a constant rotation of the compression unit is required. To do so, the ripple factor component of the speed is extracted from the rotor speed information in the inverter, and the compensation torque for the speed pulsation is calculated through integral control.
그러나, 속도 맥동에 대한 더욱 빠른 보상과 보상 토크 벡터의 위치를 결정할 수 없는 단점이 있다. However, there is a disadvantage in that it is impossible to determine the position of the compensation torque vector and the faster compensation for the speed pulsation.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 차량용 공조 장치의 전동 압축기에 대해 일정한 냉매 토출량을 유지하기 위해 압축기 맥동 성분의 토크를 모터의 위치 정보에 맞게 조절하여 속도 리플 계수별 비례적분 보상을 통해 보상하여 전동 압축기가 안정 속도로 운전될 수 있도록 하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템 및 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a vehicular air conditioner in which the proportional integral compensation for the speed ripple coefficient is adjusted by adjusting the torque of the compressor pulsating component to the position information of the motor in order to maintain a constant refrigerant discharge amount with respect to the motor- To thereby enable the motor-driven compressor to be operated at a stable speed.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템은, 전동모터를 구비하는 모터부; 상기 전동모터의 구동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부; 상기 전동모터의 회전자 위치를 검출하는 위치 검출부; 상기 검출된 회전자 위치에 맞게 보상 토크 위상을 조절하는 보상토크 위상조절부; 및 상기 위치 검출부를 통해 상기 전동모터의 회전자 위치가 검출되면, 상기 검출된 회전자 위치에 맞게 상기 보상토크 위상조절부를 통해 보상 토크 위상이 조절되도록 제어하는 제어부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an electric compressor constant speed operating system including: a motor unit having an electric motor; A compression unit that receives the driving force of the electric motor and compresses the refrigerant; A position detector for detecting a rotor position of the electric motor; A compensating torque phase adjusting unit for adjusting a compensating torque phase in accordance with the detected rotor position; And a control unit for controlling the compensation torque phase to be adjusted through the compensation torque phase adjustment unit according to the detected rotor position when the position of the rotor of the electric motor is detected through the position detection unit.
또한, 상기 제어부는, 상기 검출된 회전자 위치에 따라 속도 정보 맥동 계수를 산출하고, 각 계수별 비례적분(PI) 보상을 통해 계수별 보상 토크량을 결정하며, 상기 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 상기 보상토크 위상조절부를 통해 보상 토크 위상이 조절되도록 제어하게 된다.The control unit calculates a speed information pulsation coefficient according to the detected rotor position, determines a compensation torque amount by coefficient through proportional integral (PI) compensation for each coefficient, And controls the compensation torque phase to be adjusted through the compensation torque phase adjustment unit.
또한, 상기 제어부는, 상기 검출된 회전자 위치로부터 위상(Phase)을 산출하고, 산출된 위상을 비례적분(PI)하여 보상 토크 벡터를 산출하며, 산출된 보상 토크 벡터에 따라 계수별 보상 토크량을 결정하게 된다.The control unit calculates a phase from the detected rotor position, PIs a proportional integral (PI) of the calculated phase, calculates a compensated torque vector, and calculates a compensated torque amount according to the calculated compensated torque vector .
또한, 상기 전동모터에 전원을 공급하여 회전 구동시키는 모터 구동부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 보상 토크 위상이 조절되도록 상기 모터 구동부를 통해 전류값이 조정된 전원이 상기 전동모터에 공급되도록 제어하게 된다.The controller may further include a motor driving unit for supplying power to the electric motor to rotate the motor, wherein the controller adjusts the current value through the motor driving unit so that the compensating torque phase is adjusted according to the determined compensation torque amount for each coefficient, So as to be supplied to the electric motor.
그리고, 상기 결정된 계수별 보상 토크량을 데이터로 저장하거나, 상기 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 조절된 보상 토크 위상을 데이터로 저장하기 위한 저장부를 더 포함할 수 있다.The control unit may further include a storage unit for storing the decided compensation torque amount by data or storing the compensation torque phase adjusted according to the determined compensation torque amount by coefficient.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동 압축기 안정 속도 운전 방법은, (a) 모터 구동부에서 전동모터를 회전 구동시키는 단계; (b) 위치 검출부에서 상기 전동모터의 회전자 위치를 검출하는 단계; (c) 보상토크 위상조절부에서 상기 검출된 회전자 위치에 맞게 보상 토크 위상을 조절하는 단계; 및 (d) 모터 구동부에서 상기 조절된 보상 토크 위상에 따라 상기 전동모터를 회전 구동시키는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for operating a stable compressor of an electric compressor, including: (a) rotationally driving an electric motor in a motor driving unit; (b) detecting a rotor position of the electric motor in a position detection unit; (c) adjusting a compensating torque phase in accordance with the detected rotor position in a compensating torque phase adjusting section; And (d) rotationally driving the electric motor in accordance with the adjusted compensation torque phase in the motor driving section.
또한, 상기 (c) 단계에서 상기 보상토크 위상조절부는, 상기 검출된 회전자 위치에 따라 속도 정보 맥동 계수를 산출하고, 각 계수별 비례적분(PI) 보상을 통해 계수별 보상 토크량을 결정하며, 상기 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 보상 토크 위상을 조절하게 된다.In the step (c), the compensation torque phase adjusting unit may calculate a speed information pulsation coefficient according to the detected rotor position, determine a compensating torque amount by coefficient through proportional integral (PI) compensation for each coefficient, , And the compensation torque phase is adjusted according to the determined compensation torque amount by coefficient.
또한, 상기 (c) 단계에서 상기 보상토크 위상조절부는, 상기 검출된 회전자 위치로부터 위상(Phase)을 산출하고, 산출된 위상을 비례적분(PI)하여 보상 토크 벡터를 산출하며, 산출된 보상 토크 벡터에 따라 계수별 보상 토크량을 결정하게 된다. In the step (c), the compensation torque phase adjustment unit calculates a phase from the detected rotor position, PIs a proportional integral (PI) of the calculated phase, calculates a compensation torque vector, The compensation torque amount by coefficient is determined according to the torque vector.
또한, 상기 (d) 단계에서 상기 모터 구동부는, 상기 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 보상 토크 위상이 조절되도록 전류값이 조정된 전원을 상기 전동모터에 공급하게 된다.In the step (d), the motor driving unit supplies the electric motor with a power whose current value is adjusted so that the compensation torque phase is adjusted in accordance with the determined coefficient-specific compensation torque amount.
그리고, 상기 (c) 단계에서 상기 보상토크 위상조절부는, 상기 결정된 계수별 보상 토크량을 저장부에 데이터로 저장하거나, 상기 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 조절된 보상 토크 위상을 저장부에 데이터로 저장하게 된다.In the step (c), the compensation torque phase adjustment unit may store the determined compensation torque amount for each coefficient in the storage unit, or store the compensated torque phase adjusted according to the determined compensation torque amount for each coefficient in the storage unit as data .
본 발명에 의하면, 보상 전에는 맥동 성분에 의해 속도 제어 출력이 변동하게 되고 이에 따라 속도 정보 역시 변동이 발생하였으나, 보상 후에는 속도 제어 출력에 보상 토크 성분이 보상되면서 속도 변동이 감소함을 확인할 수 있다.According to the present invention, before the compensation, the speed control output fluctuates due to the pulsating component, and thus, the speed information also fluctuates. However, after the compensation, the compensating torque component is compensated for the speed control output, .
또한, 속도 리플 계수별 비례적분 보상을 통해 전동 압축기가 안정 속도로 운전될 수 있다.In addition, the proportional integral compensation for each speed ripple coefficient enables the motor compressor to operate at a stable speed.
또한, 속도 리플 계수별 비례 적분 보상를 통해 보다 빠른 보상 토크 계산이 가능하다.In addition, faster compensation torque calculation is possible through proportional integral compensation per speed ripple coefficient.
그리고, 계산된 보상 토크를 센서리스 추정 성능에 맞추어 조절 가능한 회전 각도를 적용하여 보상 토크 벡터의 조절이 가능한 각도로 회전시켜 맥동 보상 제어 토크로 사용하여, 보다 강인하고 안정적인 토크 보상이 가능하다.Further, by applying the calculated compensation torque to the sensorless estimation performance, an adjustable rotation angle is applied, and the compensation torque is rotated at an angle capable of adjusting the compensation torque vector, so that the torque compensation can be more robust and stable.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기 안정 속도 운전 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 검출된 모터의 회전자 위치에 맞게 보상 토크 위상을 조절하는 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 보상 토크 위상이 조절된 회전 각도로 모터를 회전 제어하는 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 모터의 속도 제어 출력에 따라 토크 성분이 보상되면서 속도 성분이 감소한 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 속도 정보 맥동 계수에 대해 각 계수별 비례적분 보상을 통해 계수별 보상 토크량을 결정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 보상 토크 위상이 조절된 회전 각도로 모터를 회전 제어하는 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 모터의 속도 제어 출력에 따라 토크 성분이 보상되면서 속도 성분이 감소한 예를 나타낸 도면이다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따라 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 보상 토크 위상이 조절되는 예를 나타낸 도면이다. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a stable speed operating system for an electric compressor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of a stabilized speed operation of an electric compressor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a diagram illustrating an example of adjusting the compensation torque phase to match the rotor position of the detected motor according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of rotation control of a motor at a rotation angle whose compensation torque phase is adjusted according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an example in which a torque component is compensated according to a speed control output of a motor to reduce a speed component according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a process of determining a compensated torque amount per coefficient through proportional integral compensation for each coefficient with respect to a velocity information pulsation coefficient according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of rotationally controlling a motor at a rotation angle whose compensation torque phase is adjusted according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating an example in which a torque component is compensated according to a speed control output of a motor to reduce a speed component according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an example in which the compensation torque phase is adjusted according to the coefficient-by-coefficient compensation torque amount determined according to the embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.If any part is referred to as being "on" another part, it may be directly on the other part or may be accompanied by another part therebetween. In contrast, when a section is referred to as being "directly above" another section, no other section is involved.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.The terms first, second and third, etc. are used to describe various portions, components, regions, layers and / or sections, but are not limited thereto. These terms are only used to distinguish any moiety, element, region, layer or section from another moiety, moiety, region, layer or section. Thus, a first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as a second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified and that the presence or absence of other features, regions, integers, steps, operations, elements, and / It does not exclude addition.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms indicating relative space such as "below "," above ", and the like may be used to more easily describe the relationship to other portions of a portion shown in the figures. These terms are intended to include other meanings or acts of the apparatus in use, as well as intended meanings in the drawings. For example, when inverting a device in the figures, certain parts that are described as being "below" other parts are described as being "above " other parts. Thus, an exemplary term "below" includes both up and down directions. The device can be rotated by 90 degrees or rotated at different angles, and terms indicating relative space are interpreted accordingly.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a stable speed operating system for an electric compressor according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템(100)은, 모터부(110), 모터 구동부(112), 압축부(120), 위치 검출부(130), 보상토크 위상조절부(140), 제어부(150) 및 저장부(160)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an electric compressor stable
모터부(110)는 전원을 공급받아 동작하여 회전력을 제공하는 전동모터를 구비한다.The
모터 구동부(112)는 전동모터에 전원을 공급하여 전동모터를 회전 구동시킨다.The
압축부(120)는 전동모터의 구동력을 전달받아 냉매를 압축한다.The
위치 검출부(130)는 전동모터의 회전자 위치를 검출한다.The
보상토크 위상조절부(140)는 검출된 회전자 위치에 맞게 보상 토크 위상을 조절한다. The compensation torque
제어부(150)는 장치의 전반적인 동작을 제어하고, 위치 검출부(130)를 통해 전동모터의 회전자 위치가 검출되면, 검출된 회전자 위치에 맞게 보상토크 위상조절부(140)를 통해 보상 토크 위상이 조절되도록 제어한다. When the rotor position of the electric motor is detected through the
또한, 제어부(150)는, 검출된 회전자 위치에 따라 속도 정보 맥동 계수를 산출하고, 각 계수별 비례적분(PI) 보상을 통해 계수별 보상 토크량을 결정하며, 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 보상토크 위상조절부(140)를 통해 보상 토크 위상이 조절되도록 제어하게 된다.Further, the
또한, 제어부(150)는, 검출된 회전자 위치로부터 위상(Phase)을 산출하고, 산출된 위상을 비례적분(PI)하여 보상 토크 벡터를 산출하며, 산출된 보상 토크 벡터에 따라 계수별 보상 토크량을 결정하게 된다.Further, the
또한, 제어부(150)는 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 보상 토크 위상이 조절되도록 모터 구동부(112)를 통해 전류값이 조정된 전원이 전동모터에 공급되도록 제어하게 된다.In addition, the
그리고, 저장부(160)는 결정된 계수별 보상 토크량을 데이터로 저장하거나, 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 조절된 보상 토크 위상을 데이터로 저장한다.The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기 안정 속도 운전 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of a stabilized speed operation of an electric compressor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템(100)은, 모터 구동부(112)에서 전동모터를 회전 구동시킨다(S210).Referring to FIG. 2, in the motor-driven compressor stable
이어, 위치 검출부(130)에서 전동모터의 회전자 위치를 검출한다(S220). Next, the
이때, 보상토크 위상조절부(140)는, 검출된 회전자 위치에 근거해 다음 수학식1 및 수학식 2에 따라 속도 정보 맥동 계수(ωc, ωs)를 산출한다.At this time, the compensation
여기서, 속도 정보 맥동(ripple) 성분은 도 3에 도시된 바와 같이 ω벡터로, D/Q 프레임(frame)에서 크기가 증가 또는 감소하며, α/β 프레임(frame)에서 회전하게 된다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 속도 정보 맥동 성분을 나타낸 도면이다. 도 3에서, α/β 프레임(frame)의 α축은 ω벡터의 실수 축으로 진동하는 성분을 투영한 값을 의미하고, ωa는 속도 정보 맥동의 벡터 크기를 나타낸다.Here, the ripple component of the speed information is an ω vector as shown in FIG. 3, which increases or decreases in size in the D / Q frame and rotates in the α / β frame. 3 is a view showing a velocity information pulsation component according to an embodiment of the present invention. In Fig. 3, the? -Axis of the? /? Frame indicates a value obtained by projecting a component oscillating on the real axis of the? Vector, and? A indicates the vector magnitude of the velocity information pulse.
이때, 보상토크 위상조절부(140)는 속도 정보 맥동 성분을 산출하기 위해 다음 수학식 3과 같은 삼각함수를 참조한다.At this time, the compensation
따라서, 보상토크 위상조절부(140)는 수학식 3을 참조하여 속도 정보 맥동(ripple) 성분에 대해 수학식 4에 따라 속도 정보 맥동 계수의 관계식을 얻는다.Accordingly, the compensation torque
이어, 보상토크 위상조절부(140)는 속도 정보 맥동 계수를 산출할 때, 2*cos(), 2*sin()을 곱한 뒤 ωm의 주파수보다 훨씬 작은 차단주파수를 갖는 저역통과필터(Low Pass Filter)를 통과시킴으로써 구할 수 있는데, 다음 수학식 5를 참조하여 수학식 1의 속도 정보 맥동 계수 ωc를 산출한다. Then, the compensation
즉, ωm 의 주파수보다 훨씬 작은 차단 주파수를 갖는 저역통과필터를 통과시키게 되면 DC 성분을 구할 수 있다. That is, by passing a low-pass filter having a cut-off frequency much smaller than the frequency of? M , the DC component can be obtained.
또한, 보상토크 위상조절부(140)는 속도 정보 맥동 계수를 산출할 때, 2*cos(), 2*sin()을 곱한 뒤 ωm의 주파수보다 훨씬 작은 차단주파수를 갖는 저역통과필터(Low Pass Filter)를 통과시킴으로써 구할 수 있는데, 다음 수학식 6을 참조하여 수학식 2의 속도 정보 맥동 계수 ωs를 산출한다. Further, the compensation torque
속도 정보 맥동 계수(ωs)는 ωm 의 주파수보다 훨씬 작은 차단 주파수를 갖는 저역통과필터를 통과시키게 되면 DC 성분을 구할 수 있다. The velocity information pulsation coefficient? S can be obtained by passing a low-pass filter having a cut-off frequency much smaller than the frequency of? M to obtain a DC component.
각 수학식에서, Wc, Ws는 속도 정보 맥동 계수, 즉, 속도 리플 계수를 나타내고, Tc, Ts는 토크 벡터를 나타낸다. In the respective equations, Wc and Ws denote velocity information pulsation coefficients, that is, velocity ripple coefficients, and Tc and Ts denote torque vectors.
이어, 보상토크 위상조절부(140)는, 검출된 회전자 위치에 근거해 속도 정보 맥동 계수(ωc, ωs)를 산출한 후 도 4에 도시된 바와 같은 과정으로 각 계수별 비례적분(PI) 보상(PI Compensator)을 통해 계수별 보상 토크량을 결정하며, 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 보상 토크 위상을 조절(Vector Rotate)하게 된다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 검출된 모터의 회전자 위치에 맞게 보상 토크 위상을 조절하는 예를 나타낸 도면이다. Next, the compensation
즉, 보상토크 위상조절부(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 속도 정보 맥동 계수에 대해, 속도 정보 맥동 계수의 벡터(Wc, Ws)를 산출하고(Ripple Vector Detect), 보상(PI Compensator)을 통해 계수별 보상 토크량(Tc, Ts)을 결정하며, 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 보상 토크 위상을 조절(Vector Rotate)하는 것이다.That is, as shown in FIG. 4, the compensated
또한, 보상토크 위상조절부(140)는, 검출된 회전자 위치로부터 도 5에 도시된 바와 같은 과정으로 속도 정보 맥동 계수의 위상(Phase)을 검출한다(Ripple Phase Detect). 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 속도 정보 맥동 계수의 위상을 검출하는 예를 나타낸 도면이다. 즉, 보상토크 위상조절부(140)는 검출된 회전자 위치에 코사인 2cos(ωmt)를 곱하고 저역통과필터를 통과시켜 속도 정보 맥동 계수 ωc를 검출하고, 사인 2sin()를 곱하고 저역통과필터를 통과시켜 속도 정도 맥동 계수 ωs를 검출한다.Also, the compensation
또한, 보상토크 위상조절부(140)는 도 4에서 속도 정보 맥동 계수(Wc,Ws)에 대해, 도 6에 도시된 바와 같은 과정으로 각 계수별 비례적분(PI) 보상을 통해 계수별 보상 토크량(Tc, Ts)을 결정한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 속도 정보 맥동 계수에 대해 각 계수별 비례적분 보상을 통해 계수별 보상 토크량을 결정하는 과정을 나타낸 도면이다. The compensation
즉, 보상토크 위상조절부(140)는 전술한 바와 같이 산출한 속도 정보 맥동 계수(Wc,Ws)에 대해, 다음 수학식 7에 따라 각 계수별 비례적분(PI) 보상을 통해 각 계수별 보상 토크량(Tc, Ts)을 결정한다.That is, the compensation
이때, 보상토크 위상조절부(140)는 PI 제어기 출력 단위를 토크로 정의하고, 각 계수별 보상 토크량(Tc, Ts)을 결정하기 위해 적절한 Kp, Ki를 선정한다.At this time, the compensation
또한, 보상토크 위상조절부(140)는, 결정된 계수별 보상 토크량을 저장부(160)에 데이터로 저장하거나, 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 조절된 보상 토크 위상을 저장부(160)에 데이터로 저장할 수 있다.The compensation torque
이어, 모터 구동부(112)에서 상기 조절된 보상 토크 위상에 따라 토크를 보상하여 전동모터를 회전 구동시킨다(S240).Next, the
즉, 모터 구동부(112)는, 상기 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 보상 토크 위상이 조절되도록 도 7에 도시된 바와 같이 전류값(cos ωmt, sin ωmt)이 조정된 전원을 전동모터에 공급하는 것이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 보상 토크 위상이 조절된 회전 각도로 모터를 회전 제어하는 예를 나타낸 도면이다. That is, the
따라서, 전동모터는 속도 제어 출력에 보상 토크 성분이 보상되면서 도 8에 도시된 바와 같이 속도 변동이 감소하게 되어, 전동 압축기를 안정 속도로 운전할 수 있게 되는 것이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 모터의 속도 제어 출력에 따라 토크 성분이 보상되면서 속도 성분이 감소한 예를 나타낸 도면이다. Therefore, the speed change output of the electric motor is compensated for by compensating the compensating torque component as shown in Fig. 8, so that the electric compressor can be operated at a stable speed. 8 is a diagram illustrating an example in which a torque component is compensated according to a speed control output of a motor to reduce a speed component according to an embodiment of the present invention.
이때, 제어부(150)는 상기 결정된 계수별 보상 토크량(Tc, Ts)에 따라 보상토크 위상조절부(140)를 통해 도 9에 도시된 바와 같이 보상 토크 위상이 조절되도록 제어한다. 도 9은 본 발명의 실시예에 따라 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 보상 토크 위상이 조절되는 예를 나타낸 도면이다. At this time, the
도 9에서, 제어부(150)는 보상 토크 벡터(Tc', Ts')에 대해 다음 수학식 8에 따라 산출할 수 있다.9, the
또한, 제어부(150)는 다음 수학식 9에 따라 정현적 속도 정보 맥동 계수 성분으로 보상 토크 위상을 조절할 수 있다.Further, the
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량용 공조 장치의 전동 압축기에 대해 일정한 냉매 토출량을 유지하기 위해 압축기 맥동 성분의 토크를 모터의 위치 정보에 맞게 조절하여 속도 리플 계수별 비례적분 보상을 통해 보상하여 전동 압축기가 안정 속도로 운전이 될 수 있도록 하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템 및 방법을 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, in order to maintain a constant refrigerant discharge amount with respect to the electric compressor of the air conditioner for a vehicle, the torque of the compressor pulsating component is adjusted according to the position information of the motor to compensate the proportional integral compensation per speed ripple coefficient, It is possible to realize an electric compressor stable speed operating system and method that enables the compressor to operate at a stable speed.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. Only. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100 : 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템
110 : 모터부
112 : 모터 구동부
120 : 압축부
130 : 위치 검출부
140 : 보상토크 위상조절부
150 : 제어부
160 : 저장부100: Electric Compressor Stable Speed Operation System
110:
112:
120:
130:
140: Compensation torque phase adjustment unit
150:
160:
Claims (10)
상기 전동모터의 구동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부;
상기 전동모터의 회전자 위치를 검출하는 위치 검출부;
상기 검출된 회전자 위치에 맞게 보상 토크 위상을 조절하는 보상토크 위상조절부; 및
상기 위치 검출부를 통해 상기 전동모터의 회전자 위치가 검출되면, 상기 검출된 회전자 위치에 맞게 상기 보상토크 위상조절부를 통해 보상 토크 위상이 조절되도록 제어하는 제어부;
를 포함하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템.
A motor unit having an electric motor;
A compression unit that receives the driving force of the electric motor and compresses the refrigerant;
A position detector for detecting a rotor position of the electric motor;
A compensating torque phase adjusting unit for adjusting a compensating torque phase in accordance with the detected rotor position; And
A control unit for controlling the compensation torque phase to be adjusted through the compensation torque phase adjustment unit according to the detected rotor position when the rotor position of the electric motor is detected through the position detection unit;
And an electric motor for driving the compressor.
상기 제어부는, 상기 검출된 회전자 위치에 따라 속도 정보 맥동 계수를 산출하고, 각 계수별 비례적분(PI) 보상을 통해 계수별 보상 토크량을 결정하며, 상기 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 상기 보상토크 위상조절부를 통해 보상 토크 위상이 조절되도록 제어하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit calculates a speed information pulsation coefficient according to the detected rotor position, determines a compensation torque amount by coefficient through proportional integral (PI) compensation for each coefficient, And the compensation torque phase is adjusted through the compensation torque phase adjustment unit.
상기 제어부는, 상기 검출된 회전자 위치로부터 위상(Phase)을 산출하고, 산출된 위상을 비례적분(PI)하여 보상 토크 벡터를 산출하며, 산출된 보상 토크 벡터에 따라 계수별 보상 토크량을 결정하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템.
3. The method of claim 2,
The control unit calculates a phase from the detected rotor position, PIs a proportional integral (PI) of the calculated phase, calculates a compensated torque vector, and determines a compensated torque amount by coefficient according to the calculated compensated torque vector , An electric compressor stable speed operating system.
상기 전동모터에 전원을 공급하여 회전 구동시키는 모터 구동부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 보상 토크 위상을 조절하고 상기 모터 구동부를 통해 전류값이 조정된 전원이 상기 전동모터에 공급되도록 제어하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템.
3. The method of claim 2,
Further comprising a motor driving unit for supplying power to the electric motor to rotate the motor,
Wherein the controller adjusts the compensation torque phase according to the determined compensation torque amount for each coefficient and controls the motor driver to supply a power whose current value is adjusted to the electric motor.
상기 결정된 계수별 보상 토크량을 데이터로 저장하거나, 상기 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 조절된 보상 토크 위상을 데이터로 저장하기 위한 저장부;
를 더 포함하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 시스템.
3. The method of claim 2,
A storage unit for storing the determined compensation torque amount by coefficient as data or storing the compensation torque phase adjusted according to the determined compensation torque amount by coefficient;
Further comprising: an electric motor;
(b) 위치 검출부에서 상기 전동모터의 회전자 위치를 검출하는 단계;
(c) 보상토크 위상조절부에서 상기 검출된 회전자 위치에 맞게 보상 토크 위상을 조절하는 단계; 및
(d) 모터 구동부에서 상기 조절된 보상 토크 위상에 따라 상기 전동모터를 회전 구동시키는 단계;
를 포함하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 방법.
(a) rotationally driving an electric motor in a motor driving section;
(b) detecting a rotor position of the electric motor in a position detection unit;
(c) adjusting a compensating torque phase in accordance with the detected rotor position in a compensating torque phase adjusting section; And
(d) rotationally driving the electric motor in accordance with the adjusted compensating torque phase in the motor driving section;
Wherein the compressor is operated at a constant speed.
상기 (c) 단계에서 상기 보상토크 위상조절부는, 상기 검출된 회전자 위치에 따라 속도 정보 맥동 계수를 산출하고, 각 계수별 비례적분(PI) 보상을 통해 계수별 보상 토크량을 결정하며, 상기 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 보상 토크 위상을 조절하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 방법.
The method according to claim 6,
In the step (c), the compensation torque phase adjustment unit may calculate a speed information pulsation coefficient according to the detected rotor position, determine a compensating torque amount for each coefficient through proportional integral (PI) compensation for each coefficient, And the compensation torque phase is adjusted according to the determined compensation torque amount by the coefficient.
상기 (c) 단계에서 상기 보상토크 위상조절부는, 상기 검출된 회전자 위치로부터 위상(Phase)을 산출하고, 산출된 위상을 비례적분(PI)하여 보상 토크 벡터를 산출하며, 산출된 보상 토크 벡터에 따라 계수별 보상 토크량을 결정하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 방법.
8. The method of claim 7,
In the step (c), the compensation torque phase adjuster calculates a phase from the detected rotor position, PIs a proportional integral (PI) of the calculated phase, calculates a compensated torque vector, To determine an amount of compensating torque according to the coefficient.
상기 (d) 단계에서 상기 모터 구동부는, 상기 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 보상 토크 위상이 조절하고 전류값이 조정된 전원을 상기 전동모터에 공급하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 방법.
The method according to claim 6,
Wherein in the step (d), the motor drive unit supplies power to the electric motor in which the compensation torque phase is adjusted in accordance with the determined coefficient-specific compensation torque amount and the current value is adjusted.
상기 (c) 단계에서 상기 보상토크 위상조절부는, 상기 결정된 계수별 보상 토크량을 저장부에 데이터로 저장하거나, 상기 결정된 계수별 보상 토크량에 따라 조절된 보상 토크 위상을 저장부에 데이터로 저장하는, 전동 압축기 안정 속도 운전 방법.8. The method of claim 7,
In the step (c), the compensation torque phase adjustment unit may store the determined compensation torque amount for each coefficient in the storage unit or store the compensation torque phase adjusted according to the determined compensation torque amount by coefficient in the storage unit as data A stable speed operating method of an electric compressor.
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KR1020150184760A KR20170075292A (en) | 2015-12-23 | 2015-12-23 | Safety speed driving method and system in electric compressor |
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CN114517937A (en) * | 2022-03-03 | 2022-05-20 | 海信(山东)空调有限公司 | Air conditioner and method for suppressing low-frequency vibration of compressor |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |