KR20200012610A - 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법 - Google Patents

압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 압축기의 모터가 기설정된 기준 속도 이상으로 운전하는 경우, 상기 모터에 구동 전원을 인가하는 인버터부의 스위칭 주파수를 증가시키는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법에 관한 것이다.

Description

압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법{APPARATUS FOR CONTROLLING COMPRESSOR, CONTROL SYSTEM FOR COMPRESSOR AND METHOD FOR CONTROLLING COMPRESSOR}
본 명세서는 압축기의 모터의 운전 속도에 따라 스위칭 주파수를 변경하여 압축기를 제어하는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은, 전동 압축기를 제어하는 제어장치(인버터)에 관한 것이다.
기존의 인버터를 이용한 전동 압축기의 제어는, 한 번 정해진 스위칭 주파수로 스위칭 동작을 제어하였다. 전동 압축기의 인버터는 전동 컴프의 운전 특성상, 고속/과부하 영역에서는 전류의 양이 증가하게 된다. 이때, 스위칭 주파수에 따라서 스위치 한 주기 당 전류의 변화량이 달라지게 된다. 즉, 단위 시간 당 전류의 크기가 달라지게 된다. 이는, 다음과 같은 한계를 야기하게 되었다.
저속/저부하에서는 그 변화량이 크지 않기 때문에 큰 문제가 없으나, 고속/고부하에서는 단위 시간당 전류의 변화량이 크기 때문에 한 주기 동안에 올라가는 전류의 양이 많아지게 되어 전류 마진이 줄어들게 된다. 또한, 저속/저부하에서는 상 전류의 지령치와 실제 상 전류 센싱 값이 비슷하지만, 고속/고부하에서는 상전류의 지령치와 상전류의 실제 센싱값이 달라지게 되는데, 일반적으로 실제 센싱값이 더 크게 된다. 이는, 여러 가지 원인이 있지만, 고속/고부하에서는 단위 주기당 전류 변화량이 커지게 됨에 따른 영향이 큰 것이다.
종래에는 고속/고부하 운전 영역에서도 고정된 스위칭 주파수로 인버터의 스위칭 동작을 제어하여, 고속/고부하 시에 전류 변화의 기울기가 가파르게 되어 전류를 사용할 수 있는(제어할 수 있는) 마진이 적게 되었다. 이러한 작은 전류 마진으로 인하여 부하를 최대한 사용하지 못하고, 잦은 S/W overcurrent가 발생하게 되었다. 이러한 문제는 또한, S/W overcurrent가 발생하면 부하를 더 이상 올리지 못하게 됨으로써, 전동 압축기의 인버터가 최대 부하 운전을 진행할 수 없게 되는 문제를 야기하게 되었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 한계를 개선하는 것을 과제로 한다.
즉, 본 명세서는 상술한 바와 같은 종래기술의 한계를 개선할 수 있는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법을 제공하고자 한다.
구체적으로는, 압축기의 모터가 고속으로 운전하는 경우, 모터 전류의 한 주기 제어 당 변화량을 감소시켜 상기 모터 전류의 정확한 검출이 이루어질 수 있는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법을 제공하고자 한다.
또한, 모터 전류의 정확한 검출이 이루어짐으로써, 모터 전류의 제어 마진을 안정적으로 증가시킬 수 있는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법을 제공하고자 한다.
아울러, 모터의 고속 운전 영역에서 정확한 운전 제어가 이루어질 수 있는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법은, 압축기의 모터가 기설정된 기준 속도 이상으로 운전하는 경우, 상기 모터에 구동 전원을 인가하는 인버터부의 스위칭 주파수를 증가시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
구체적으로는, 상기 모터의 운전 속도가 상기 기준 속도 이상이 된 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시켜, 상기 기준 속도 이상의 운전 영역에서 상기 인버터부의 스위칭 동작의 제어 횟수를 증가시킨다.
즉, 본 발명에 따른 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법은, 상기 모터가 상기 기준 속도 이상의 고속 운전 영역에서 운전하는 경우, 상기 스위칭 동작의 제어 횟수가 증가하도록 상기 스위칭 주파수를 증가시킴으로써, 상기 스위칭 동작의 한 주기 제어 당 모터 전류의 변화량을 감소시키는 것을 해결 수단으로 한다.
이와 같은 해결 수단을 통해 본 발명에 따른 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법은, 상기 스위칭 주파수를 증가시킴으로써, 상기 스위칭 동작의 한 주기 제어 당 모터 전류의 변화량을 감소시켜 상기 모터 전류의 정확한 검출이 이루어지게 되어, 상술한 바와 같은 과제를 해결하게 된다.
상기와 같은 기술적 특징은, 복수의 스위칭 모듈의 스위칭 동작을 통해 상기 모터에 구동 전원을 인가하는 인버터부를 통해 압축기의 구동을 제어하는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법으로 실시되며, 본 명세서는 상기와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법을 제공한다.
상기 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 발명에 따른 압축기 제어장치의 실시 예는, 외부 전원으로부터 전원이 입력되는 입력부, 상기 입력된 전원을 압축기의 모터를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터에 출력하는 인버터부 및 상기 모터의 전압 및 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 모터의 운전 속도를 측정하여, 상기 운전 속도에 따라 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 운전 속도가 기설정된 기준 속도 이상인 경우, 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어한다.
또한, 상기 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 발명에 따른 압축기 제어시스템의 실시 예는, 모터로 구동되는 압축기, 외부 전원으로부터 입력받은 전원을 상기 모터를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터에 출력하는 인버터부를 포함하여, 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하여 상기 모터의 운전을 제어하는 제어장치를 포함하는 압축기 제어시스템으로, 상기 제어장치는, 상기 모터가 기설정된 기준 속도 이상으로 운전하는 경우, 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 증가시킨다.
아울러, 상기 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 발명에 따른 압축기 제어방법의 실시 예는, 외부 전원으로부터 입력된 전원을 압축기의 모터를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터에 출력하는 인버터부 및 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 압축기 제어장치의 압축기 제어방법으로, 상기 모터에 인가되는 전압 및 전류를 검출하는 단계, 검출 결과를 근거로 상기 모터의 운전 속도를 측정하는 단계, 측정 속도를 기설정된 기준 속도와 비교하는 단계, 검출 전류를 기설정된 기준 전류와 비교하는 단계 및 비교 결과에 따라 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법은, 압축기에 구비되는 압축기 제어장치, 이를테면 압축기의 모터를 제어하는 인버터장치, 이를 포함하는 압축기, 또는 이러한 압축기의 제어방법에 적용되어 실시될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 기술은 이에 한정되지 않고, 상기 기술의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 압축기의 제어장치, 압축기, 압축기 제어시스템 및 압축기의 제어방법에도 적용되어 실시될 수 있다.
본 발명에 따른 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법은, 압축기의 모터가 기설정된 기준 속도 이상으로 운전하는 경우, 상기 모터에 구동 전원을 인가하는 인버터부의 스위칭 주파수를 증가시킴으로써, 압축기의 모터가 고속으로 운전하는 경우, 모터 전류의 한 주기 제어 당 변화량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법은, 모터 전류의 한 주기 제어 당 변화량을 감소시킴으로써, 상기 모터 전류의 정확한 검출이 이루어질 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명에 따른 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법은, 모터 전류의 정확한 검출이 이루어짐으로써, 모터 전류의 제어 마진을 안정적으로 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법은, 모터의 고속 운전 영역에서 안정적이고 정확한 운전 제어가 이루어질 수 있는 효과가 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법은, 상기 스위칭 동작의 한 주기 제어 당 모터 전류의 변화량을 감소시킴으로써, 종래기술의 한계를 개선하게 됨은 물론, 인버터를 이용한 전동 압축기 제어의 안정성, 정확성, 용이성, 효용성, 활용성 및 신뢰성을 증대시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 압축기 제어장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 압축기 제어장치의 구체적인 회로 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 압축기 제어장치의 제어부의 구체적인 구성을 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 주파수의 가변 예시를 설명하기 위한 예시도 1.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 주파수의 가변 예시를 설명하기 위한 예시도 2.
도 6은 본 발명에 따른 압축기 제어시스템의 제어 과정을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명에 따른 압축기 제어방법의 순서를 나타낸 순서도.
본 명세서에 개시된 발명은 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템, 압축기 제어방법 및 이러한 기술이 적용되는 압축기에 적용될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 기존의 모든 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템, 압축기 및 압축기 제어방법, 모터 제어 장치, 모터 구동 장치, 모터를 제어하는 인버터 장치, 모터 제어 장치의 제어 방법, 인버터 장치의 제어 방법, 모터 제어 장치를 제어하는 제어 수단 및 이의 제어 방법, 인버터 장치를 제어하는 제어 장치 및 이의 제어 방법 등에도 적용될 수 있으며, 특히 전동 압축기를 제어하는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법에 유용하게 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
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.
먼저, 본 발명에 따른 압축기 제어장치(이하, 제어장치라 칭한다)를 설명한다.
상기 제어장치는, 압축기의 구동을 제어하는 제어장치를 의미한다.
상기 제어장치는, 상기 압축기의 모터에 구동 전원을 공급하여, 상기 압축기의 구동을 제어하는 제어장치일 수 있다.
상기 제어장치는, 상기 모터의 운전을 제어하여 상기 압축기의 구동을 제어하는 장치일 수 있다.
상기 제어장치는, 인버터 방식으로 상기 모터를 제어하는 장치일 수 있다.
즉, 상기 제어장치는, 상기 압축기의 구동을 제어하는 인버터이거나, 또는 상기 인버터를 포함하는 장치일 수 있다.
상기 제어장치는, 상기 인버터의 스위칭 동작을 제어하여, 상기 모터에 인가되는 상기 구동 전원을 제어함으로써, 상기 모터의 운전을 제어할 수 있다.
상기 제어장치는, 상기 스위칭 동작의 제어를 통해 상기 구동 전원을 제어하여, 상기 모터의 운전을 제어함으로써 상기 압축기의 구동을 제어할 수 있다.
상기 제어장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 전원(1)으로부터 전원이 입력되는 입력부(10), 상기 입력된 전원을 압축기(C)의 모터(200)를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터(200)에 출력하는 인버터부(20) 및 상기 모터(200)의 전압 및 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 모터(200)의 운전 속도를 측정하여, 상기 운전 속도에 따라 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어하는 제어부(30)를 포함한다.
상기 제어장치(100)는, 상기 제어부(30)가 상기 인버터부(20)의 상기 스위칭 동작을 제어하여, 상기 스위칭 동작을 통해 변환되는 상기 구동 전원을 제어하게 됨으로써, 상기 구동 전원의 제어를 통해 상기 모터(200)의 운전을 제어하게 된다.
이와 같이 상기 입력부(10), 상기 인버터부(20) 및 상기 제어부(30)를 포함하는 상기 제어장치(100)에서 상기 제어부(30)는, 상기 운전 속도가 기설정된 기준 속도 이상인 경우, 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어한다.
즉, 상기 제어장치(100)는, 상기 모터(200)가 상기 운전 속도 이상으로 운전하는 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하게 된다.
이처럼, 상기 모터(200)가 상기 운전 속도 이상의 운전 영역에서 운전할 시, 상기 스위칭 주파수를 증가시키게 됨으로써, 상기 운전 속도 이상의 운전 영역에서는 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 시간이 짧아지게 되고, 또한, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 횟수가 증가하게 될 수 있다.
이와 같이 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하여, 상기 제어 시간이 감소되고, 상기 제어 횟수가 증가하게 됨으로써, 상기 스위칭 동작의 한 주기 제어 당 모터 전류의 변화량을 감소시키게 될 수 있다.
상기 제어장치(100)의 구체적인 구성은, 도 2에 도시된 바와 같을 수 있다.
상기 입력부(10)는, 상기 외부 전원(1)으로부터 직류 전원, 또는 교류 전원이 입력될 수 있다.
상기 입력부(10)에 입력된 전원이 상기 직류 전원인 경우, 상기 외부 전원(1)은, 상기 직류 전원이 저장되는 배터리, 또는 상기 직류 전원을 공급하는 전원 공급 수단일 수 있다.
상기 입력부(10)에 입력된 전원이 상기 교류 전원인 경우, 상기 외부 전원(1)은, 직류 전원을 상기 교류 전원으로 변환하는 전력 변환 수단, 또는 상기 교류 전원을 공급하는 전원 공급 수단일 수 있다.
상기 입력부(10)는, 상기 입력된 전원을 평활화하는 평활 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 평활 커패시터는, 상기 입력된 전원의 리플을 감소시켜 직류 전원의 형태로 평활화하는 직류 링크 커패시터일 수 있다.
상기 입력부(10)에 입력된 전원이 상기 교류 전원인 경우, 상기 입력부(10)는, 상기 외부 전원(1)으로부터 입력된 상기 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 입력부(10)는, 상기 인버터부(20)와 연결되어, 상기 평활 커패시터를 통해 평활화한 직류 전원을 상기 인버터부(20)에 전달할 수 있다.
상기 인버터부(20)는, 상기 모터(200)와 연결되어, 상기 입력부(10)를 통해 전달받은 직류 전원을 상기 구동 전원으로 변환하여 상기 모터(200)에 출력할 수 있다.
여기서, 상기 모터(200)는, 상기 압축기(C)를 구동하는 3상 모터일 수 있으며, 상기 구동 전원은 3상 교류 전원의 형태일 수 있다.
상기 인버터부(20)는, 스위칭 동작을 통해 상기 직류 전원을 상기 교류 전원의 형태인 상기 구동 전원으로 변환하여 상기 모터(200)에 출력할 수 있다.
상기 인버터부(20)는, 상기 직류 전원을 3상의 교류 전원으로 변환하는 복수의 스위칭 모듈을 포함할 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈은, 바람직하게는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor) 모듈일 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈은, 상기 제어부(30)에 의해 스위칭 동작이 제어될 수 있다.
즉, 상기 인버터부(20)는, 상기 제어부(30)에 의해 제어될 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈은, 상기 제어부(30)로부터 상기 스위칭 동작에 대한 제어 신호를 인가받아, 상기 제어 신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 직류 전원을 상기 교류 전원으로 변환할 수 있다.
상기 인버터부(20)는, 상기 제어부(30)에 의해 상기 스위칭 동작이 제어되어, 상기 모터(200)의 운전을 제어할 수 있다.
상기 인버터부(20)는, 상기 스위칭 동작의 제어를 통해, 상기 모터(200)로 출력되어 상기 모터(200)에 인가되는 상기 구동 전원을 제어하여 상기 모터(200)의 운전 속도를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 운전 속도는, 상기 모터(200)가 회전하는 속도를 의미할 수 있다.
상기 운전 속도는 또한, 상기 운전 속도와 연관된 상기 모터(200)가 운전하는 운전 주파수 또는 상기 모터(200)의 회전수로 대체될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 운전 속도를 중점으로 실시 예를 설명하지만, 본 발명의 실시는 상기 운전 속도를 상기 운전 주파수 또는 상기 회전수로 대체하는 형태로도 실시될 수 있다.
상기 스위칭 동작을 제어하여 상기 모터(200)의 운전을 제어하는 상기 제어부(30)는, 상기 모터(200)의 전압 및 전류를 검출하고, 검출한 모터 전압 및 모터 전류를 근거로 상기 모터(200)의 운전 속도를 측정하여, 측정한 상기 운전 속도에 따라 상기 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
상기 제어부(30)는, 상기 스위칭 동작에 따라 상기 모터(200)에 인가되는 모터 전압 및 모터 전류를 검출하여, 상기 모터 전압 및 상기 모터 전류를 근거로 상기 운전 속도를 측정할 수 있다.
상기 제어부(30)는, 상기 운전 속도에 따라 상기 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 상기 제어 신호를 상기 인버터부(20)에 인가하여 상기 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
상기 제어부(30)는, 상기 운전 속도에 따라 상기 모터 전압에 대한 지령 전압, 상기 모터 전류에 대한 지령 전류, 상기 운전 속도에 대한 속도 지령 및 상기 스위칭 주파수에 대한 주파수 지령 중 하나 이상을 판단하여, 판단 결과에 따라 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
즉, 상기 제어부(30)는, 상기 모터 전압 및 상기 모터 전류를 검출한 상기 검출 결과 및 상기 운전 속도를 측정한 상기 측정 결과 중 하나 이상을 근거로 상기 지령 전압, 상기 지령 전류, 상기 속도 지령 및 상기 주파수 지령 중 하나 이상을 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 제어 신호를 생성하여 상기 스위칭 동작을 제어함으로써, 상기 모터 전압, 상기 모터 전류, 상기 운전 속도 및 상기 스위칭 주파수 중 하나 이상을 제어하게 될 수 있다.
이와 같이 상기 제어부(30)가 상기 스위칭 동작의 제어를 통해 상기 모터 전압, 상기 모터 전류, 상기 운전 속도 및 상기 스위칭 주파수 중 하나 이상을 제어하게 됨으로써, 상기 모터(200)의 운전을 제어하게 될 수 있다.
상기 스위칭 동작을 제어하는 상기 제어부(30)의 구체적인 구성은, 도 3에 도시된 바와 같을 수 있다.
상기 제어부(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 지령 속도(ωm)에 따라 지령 전류를 생성하는 속도 제어기(31), 상기 지령 전류(iq*)에 따라 상기 지령 전압을 생성하는 전류 제어기(32), 상기 지령 전압(Vd* 및 Vq*)을 α- β/U-V-W 변환하고, 이에 따라 상기 인버터부(20)의 상기 스위칭 동작을 제어하기 위한 PWM 제어 신호를 생성하는 신호 생성부(33), 상기 인버터부(20)에서 상기 모터(200)로 인가되는 상기 모터 전류를 검출하는 전류 검출부(34), 측정한 전류를 U-V-W/d-q 변환하여 상기 전류 제어기(32)에 피드백하는 축 변환부(35), 축 변환한 결과를 근거로 상기 모터(200)의 위치를 검출하고, 이를 근거로 상기 운전 속도를 측정하여, 상기 속도 제어기(31)에 측정 속도(^ω)를 전달하고, 자속 제어부에 관측 자속(^λαβ)을 전달하고, 상기 축 변환부(35)에 위치 검출 결과(θr)를 전달하는 위치 검출부(36)(센서리스 제어부) 및 상기 축 변환한 결과 및 상기 측정 속도를 근거로 상기 스위칭 동작에 대한 스위칭 주파수 지령을 생성하여, 상기 신호 생성부(33)에 전달하는 스위칭 주파수 가변기(37)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(30)는, 상기와 같은 제어기 구성을 포함하여, 상기 운전 속도에 따라 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 제어 신호를 상기 인버터부(20)에 인가하여 상기 인버터부(20)의 상기 스위칭 동작을 제어하게 될 수 있다.
이와 같이 상기 운전 속도에 따라 상기 스위칭 동작을 제어하는 상기 제어부(30)는, 상기 모터(200)의 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어한다.
즉, 상기 제어부(30)는, 상기 모터(200)가 상기 기준 속도 이상으로 운전하는 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하게 된다.
상기 기준 속도는, 상기 모터(200)가 고속 운전 영역에 진입하는 시점의 속도일 수 있다.
즉, 상기 기준 속도는, 상기 고속 운전 영역의 진입 속도로 설정될 수 있다.
이에 따라, 상기 제어부(30)는, 상기 모터(200)의 운전 속도가 상기 고속 운전 영역에 진입할 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시키게 될 수 있다.
상기 기준 속도는 또한, 상기 스위칭 동작의 한 주기당 전류의 변화량이 일정 변화량을 초과하는 시점의 속도일 수 있다.
즉, 상기 기준 속도는, 상기 한 주기당 전류의 변화량이 상기 일정 변화량을 초과하는 시점의 속도로 설정될 수 있다.
이에 따라, 상기 제어부(30)는, 상기 모터(200)의 운전 속도가 상기 한 주기당 전류의 변화량이 상기 일정 변화량을 초과하는 시점에 진입할 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시키게 될 수 있다.
이처럼 상기 제어부(30)는, 상기 모터(200)의 운전이 상기 고속 운전 영역에 해당하는 경우, 또는 상기 한 주기당 전류의 변화량이 상기 일정 변화량을 초과하는 시점에 해당하는 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하게 될 수 있다.
상기 제어부(30)는, 상기 기준 속도 미만까지 상기 스위칭 주파수를 일정하게 유지시킬 수 있다.
즉, 상기 제어부(30)는, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 미만인 경우는 상기 스위칭 주파수를 일정하게 유지시키고, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우는 상기 스위칭 주파수를 증가시키게 될 수 있다.
이처럼 상기 제어부(30)는, 상기 모터(200)가 상기 기준 속도 미만으로 운전하는 경우는 상기 스위칭 주파수를 일정하게 유지시켜 상기 스위칭 동작을 제어하고, 상기 모터(200)가 상기 기준 속도 이상으로 운전하는 경우는 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하게 될 수 있다.
상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 상기 제어부(30)는, 상기 스위칭 주파수를 기설정된 기준 주파수로 증가시킬 수 있다.
즉, 상기 제어부(30)는, 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 스위칭 주파수를 상기 기준 주파수로 증가시키게 될 수 있다.
상기 기준 주파수의 예를 들면, 10[KHZ], 또는 16[KHZ]일 수 있다.
상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 상기 제어부(30)는 또한, 상기 스위칭 주파수를 이전 주파수 대비 2배 이상의 주파수로 증가시킬 수 있다.
즉, 상기 제어부(30)는, 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 스위칭 주파수를 2배로 증가시키게 될 수 있다.
예를 들면, 8[KHZ]에서 16[KHZ]로 증가시키게 될 수 있다.
이처럼, 상기 기준 속도 이상에서 상기 스위칭 주파수를 상기 기준 속도 미만인 경우의 주파수보다 증가시키게 됨으로써, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 시간을 감소시키고, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 횟수를 증가시키게 될 수 있다.
상기 제어부(30)는, 바람직하게는 상기 제어 시간이 상기 기준 속도 미만에서의 제어 시간 대비 1/2로 감소하는 주파수로 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
상기 제어부(30)는 또한, 상기 제어 횟수가 상기 기준 속도 미만에서의 제어 횟수 대비 2배로 증가하는 주파수로 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
상기 스위칭 주파수의 증가 예시를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4는 상기 스위칭 주파수를 증가하기 전, 8[KHZ]의 스위칭 주파수에 따른 상기 스위칭 동작 및 이에 따른 상기 모터 전류를 파형을 나타낸 예시도이고, 도 5는 상기 스위칭 주파수를 16[KHZ]로 증가한 후, 8[KHZ]의 스위칭 주파수에 따른 상기 스위칭 동작 및 이에 따른 상기 모터 전류를 파형을 나타낸 예시도로, 상기 스위칭 주파수를 8[KHZ]에서 16[KHZ]로 증가시킬 경우, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어 시간이 상기 스위칭 주파수를 증가하기 전(125[us])보다 1/2로 감소(62.5[us])하게 되고, 이에 따라 상기 제어 횟수가 상기 스위칭 주파수를 증가하기 전보다 2배로 증가하게 될 수 있다.
이처럼 상기 기준 속도 이상에서 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 제어하는 경우, 상기 제어 시간을 감소시키고, 상기 제어 횟수를 증가시키게 됨으로써, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기 당 상기 모터 전류의 변화량이 증가 전 변화량(a)에 비해 1/2로 감소(0.5*a)하게 되고, 또한 지령 전류 대비 상기 모터(200)의 실제 전류의 변동폭이 감소하게 되며, 이에 따라 상기 모터 전류의 최대 전류가 감소하게 되어 상기 모터 전류의 제어 마진이 증가하게 될 수 있다.
상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 상기 제어부(30)는, 상기 스위칭 동작의 상기 한 주기당 전류의 변화량이 일정 변화량 미만이 되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
즉, 상기 제어부(30)는, 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하게 됨으로써, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 시간을 감소시키고, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 횟수를 증가시키게 되어, 상기 한 주기당 전류의 변화량이 상기 일정 변화량 미만이 되게 할 수 있다.
이처럼 상기 제어부(30)가 상기 제어 시간이 감소하고, 상기 제어 횟수가 증가하도록 상기 스위칭 주파수를 증가시키게 됨으로써, 상기 기준 속도 이상에서 상기 스위칭 동작의 상기 한 주기당 전류의 변화량이 상기 일정 변화량 미만이 되게 하여, 상기 스위칭 동작의 한 주기 제어 당 상기 모터 전류의 변화량을 감소시키게 될 수 있다.
상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 상기 제어부(30)는, 상기 모터(200)의 실제 전류와 지령 전류의 차이가 기설정된 기준 범위 이내가 되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
즉, 상기 제어부(30)는, 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하게 됨으로써, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 시간을 감소시키고, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 횟수를 증가시키게 되어, 상기 실제 전류와 상기 지령 전류의 차이가 상기 기준 범위 이내가 되게 할 수 있다.
이처럼 상기 제어부(30)가 상기 제어 시간이 감소하고, 상기 제어 횟수가 증가하도록 상기 스위칭 주파수를 증가시키게 됨으로써, 상기 기준 속도 이상에서 상기 실제 전류와 상기 지령 전류의 차이가 상기 기준 범위 이내가 되게 하여, 상기 운전 속도를 정확하게 측정하여, 상기 모터(200)의 운전 상태에 따라 상기 스위칭 동작을 정확하고 적절하게 제어하게 될 수 있다.
상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 상기 제어부(30)는, 상기 모터(200)의 실제 전류의 최대 크기가 감소되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
즉, 상기 제어부(30)는, 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하게 됨으로써, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 시간을 감소시키고, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 횟수를 증가시키게 되어, 상기 실제 전류의 최대 크기가 감소되게 할 수 있다.
이처럼 상기 제어부(30)가 상기 제어 시간이 감소하고, 상기 제어 횟수가 증가하도록 상기 스위칭 주파수를 증가시키게 됨으로써, 상기 기준 속도 이상에서 상기 실제 전류의 최대 크기가 감소되게 하여, 상기 지령 전류의 제어 마진을 확보하여, 상기 스위칭 동작을 정확하고 안정적으로 제어하게 될 수 있다.
이처럼 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 상기 제어부(30)는, 상기 모터(200)가 상기 기준 속도 이상으로 운전하는 경우, 상기 운전 속도의 변화에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변시킬 수 있다.
즉, 상기 제어부(30)는, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 운전 속도의 변화에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변시킬 수 있다.
이를테면, 상기 운전 속도가 증가하는 경우, 상기 운전 속도의 증가에 따라 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있고, 또는 상기 운전 속도가 감소하는 경우, 상기 운전 속도의 감소에 따라 상기 스위칭 주파수를 감소시키게 될 수 있다.
이처럼 상기 스위칭 주파수를 상기 운전 속도에 추종하여 가변하게 됨으로써, 상기 기준 속도 이상에서 상기 운전 속도에 따른 적절한 스위칭 동작이 이루어지게 될 수 있다.
이와 같이 상기 기준 속도 이상에서 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하는 상기 제어부(30)는, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 모터(200)의 전류를 검출한 검출 전류에 따라 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
상기 제어부(30)는, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 검출 전류와 기설정된 기준 전류를 비교한 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
즉, 상기 제어부(30)는, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 모터(200)의 모터 전류를 상기 기준 전류와 비교한 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 증가시키게 될 수 있다.
상기 제어부(30)는, 상기 검출 전류가 상기 기준 전류 이상인 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
즉, 상기 제어부(30)는, 상기 모터 전류가 상기 기준 전류 이상인 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시키게 될 수 있다.
상기 기준 전류의 예를 들면, 25[A] 일 수 있다.
이에 따르면, 상기 제어부(30)는, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상이고, 상기 모터 전류가 25[A]인 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하게 될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 압축기 제어시스템(이하, 제어시스템이라 칭한다)를 설명하되, 앞서 상기 제어장치(100)에서 설명한 내용과 중복되는 부분은 가급적 생략한다.
상기 제어시스템은, 압축기의 구동을 제어하는 시스템을 의미한다.
상기 제어시스템은, 상기 압축기의 모터에 구동 전원을 공급하여, 상기 압축기의 구동을 제어하는 제어시스템일 수 있다.
상기 제어시스템은, 인버터 방식으로 상기 모터를 제어하는 제어시스템일 수 있다.
상기 제어시스템은, 상기 인버터의 스위칭 동작을 제어하여, 상기 모터에 인가되는 상기 구동 전원을 제어함으로써, 상기 모터의 운전을 제어할 수 있다.
상기 제어시스템은, 상기 스위칭 동작의 제어를 통해 상기 구동 전원을 제어하여, 상기 모터의 운전을 제어함으로써 상기 압축기의 구동을 제어할 수 있다.
상기 제어시스템은, 앞서 설명한 상기 제어장치(100)를 포함하여 상기 압축기의 구동을 제어할 수 있다.
상기 제어시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이 모터(200)로 구동되는 압축기(C), 외부 전원(1)으로부터 입력받은 전원을 상기 모터(200)를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터(200)에 출력하는 인버터부(20)를 포함하여, 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어하여 상기 모터(200)의 운전을 제어하는 제어장치(100)를 포함한다.
여기서, 상기 제어장치(100)는, 앞서 설명한 제어장치(100)일 수 있다.
상기 제어시스템에서 상기 제어장치(100)는, 상기 모터(200)가 기설정된 기준 속도 이상으로 운전하는 경우, 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 증가시킨다.
즉, 상기 제어시스템은, 상기 모터(200)의 운전 속도가 상기 기준 속도 이상이 된 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하게 된다.
상기 제어장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 외부 전원(1)으로부터 전원이 입력되는 입력부(10), 상기 입력된 전원을 상기 모터(200)를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터(200)에 출력하는 상기 인버터부(20) 및 상기 모터(200)의 전압 및 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 모터(200)의 운전 속도를 측정하여, 상기 운전 속도에 따라 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어하는 제어부(30)를 포함할 수 있다.
상기 제어장치(100)는 또한, 앞서 설명한 상기 제어장치(100)와 다른 구성으로 이루어진 제어수단일 수도 있다.
상기 제어장치(100)는, 상기 스위칭 동작에 따라 상기 모터(200)에 인가되는 모터 전압 및 모터 전류를 검출하여, 상기 모터 전압 및 상기 모터 전류를 근거로 상기 운전 속도를 측정할 수 있다.
상기 제어장치(100)는, 상기 운전 속도에 따라 상기 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 상기 제어 신호를 상기 인버터부(20)에 인가하여 상기 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
상기 제어장치(100)는, 상기 운전 속도에 따라 상기 모터 전압에 대한 지령 전압, 상기 모터 전류에 대한 지령 전류, 상기 운전 속도에 대한 속도 지령 및 상기 스위칭 주파수에 대한 주파수 지령 중 하나 이상을 판단하여, 판단 결과에 따라 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
이와 같이 상기 운전 속도에 따라 상기 스위칭 동작을 제어하는 상기 제어시스템은, 상기 모터(200)의 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어한다.
상기 기준 속도는, 상기 모터(200)가 고속 운전 영역에 진입하는 시점의 속도일 수 있다.
상기 기준 속도는 또한, 상기 스위칭 동작의 한 주기당 전류의 변화량이 일정 변화량을 초과하는 시점의 속도일 수 있다.
이에 따라, 상기 제어시스템은, 상기 모터(200)의 운전 속도가 상기 한 주기당 전류의 변화량이 상기 일정 변화량을 초과하는 시점에 진입할 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시키게 될 수 있다.
상기 제어장치(100)는, 상기 기준 속도 미만까지 상기 스위칭 주파수를 일정하게 유지시킬 수 있다.
상기 제어장치(100)는, 상기 제어 시간이 상기 기준 속도 미만에서의 제어 시간 대비 1/2로 감소하는 주파수로 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
상기 제어장치(100)는 또한, 상기 제어 횟수가 상기 기준 속도 미만에서의 제어 횟수 대비 2배로 증가하는 주파수로 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
상기 제어시스템에서 상기 제어장치(100)는, 상기 스위칭 동작의 상기 한 주기당 전류의 변화량이 일정 변화량 미만이 되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
즉, 상기 제어장치(100)는, 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하게 됨으로써, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 시간을 감소시키고, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 횟수를 증가시키게 되어, 상기 한 주기당 전류의 변화량이 상기 일정 변화량 미만이 되게 할 수 있다.
상기 제어시스템에서 상기 제어장치(100)는, 상기 모터(200)의 실제 전류와 지령 전류의 차이가 기설정된 기준 범위 이내가 되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
즉, 상기 제어장치(100)는, 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하게 됨으로써, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 시간을 감소시키고, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 횟수를 증가시키게 되어, 상기 실제 전류와 상기 지령 전류의 차이가 상기 기준 범위 이내가 되게 할 수 있다.
상기 제어시스템에서 상기 제어장치(100)는, 상기 모터(200)의 실제 전류의 최대 크기가 감소되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
즉, 상기 제어장치(100)는, 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하게 됨으로써, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 시간을 감소시키고, 상기 스위칭 동작을 제어하는 한 주기의 제어 횟수를 증가시키게 되어, 상기 실제 전류의 최대 크기가 감소되게 할 수 있다.
이처럼 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 상기 제어시스템에서 상기 제어장치(100)는, 상기 모터(200)가 상기 기준 속도 이상으로 운전하는 경우, 상기 운전 속도의 변화에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변시킬 수 있다.
즉, 상기 제어장치(100)는, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 운전 속도의 변화에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변시킬 수 있다.
이와 같이 상기 기준 속도 이상에서 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하는 상기 제어시스템에서 상기 제어장치(100)는, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 모터(200)의 전류를 검출한 검출 전류에 따라 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
상기 제어장치(100)는, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 검출 전류와 기설정된 기준 전류를 비교한 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
즉, 상기 제어장치(100)는, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 모터(200)의 모터 전류를 상기 기준 전류와 비교한 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 증가시키게 될 수 있다.
상기 제어장치(100)는, 상기 검출 전류가 상기 기준 전류 이상인 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
이상과 같이 상기 기준 속도 이상에서 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하는 상기 제어시스템의 제어 과정은, 도 6에 도시된 바와 같은 순서로 이루어질 수 있다.
상기 제어시스템은, 상기 제어장치(100)가 도 6에 도시된 바와 같은 제어 과정으로 상기 모터(200)의 운전을 제어하게 될 수 있다.
여기서, 도 6에 도시된 바와 같은 상기 제어 과정은, 상기 제어장치(100)의 상기 제어부(30)에 의해서 수행될 수 있으며, 앞서 설명한 상기 제어장치(100)의 상기 제어부(30)의 실시 예에도 적용될 수 있다.
상기 제어장치(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 모터(200)의 운전을 시작하기 전, 상기 스위칭 주파수를 설정(P1)하고, 설정한 스위칭 주파수로 상기 압축기(C)의 운전 시작(P2)을 제어할 수 있다.
상기 운전 시작(P2) 이후, 상기 모터(200)의 운전 속도를 증가시키며 상기 모터(200)의 운전을 제어하면서 상기 모터 전류를 검출하고, 상기 운전 속도를 측정(P3)할 수 있다.
상기 운전 속도를 증가시키며 상기 모터(200)의 운전을 제어하다가, 상기 운전 속도를 측정한 결과를 상기 기준 속도와 비교(P4)하여, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 모터 전류를 검출한 결과를 상기 기준 전류와 비교(P5)할 수 있다.
이 때, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 미만인 경우, 즉 상기 운전 속도가 상기 고속 운전 영역에 진입하지 않은 경우, 기존 스위칭 주파수로 상기 스위칭 동작을 제어하며 상기 모터(200)의 운전 속도를 계속 증가(P3)시키고, 상기 모터 전류가 상기 기준 전류 미만인 경우에도 기존 스위칭 주파수로 상기 스위칭 동작을 제어하며 상기 모터(200)의 운전 속도를 계속 증가(P3)시킬 수 있다.
상기 모터 전류를 검출한 결과를 상기 기준 전류와 비교(P5)한 결과, 상기 모터 전류가 상기 기준 전류 이상인 경우, 상기 모터(200)가 상기 고속 운전 영역에서 운전하는 것으로 판단하여, 상기 스위칭 주파수를 증가(P6)시킬 수 있다.
상기 스위칭 주파수를 증가(P6)시켜 이를 설정한 후, 설정값을 상기 인버터부(20)에 전달하여, 증가시킨 상기 스위칭 주파수로 상기 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
이상과 같이 상기 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하는 상기 제어시스템은, 도 6에 도시된 바와 같은 제어 과정 외의 과정으로도 상기 스위칭 동작을 제어하게 될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 압축기 제어방법(이하, 제어방법이라 칭한다)을 설명하되, 앞서 상기 제어장치(100) 및 상기 제어시스템에서 설명한 내용과 중복되는 부분은 가급적 생략한다.
상기 제어방법은, 압축기를 제어하는 제어방법일 수 있다.
상기 제어방법은, 압축기를 제어하는 제어장치의 제어방법일 수 있다.
상기 제어방법은, 앞서 설명한 상기 제어장치(100) 또는 상기 제어시스템의 제어방법일 수 있다.
상기 제어방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 전원(1)으로부터 입력된 전원을 압축기(C)의 모터(200)를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터(200)에 출력하는 인버터부(20) 및 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어하는 제어부(30)를 포함하는 압축기 제어장치(100)의 압축기 제어방법으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 모터(200)에 인가되는 전압 및 전류를 검출하는 단계(S10), 검출 결과를 근거로 상기 모터(200)의 운전 속도를 측정하는 단계(S20), 측정 속도를 기설정된 기준 속도와 비교하는 단계(S30), 검출 전류를 기설정된 기준 전류와 비교하는 단계(S40) 및 비교 결과에 따라 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하는 단계(S50)를 포함한다.
즉, 상기 제어장치(100), 또는 상기 제어장치(100)에 포함된 상기 제어부(30)는, 상기 모터 전압 및 상기 모터 전류를 검출(S10)하고, 검출한 상기 모터 전압 및 상기 모터 전류를 근거로 상기 운전 속도를 측정(S20)하여, 측정한 상기 운전 속도를 상기 기준 속도와 비교(S30)하고, 비교 결과에 따라 상기 모터 전류를 상기 기준 전류와 비교(S40)하여, 비교 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 증가(S50)시켜 상기 압축기(C)의 구동을 제어하게 될 수 있다.
즉, 상기 제어방법은, 상기 모터 전류 검출(S10), 상기 운전 속도 측정(S20), 상기 측정 속도와 상기 기준 속도 비교(S30), 상기 검출 전류와 상기 기준 전류 비교(S40) 및 상기 스위칭 주파수 증가(S50) 순으로 이루어져, 상기 압축기(C)의 구동 제어를 수행하게 될 수 있다.
상기 검출하는 단계(S10)는, 상기 모터(200)에 인가되는 상기 모터 전압 및 상기 전류를 검출할 수 있다.
상기 측정하는 단계(S20)는, 상기 검출하는 단계(S10)에서 측정한 상기 모터 전압 및 상기 모터 전류를 근거로 상기 모터(200)의 운전 속도를 측정할 수 있다.
상기 기준 속도와 비교(S30)하는 단계는, 상기 측정하는 단계(S20)에서 측정한 상기 운전 속도를 상기 기준 속도와 비교할 수 있다.
상기 기준 속도와 비교하는 단계(S30)는, 상기 운전 속도와 상기 기준 속도를 비교하여, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인지 여부를 판단할 수 있다.
상기 기준 속도와 비교하는 단계(S30)에서 상기 운전 속도와 상기 기준 속도를 비교한 결과, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 모터 전류와 상기 기준 전류를 비교(S40)할 수 있다.
상기 기준 전류와 비교하는 단계(S40)는, 상기 기준 속도와 비교하는 단계(S30)에서 상기 운전 속도와 상기 기준 속도를 비교한 결과, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 상기 모터 전류와 상기 기준 전류를 비교할 수 있다.
상기 기준 전류와 비교하는 단계(S40)에서 상기 모터 전류와 상기 기준 전류를 비교한 결과, 상기 모터 전류가 상기 기준 전류 이상인 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가(S50)하게 될 수 있다.
즉, 상기 제어방법은, 상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상(S30)이고, 상기 모터 전류가 상기 기준 전류 이상(S40)인 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가(S50)하게 된다.
상기 스위칭 동작을 제어하는 단계(S50)는, 상기 기준 전류와 비교하는 단계(S40)에서 상기 모터 전류와 상기 기준 전류를 비교한 결과, 상기 모터 전류가 상기 기준 전류 이상인 경우, 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
상기 스위칭 동작을 제어하는 단계(S50)는, 상기 스위칭 주파수를 증가시켜, 증가한 상기 스위칭 주파수로 상기 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
상기 스위칭 동작을 제어하는 단계(S50)는, 상기 제어 시간이 상기 기준 속도 미만에서의 제어 시간 대비 1/2로 감소하는 주파수로 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
상기 스위칭 동작을 제어하는 단계(S50)는 또한, 상기 제어 횟수가 상기 기준 속도 미만에서의 제어 횟수 대비 2배로 증가하는 주파수로 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
상기 스위칭 동작을 제어하는 단계(S50)는, 상기 스위칭 주파수를 상기 스위칭 동작의 한 주기당 전류의 변화량이 일정 변화량 미만이 되는 주파수로 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
즉, 상기 스위칭 동작을 제어하는 단계(S50)는, 상기 스위칭 동작의 상기 한 주기당 전류의 변화량이 일정 변화량 미만이 되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
상기 스위칭 동작을 제어하는 단계(S50)는, 상기 스위칭 주파수를 상기 모터(200)의 실제 전류와 지령 전류의 차이가 기설정된 기준 범위 이내가 되는 주파수로 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
즉, 상기 스위칭 동작을 제어하는 단계(S50)는, 상기 모터(200)의 실제 전류와 지령 전류의 차이가 기설정된 기준 범위 이내가 되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
상기 스위칭 동작을 제어하는 단계(S50)는, 상기 스위칭 주파수를 상기 모터(200)의 실제 전류의 최대 크기가 감소되는 주파수로 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
즉, 상기 스위칭 동작을 제어하는 단계(S50)는, 상기 모터(200)의 실제 전류의 최대 크기가 감소되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 외부 전원 10: 입력부
20: 인버터부 30: 제어부
100: 제어장치

Claims (20)

  1. 외부 전원으로부터 전원이 입력되는 입력부;
    상기 입력된 전원을 압축기의 모터를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터에 출력하는 인버터부; 및
    상기 모터의 전압 및 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 모터의 운전 속도를 측정하여, 상기 운전 속도에 따라 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 운전 속도가 기설정된 기준 속도 이상인 경우,
    상기 인버터부의 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 속도는,
    상기 모터가 고속 운전 영역에 진입하는 시점의 속도인 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 속도는,
    상기 스위칭 동작의 한 주기당 전류의 변화량이 일정 변화량을 초과하는 시점의 속도인 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기준 속도 미만까지 상기 스위칭 주파수를 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 스위칭 동작의 한 주기당 전류의 변화량이 일정 변화량 미만이 되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 실제 전류와 지령 전류의 차이가 기설정된 기준 범위 이내가 되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 실제 전류의 최대 크기가 감소되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터가 상기 기준 속도 이상으로 운전하는 경우,
    상기 운전 속도의 변화에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 운전 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우,
    상기 모터의 전류를 검출한 검출 전류에 따라 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출 전류와 기설정된 기준 전류를 비교한 결과, 상기 검출 전류가 상기 기준 전류 이상인 경우,
    상기 스위칭 주파수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
  11. 모터로 구동되는 압축기;
    외부 전원으로부터 입력받은 전원을 상기 모터를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터에 출력하는 인버터부를 포함하여, 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하여 상기 모터의 운전을 제어하는 제어장치;를 포함하는 압축기 제어시스템에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 모터가 기설정된 기준 속도 이상으로 운전하는 경우,
    상기 인버터부의 스위칭 주파수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 스위칭 동작의 한 주기당 전류의 변화량이 일정 변화량 미만이 되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 모터의 실제 전류와 지령 전류의 차이가 기설정된 기준 범위 이내가 되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 모터의 실제 전류의 최대 크기가 감소되도록 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 모터가 상기 기준 속도 이상으로 운전하는 경우,
    상기 운전 속도의 변화에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어시스템.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 모터가 상기 기준 속도 이상으로 운전하는 경우,
    상기 모터의 전류를 검출한 검출 전류와 기준 전류를 비교한 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어시스템.
  17. 외부 전원으로부터 입력된 전원을 압축기의 모터를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터에 출력하는 인버터부; 및
    상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 압축기 제어장치의 압축기 제어방법에 있어서,
    상기 모터에 인가되는 전압 및 전류를 검출하는 단계;
    검출 결과를 근거로 상기 모터의 운전 속도를 측정하는 단계;
    측정 속도를 기설정된 기준 속도와 비교하는 단계;
    검출 전류를 기설정된 기준 전류와 비교하는 단계; 및
    비교 결과에 따라 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 스위칭 동작을 제어하는 단계는,
    상기 스위칭 주파수를 상기 스위칭 동작의 한 주기당 전류의 변화량이 일정 변화량 미만이 되는 주파수로 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 스위칭 동작을 제어하는 단계는,
    상기 스위칭 주파수를 상기 모터의 실제 전류와 지령 전류의 차이가 기설정된 기준 범위 이내가 되는 주파수로 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 스위칭 동작을 제어하는 단계는,
    상기 스위칭 주파수를 상기 모터의 실제 전류의 최대 크기가 감소되는 주파수로 증가시켜 상기 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어방법.
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