KR20200012612A

KR20200012612A - 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법

Info

Publication number: KR20200012612A
Application number: KR1020180088126A
Authority: KR
Inventors: 남상훈; 김태경; 임남식
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2020-02-05
Also published as: US20200036313A1

Abstract

본 명세서는 압축기의 모터의 운전 시작시, 기설정된 기준 순서에 따라 고정자의 각 상을 여자시켜, 회전자를 정렬시켜 모터의 운전을 제어하는 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 초기 운전 제어에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 모터의 위치 검출을 위해 모터의 위치를 정렬시키는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 배경이 되는 기술은, 전동 압축기를 제어하는 제어장치(인버터)에 관한 것이다.

전동 압축기는 영구자석 동기전동기(모터)를 사용하는데, 영구자석 동기전동기는 동작원리상 회전자의 정확한 위치를 파악해야만 전류제어가 가능하다. 위치정보를 얻기 위해 엔코더, 레졸버, 홀센서 등을 사용하여 왔다. 그러나 이러한 위치 검출 수단은 일반적으로 고가이고, 배선이나 구조가 복잡하여 사용 환경에 제한을 받는다. 이에 따라 최근에는 위치 검출 수단을 이용하지 않는 센서리스 제어가 활발히 연구되고 있으나, 센서리스 제어는 초기 위치 검출의 문제가 있다. 모터(회전자)의 초기 위치가 정확하지 않으면 기동 토크가 작아지고, 모터의 회전 방향이 역전하는 문제가 발생하여 위험을 초래할 수 있다.

기존에 초기 위치를 검출하는 방법은 모터의 a상(회전자의 N극의 전기각 0˚ 기준)에 직류 전류를 인가하여 전동기의 초기 위치를 a상에 정렬 시킨 후, 위치를 검출하였다. 그러나 모터에 직류 전류 인가 시 데드존(자석의 위치가 180도 내지 240도 근방에 있는 경우)에 있을 때에는 a상에 정렬이 되지 않은 경우가 발생 할 수 있고, 이 상황에서 모터의 운전 속도를 선형적으로 증가시면 탈조가 일어나 기동 실패가 발생하는 경우가 있다.

즉, 전동 압축기에서 사용하는 영구자석 동기 전동기(모터)는 동작 원리상 회전자의 정확한 위치를 파악해야만 운전 제어가 가능한데, 기존의 모터의 초기위치를 찾기 위해 a상에 강제 여자를 한 후 Open Loop(V/F제어) 제어 방식으로 선형적으로 운전 속도를 증가시키고, 일정 속도 이상에서 센서리스 제어 방식으로 전환하여 운전하는 방식은, a상 강제 여자한 후 운전 속도가 선형적으로 증가할 경우 모터의 자석이 따라오지 못하는 영역이 생기게 되고, 이에 따라 정확한 위치 검출 및 이에 따른 제어가 이루어질 수 없게 되어 초기 기동 실패가 발생하는 문제가 있었다.

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, 모터의 회전자가 정렬이 어려운 위치에 위치한 경우에도 회전자를 정렬시킬 수 있는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법을 제공하고자 한다.

또한, 모터의 운전 시작 전 회전자를 정확하게 정렬시킬 수 있는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법을 제공하고자 한다.

게다가, 회전자를 정확하게 정렬시켜 모터의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법을 제공하고자 한다.

아울러, 모터의 위치를 정확하게 검출하여 정확하고 안정적으로 모터의 초기 운전을 제어할 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, 모터의 운전 시작시, 모터의 회전자를 복수 회 회전시켜 정렬시키는 것을 기술적 특징으로 한다.

구체적으로는, 기설정된 기준 순서에 따라 고정자의 각 상을 여자시켜, 회전자를 기준 순서에 따라 이동시킴으로써, 일정 위치로 정렬시킨다.

즉, 본 발명에 따른 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법은, 모터의 운전 시작시, 기설정된 기준 순서에 따라 고정자의 각 상을 여자시켜, 회전자를 기준 순서에 따라 복수 회 이동시킴으로써, 회전자를 초기 위치에서 일정 위치로 정렬시키는 것을 해결 수단으로 한다.

이와 같은 해결 수단을 통해 본 발명에 따른 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법은, 회전자를 기준 순서에 따라 이동시켜 일정 위치로 정렬시킴으로써, 회전자의 초기 위치 여부에 관계없이 회전자를 일정 위치로 정확하게 정렬시키게 되어, 상술한 바와 같은 과제를 해결하게 된다.

상기와 같은 기술적 특징은, 압축기의 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 입력부에 입력된 전원을 압축기의 모터를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터에 출력하는 인버터부 및 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하여 상기 모터의 운전을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 모터의 운전을 시작하기 전, 기설정된 인가 기준에 따라 상기 모터의 고정자에 여자 전원을 인가하여 상기 모터의 회전자의 위치를 정렬시킨다.

또한, 상기 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 발명에 따른 압축기 제어시스템의 실시 예는, 모터로 구동되는 압축기 및 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 운전을 시작하는 경우, 상기 모터의 회전자를 기설정된 정렬 기준에 따라 정렬시킨 후, 상기 모터의 운전 시작을 제어한다.

아울러, 상기 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 발명에 따른 압축기 제어방법의 실시 예는, 외부 전원으로부터 입력부에 입력된 전원을 압축기의 모터를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터에 출력하는 인버터부 및 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하여 상기 모터의 운전을 제어하는 제어부를 포함하는 압축기 제어장치의 압축기 제어방법으로, 기설정된 인가 기준에 따라 상기 모터의 고정자에 여자 전원을 인가하여 상기 모터의 회전자를 정렬시키는 단계, 기설정된 회전 기준에 따라 상기 모터를 회전시키는 단계 및 기설정된 제어 기준에 따라 상기 모터의 초기 운전을 제어하는 단계를 포함한다.

상술한 바와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법의 실시 예들은, 모터의 초기 운전을 제어하는 제어장치, 제어시스템 및 제어방법으로 실시될 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법의 실시 예들은, 모터의 위치를 정렬시키는 제어장치, 제어시스템 및 제어방법으로 실시될 수 있다.

아울러, 상술한 바와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법의 실시 예들은, 모터의 위치를 검출하는 제어장치, 제어시스템 및 제어방법으로 실시될 수 있다.

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, 회전자를 기설정된 기준 순서에 따라 이동시켜 일정 위치로 정렬시킴으로써, 회전자의 초기 위치 여부에 관계없이 회전자를 일정 위치로 정확하게 정렬시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법은, 회전자를 일정 위치로 정확하게 정렬시킴으로써, 회전자의 위치를 정확하게 검출할 수 있게 되는 효과가 있다.

아울러, 본 발명에 따른 압축기 제어장치, 압축기 제어시스템 및 압축기 제어방법은, 회전자의 위치를 정확하게 검출함으로써, 모터의 운전 제어가 안정적이고 정확하게 이루어질 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 압축기 제어장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모터 위치 정렬 예시를 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 압축기 제어장치의 구체적인 회로 구성을 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 압축기 제어장치의 제어부의 구체적인 구성을 나타낸 구성도.
도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 모터의 위치 예시를 나타낸 예시도 1.
도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 모터의 위치 예시를 나타낸 예시도 2.
도 6a는 본 발명의 실시 예에 따른 모터의 위치 정렬 예시를 나타낸 예시도 1.
도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 모터의 위치 정렬 예시를 나타낸 예시도 2.
도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 모터의 위치 정렬 예시를 나타낸 예시도 3.
도 7a는 일반적인 모터의 초기 운전 제어 시의 속도 변화를 나타낸 그래프 1.
도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 모터의 초기 운전 제어 시의 속도 변화를 나타낸 그래프 1.
도 8a는 본 발명에 따른 압축기 제어시스템의 제어 과정을 나타낸 순서도.
도 8b는 본 발명에 따른 압축기 제어시스템의 제어 과정을 나타낸 그래프.
도 9는 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 제어장치는, 상기 모터의 초기 운전을 제어하는 장치일 수 있다.

상기 제어장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 전원(1)으로부터 입력부(10)에 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 제어하여 상기 모터(200)의 운전을 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 모터(200)의 운전을 시작하기 전, 기설정된 인가 기준에 따라 상기 모터(200)의 고정자에 여자 전원을 인가하여 상기 모터(200)의 회전자의 위치를 정렬시킨다.

상기 모터(200)의 운전 시작 전에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 회전자의 N극이 기준 위치(0˚)에 위치하지 않아 상기 모터(200)의(회전자의) 위치 검출이 정확하게 이루어질 수 없으므로, 상기 N극을 상기 기준 위치(0˚)로 정렬시키게 되는데, 상기 제어부(30)는, 이와 같은 상태의 초기 운전 시작 전에 상기 인가 기준에 따라 상기 고정자에 상기 여자 전원을 인가하여, 상기 여자 전원에 의한 강제 여자를 통해 상기 N극을 이동시킴으로써 상기 회전자의 위치를 정렬시키게 된다.

즉, 상기 제어장치(100)는, 상기 인가 기준에 따라 상기 회전자를 이동시켜 상기 회전자의 위치가 일정 위치에 정렬되도록 제어하게 된다.

이처럼, 상기 모터(200)의 운전을 시작하기 전, 상기 회전자의 위치를 일정 위치로 정렬시키게 됨으로써, 상기 회전자의 위치를 정확하게 검출할 수 있게 된다.

이와 같이 상기 회전자의 위치를 정확하게 검출하게 됨으로써, 위치 검출 결과를 근거로 한 상기 모터(200)의 초기 운전 제어가 정확하게 이루어질 수 있게 되며, 상기 모터(200)의 전반적인 운전이 안정적으로 이루어질 수 있게 된다.

상기 제어장치(100)의 구체적인 구성은, 도 3에 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 4에 도시된 바와 같을 수 있다.

상기 제어부(30)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지령 속도(ω_m)에 따라 지령 전류를 생성하는 속도 제어기(31), 상기 지령 전류(i_q*)에 따라 상기 지령 전압을 생성하는 전류 제어기(32), 상기 지령 전압(V_d* 및 V_q*)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(^λ_αβ)을 전달하고, 상기 축 변환부(35)에 위치 검출 결과(θ_r)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 운전을 시작하기 전, 상기 인가 기준에 따라 상기 고정자에 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 위치를 정렬 제어함으로써, 상기 회전자의 위치를 검출하여 상기 모터(200)의 운전을 제어하게 될 수 있다.

즉, 상기 제어부(30)는, 상기 모터(200)가 운전을 시작하는 초기 운전을 제어하는 경우, 상기 회전자의 위치를 정렬시킨 후 상기 모터(200)의 초기 운전을 제어하게 될 수 있다.

상기 인가 기준은, 상기 고정자의 각 슬롯에 상기 여자 전원을 인가하는 순서에 대한 기준일 수 있다.

상기 인가 기준은, 상기 각 슬롯 중 복수의 슬롯에 상기 여자 전원을 인가하는 순서에 대한 기준일 수 있다.

즉, 상기 제어부(30)는, 상기 인가 기준에 따라 상기 각 슬롯 중 복수의 슬롯에 상기 여자 전원을 순서대로 인가하여, 상기 복수의 슬롯을 순서대로 여자시키게 될 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 인가 기준에 따라 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 N극을 일정 위치에 정렬시킬 수 있다.

상기 일정 위치는, 상기 고정자의 a상에 해당하는 위치일 수 있다.

즉, 상기 인가 기준은, 상기 N극이 상기 고정자의 a상에 해당하는 위치로 정렬되도록 하는 상기 여자 전원의 인가 순서에 대한 기준일 수 있다.

여기서, 상기 고정자는, 바람직하게는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 6개의 슬롯으로 이루어지고, 상기 각 슬롯에 3상 전원의 각 상전원이 인가될 수 있다.

상기 고정자의 구조 예시를 구체적으로 설명하면, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 슬롯 중 상기 3상 전원의 a상에 해당하는 슬롯은 V1으로, 상기 회전자의 위치의 기준이 될 수 있으며, 상기 N극의 위치에 따른 전기각으로 0˚에 해당하는 위치일 수 있고, b상에 해당하는 슬롯은 V3으로, 상기 N극의 위치에 따른 전기각으로 120˚에 해당하는 위치일 수 있고, c상에 해당하는 슬롯은 V5로, 상기 N극의 위치에 따른 전기각으로 240˚에 해당하는 위치일 수 있다.

즉, 상기 3상 전원 각 상은, V1에 해당하는 슬롯을 기준으로 120˚의 간격으로 위치한 슬롯에 각각 인가되어, V1에는 a상이, V3에는 b상이, V5에는 c상 전원이 인가될 수 있다.

또한, 상기 V1, V3 및 V5 슬롯 각각과 180˚ 대칭되는 위치에 위치한 슬롯에는 상기 3상 전원의 - 전원이 인가될 수 있다.

이를테면, V1과 180˚ 대칭되는 위치에 위치한 V4에는 -a상이, V3과 180˚ 대칭되는 위치에 위치한 V6에는 -b상이, V5와 180˚ 대칭되는 위치에 위치한 V2에는 -c상이 인가될 수 있다.

상기 인가 기준은, 상기 고정자의 b상, c상 및 a상에 해당하는 슬롯 순으로 상기 여자 전원을 인가하는 기준일 수 있다.

즉, 상기 제어부(30)는, 상기 b상, c상 및 a상에 해당하는 슬롯에 상기 인가 전원을 상기 b상, c상 및 a상 순으로 인가하여, 상기 b상, c상 및 a상에 해당하는 슬롯 순으로 여자시키게 될 수 있다.

이를테면, 상기 b상에 해당하는 V3 슬롯에 b상 전원을, 상기 c상에 해당하는 V5 슬롯에 c상 전원을, 상기 a상에 해당하는 V1 슬롯에 a상 전원을 인가하여, V3, V5 및 V1 순으로 여자시키게 될 수 있다.

이와 같이 상기 복수의 슬롯을 상기 b상에 해당하는 V3, 상기 c상에 해당하는 V5, 상기 a상에 해당하는 V1 순으로 여자시키게 됨으로서, 상기 N극이 여자된 T아기 복수의 슬롯을 따라 V3 슬롯에 해당하는 120˚ 위치, V5 슬롯에 해당하는 240˚ 위치, V1 슬롯에 해당하는 0˚ 위치 순으로 이동하여 정렬하게 될 수 있다.

이와 같은 정렬 예시는 도 6a, 도 6b 및 도 6c 순으로 이루어질 수 있다.

도면을 참조하여 설명하면, 상기 N극은, 도 6a에 도시된 바와 같이 초기 위치에서 상기 b상에 해당하는 V3 슬롯이 위치한 120˚ 근방으로 이동하고, 이후 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 c상에 해당하는 V5 슬롯이 위치한 240˚근방으로 이동하고, 이후 도 6c에 도시된 바와 같이 상기 a상에 해당하는 V1 슬롯이 위치한 0˚ 근방으로 이동하게 되어, 최종적으로 0˚에 위치하게 될 수 있다.

이처럼 상기 N극을 120˚, 240˚ 및 0˚ 순으로 위치를 정렬시킴으로써, 상기 N극이 초기 위치인 0˚에서 멀리 떨어져 있는 경우에도 상기 N극을 0˚에 정렬시키게 될 수 있다.

이를테면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 N극이 0˚와 멀리 떨어진 음영부분 - 90˚ 내지 270˚(데드존) - 에 위치한 경우, V1 슬롯을 여자시켜도 상기 N극이 상기 V1 슬롯과 멀리 떨어져 있어 0˚로 정렬되지 않게 될 수 있는데, 상기와 같이 상기 b상, c상 및 a상에 해당하는 슬롯 순으로 여자시키게 되면 상기 N극이 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같은 순으로 120˚, 240˚, 0˚로 위치를 이동하게 됨으로써, 상기 N극이 상기 음영부분에 위치한 경우에도 상기 N극을 0˚에 정확하게 정렬시키게 될 수 있다.

상기와 같이 상기 모터(200)의 운전을 시작하기 전, 상기 인가 기준에 따라 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 위치를 정렬시키는 상기 제어부(30)는, 상기 회전자의 위치를 검출할 수 있는 경우, 상기 회전자의 위치를 정렬시킨 결과를 근거로 상기 회전자의 위치를 검출하여, 검출 결과를 근거로 상기 모터(200)의 운전을 제어할 수 있다.

상기와 같이 상기 모터(200)의 운전을 시작하기 전, 상기 인가 기준에 따라 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 위치를 정렬시키는 상기 제어부(30)는 또한, 상기 회전자의 위치를 정렬시킨 후, 기설정된 회전 기준에 따라 상기 모터(200)를 회전시킬 수 있다.

상기 회전 기준은, 상기 모터(200)의 회전 시간, 회전 속도 및 회전 횟수 중 하나 이상에 대한 기준일 수 있다.

즉, 상기 제어부(30)는, 상기 회전자의 위치를 정렬시킨 후, 상기 모터(200)를 기설정된 상기 회전 시간, 회전 속도 및 회전 횟수 중 하나 이상에 따라 회전시키게 될 수 있다.

상기 회전 기준은, 정렬 결과에 따라 0˚ 근방에 위치하게 된 상기 N극이 상기 모터(200)의 회전에 따라 회전하여 상기 제어부(30)가 검출하는 위치에 위치하도록 시험 회전시키는 기준일 수 있다.

즉, 상기 회전 기준은, 상기 회전자의 위치를 상기 모터(200)의 회전에 따라 회전시킴으로써 재정렬하도록 제어하는 기준일 수 있다.

또한, 상기 회전 기준은, 상기 정렬 결과에 따른 상기 N극의 위치를 상기 모터(200)를 회전시켜 보정하는 회전 기준일 수 있다.

이에 따라 상기 제어부(30)는, 상기 회전 기준에 따라 상기 모터(200)를 회전시키게 됨으로써, 상기 회전자의 자극이 상기 모터(200)의 회전에 따라 회전하게 되어, 회전을 통해 상기 N극의 위치를 상기 제어부(30)가 검출하는 위치로 보정시키게 될 수 있다.

상기 회전 기준의 구체적인 예를 들면, 상기 회전 시간이 1.5[s], 상기 회전 속도가 1[Hz], 상기 회전 횟수가 1[회]로 설정될 수 있다.

이러한 예시에 따르면 상기 제어부(30)는, 상기 회전자의 위치를 정렬시킨 후, 상기 회전 기준에 따라 상기 모터(200)를 1.5[s] 동안 1[Hz]로 1[회] 회전시켜, 상기 회전을 통해 상기 N극의 위치를 보정시키게 될 수 있다.

상기 회전 기준은 또한, 상기 모터(200)의 종류 또는 상기 모터(200)의 구동 조건에 따라 상기와 같은 예시 외의 설정치로 설정될 수도 있다.

이와 같이 상기 제어부(30)가 상기 회전자의 위치를 정렬시킨 후 상기 회전 기준에 따라 상기 모터(200)를 시험 회전시키게 됨으로써, 상기 N극을 상기 일정 위치에 정확하게 정렬시키게 될 수 있고, 이에 따라 상기 회전자의 위치를 정확하게 검출할 수 있게 된다.

상기와 같이 상기 모터(200)의 운전을 시작하기 전, 상기 인가 기준에 따라 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 위치를 정렬시키는 상기 제어부(30)는 또한, 상기 회전자의 위치를 정렬시킨 후, 기설정된 제어 기준에 따라 상기 모터(200)의 초기 운전을 제어할 수 있다.

상기 제어 기준은, 일정 제어 시간 동안 일정 제어 방식으로 상기 모터(200)의 운전을 제어하여, 상기 회전자가 상기 제어부(30)가 검출 가능한 위치에 위치하도록 초기 운전을 제어하는 기준일 수 있다.

즉, 상기 제어 기준은, 상기 회전자의 위치를 상기 모터(200)의 운전 제어에 따라 회전시킴으로써 재정렬하도록 제어하는 기준일 수 있다.

또한, 상기 제어 기준은, 상기 정렬 결과에 따른 상기 N극의 위치를 상기 모터(200)의 운전 제어를 통해 상기 제어부(30)가 검출 가능한 범위 내로 보정하는 회전 기준일 수 있다.

상기 모터(200)의 일반적인 초기 운전은, 도 7a에 도시된 바와 같이 상기 모터(200)의 운전 속도가 상기 초기 운전이 이루어지는 동안(1.2[s]) 선형적으로 증가하게 되는데, 이러한 경우 상기 회전자의 회전에 따른 위치 검출 속도가 상기 운전 속도의 증가 속도에 도달하지 못하게 되어, 상기 회전자의 회전에 따른 정확한 위치 검출이 이루어질 수 없게 된다.

이에 따라 상기 제어부(30)는, 상기 제어 기준에 따라 상기 모터(200)의 초기 운전을 제어하게 됨으로써, 상기 회전자의 자극이 상기 운전 속도 증가에 따라 상기 제어부(30)가 검출 가능한 위치를 이탈하는 것을 방지하게 되어, 상기 N극의 위치를 상기 제어부(30)가 검출 가능한 위치로 보정시키게 될 수 있다.

상기 제어 기준의 구체적인 예를 들면, 도 7b에 도시된 바와 같이 상기 제어 시간이 2.5[s], 상기 제어 방식이 S-curve 방식으로 설정될 수 있다.

여기서, 상기 제어 방식은, 상기 운전 속도를 S-curve와 같이 비선형적으로 증가시키는 방식을 의미하며, 이 경우 상기 제어부(30)는, 상기 스위칭 동작을 Open Loop Control 방식으로 제어하게 될 수 있다.

즉, 상기 제어 기준은, 상기 회전자의 위치를 검출하는 동안 상기 운전 속도가 비선형적으로 증가하도록 제어하는 기준일 수 있다.

이러한 예시에 따르면 상기 제어부(30)는, 상기 회전자의 위치를 정렬시킨 후, 상기 제어 기준에 따라 상기 모터(200)의 운전을 1.5[s] 이후 2.5[s] 까지, 즉 1[s] 동안 상기 S-curve 방식으로 제어하여, 상기 초기 운전 동안 상기 회전자의 위치를 검출하게 될 수 있다.

이와 같이 상기 제어부(30)가 상기 회전자의 위치를 정렬시킨 후 상기 제어 기준에 따라 상기 초기 운전을 제어하게 됨으로써, 상기 운전 속도가 비선형적으로 증가하는 상기 초기 운전 동안 상기 회전자의 위치를 정확하게 검출할 수 있게 된다.

상기와 같이 상기 모터(200)의 운전을 시작하기 전, 상기 인가 기준에 따라 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 위치를 정렬시키는 상기 제어부(30)는, 상기 회전자를 정렬시킨 결과를 근거로 상기 회전자의 위치를 검출하고, 검출한 위치를 근거로 상기 모터(200)의 운전을 제어할 수 있다.

이처럼 상기 제어장치(100)는, 상기 모터(200)의 운전을 시작하기 전, 상기 인가 기준에 따라 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 위치를 정렬시키고, 상기 회전 기준에 따라 상기 회전자를 회전시키거나, 또는 상기 제어 기준에 따라 상기 초기 운전을 제어하여 상기 회전자의 위치를 정렬시킴으로써, 상기 회전자의 위치를 정확하게 검출하게 되어 상기 모터(200)의 운전 제어가 안정적이고 정확하게 이루어질 수 있게 된다.

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, 상기 모터의 초기 운전, 즉 상기 모터의 운전 시작을 제어하는 제어시스템일 수 있다.

상기 제어시스템은, 도 3에 도시된 바와 같이, 모터(200)로 구동되는 압축기(C) 및 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 운전을 시작하는 경우, 상기 모터(200)의 회전자를 기설정된 정렬 기준에 따라 정렬시킨 후, 상기 모터(200)의 운전 시작을 제어한다.

즉, 상기 제어시스템은, 상기 모터(200)의 운전이 시작되는 초기 운전 시에 상기 회전자를 상기 정렬 기준에 따라 정렬시킨 후, 상기 모터(200)의 운전을 제어하게 된다.

상기 제어장치(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 외부 전원(1)으로부터 입력부(10)에 입력된 전원을 상기 구동 전원으로 변환하여 상기 모터(200)에 출력하는 상기 인버터부(20) 및 상기 스위칭 동작을 제어하여 상기 모터(200)의 운전을 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 스위칭 동작을 제어하여 상기 모터(200)의 운전을 제어하는 상기 제어장치(100)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 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(30)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.

즉, 상기 제어장치(100)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 제어장치(100)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.

이처럼 상기 인버터부(30)의 상기 스위칭 동작을 제어하여 상기 구동 전원의 변환 및 출력을 제어하는 상기 제어장치(100)의 상기 운전 시작 제어 과정은, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같은 순서로 이루어질 수 있다.

상기 제어시스템은, 상기 제어장치(100)가 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같은 제어 과정으로 상기 모터(200)의 운전을 제어하게 될 수 있다.

여기서, 도 8a 및 도 8b에 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 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 모터(200)가 운전을 시작하는 경우, 상기 회전자를 상기 정렬 기준에 따라 정렬(P1)시킨 후, 상기 모터(200)의 운전 시작을 제어한다.

상기 정렬 기준은, 상기 회전자의 N극을 상기 모터(200)의 고정자의 슬롯을 기준으로 한 일정 위치에 정렬시키는 기준일 수 있다.

즉, 상기 제어장치(100)는, 상기 N극을 상기 일정 위치에 정렬시키게 될 수 있다.

상기 제어장치(100)는, 상기 정렬 기준에 따라 상기 고정자의 각 슬롯 중 복수의 슬롯에 상기 여자 전원을 순서대로 인가하여 상기 회전자를 상기 일정 위치에 정렬시킬 수 있다.

즉, 상기 제어장치(100)는, 상기 회전자를 상기 여자 전원의 인가 순서에 따라 정렬시켜 상기 일정 위치에 정렬시키게 될 수 있다.

상기 정렬 기준은, 상기 N극을 상기 고정자의 슬롯 중 b상, c상 및 a상 전원이 인가되는 슬롯의 위치에 정렬시키는 기준일 수 있다.

상기 정렬 기준은, 상기 고정자의 슬롯 중 b상, c상 및 a상에 해당하는 슬롯 순으로 상기 회전자를 정렬시키는 기준일 수 있다.

상기 제어장치(100)는, 상기 회전자의 N극을 상기 고정자의 a상을 기준으로 한 전기각 기준 120˚, 240˚ 및 0˚의 순으로 정렬시킬 수 있다.

즉, 상기 일정 위치는, 상기 고정자의 a상에 해당하는 위치일 수 있다.

상기와 같이 상기 회전자를 상기 정렬 기준에 따라 정렬(P1)시킨 후, 상기 모터(200)의 운전 시작을 제어하는 상기 제어장치(100)는, 상기 회전자를 정렬시킨 후, 기설정된 회전 기준에 따라 상기 모터를 시험 회전(P2)시킬 수 있다.

즉, 상기 제어장치(100)는, 상기 정렬 기준에 따라 상기 회전자의 위치를 정렬(P1)시킨 후, 상기 모터(200)를 기설정된 상기 회전 시간, 회전 속도 및 회전 횟수 중 하나 이상에 따라 회전(P2)시키게 될 수 있다.

이에 따라 상기 제어장치(100)는, 상기 회전 기준에 따라 상기 모터(200)를 회전(P2)시키게 됨으로써, 상기 회전자의 자극이 상기 모터(200)의 회전에 따라 회전하게 되어, 회전을 통해 상기 N극의 위치를 상기 제어부(30)가 검출하는 위치로 보정시키게 될 수 있다.

이와 같이 상기 제어장치(100)가 상기 정렬 기준에 따라 상기 회전자의 위치를 정렬(P1)시킨 후 상기 회전 기준에 따라 상기 모터(200)를 시험 회전(P2)시키게 됨으로써, 상기 N극을 상기 일정 위치에 정확하게 정렬시키게 될 수 있고, 이에 따라 상기 회전자의 위치를 정확하게 검출할 수 있게 된다.

상기와 같이 상기 정렬 기준에 따라 상기 회전자를 정렬(P1)시킨 후, 상기 회전 기준에 따라 상기 모터(200)를 시험 회전(P2)시키는 상기 제어장치(100)는 또한, 상기 회전 기준에 따라 상기 모터(200)를 회전(P2)시킨 후, 기설정된 제어 기준에 따라 상기 모터(200)의 초기 운전을 제어(P3)할 수 있다.

또한, 상기 제어 기준은, 상기 정렬 결과에 따른 상기 N극의 위치를 상기 모터(200)의 운전 제어를 통해 상기 제어장치(100)가 검출 가능한 범위 내로 보정하는 회전 기준일 수 있다.

이에 따라 상기 제어장치(100)는, 상기 제어 기준에 따라 상기 모터(200)의 초기 운전을 제어(P3)하게 됨으로써, 상기 회전자의 자극이 상기 운전 속도 증가에 따라 상기 제어장치(100)가 검출 가능한 위치를 이탈하는 것을 방지하게 되어, 상기 N극의 위치를 상기 제어장치(100)가 검출 가능한 위치로 보정시키게 될 수 있다.

이와 같이 상기 제어장치(100)가 상기 회전자의 위치를 정렬(P1, P2)시킨 후 상기 제어 기준에 따라 상기 초기 운전을 제어(P3)하게 됨으로써, 상기 운전 속도가 비선형적으로 증가하는 상기 초기 운전 동안 상기 회전자의 위치를 정확하게 검출할 수 있게 된다.

상기와 같이 상기 모터(200)의 운전을 시작하기 전, 상기 정렬 기준에 따라 상기 회전자의 위치를 정렬시키는 상기 제어장치(100)는, 상기 회전자를 정렬시킨 결과를 근거로 상기 회전자의 위치를 검출하고, 검출한 위치를 근거로 상기 모터(200)의 운전 시작을 제어할 수 있다.

이처럼 상기 제어장치(100)는, 상기 모터(200)의 운전을 시작하기 전, 상기 정렬 기준에 따라 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 위치를 정렬시키고, 상기 회전 기준에 따라 상기 회전자를 회전시키고, 상기 제어 기준에 따라 상기 초기 운전을 제어하여 상기 회전자의 위치를 정렬시킴으로써, 상기 회전자의 위치를 정확하게 검출하게 되어 상기 모터(200)의 운전 제어가 안정적이고 정확하게 이루어질 수 있게 된다.

이상과 같이 상기 회전자의 위치를 정렬시켜 상기 운전 시작을 제어하는 상기 제어시스템은, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같은 제어 과정 외의 과정으로도 상기 운전 시작을 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, 상기 모터의 위치를 검출하는 방법, 상기 모터의 위치를 검출하여 상기 모터의 운전 시작을 제어하는 방법일 수 있다.

상기 제어방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부 전원(1)으로부터 입력부(10)에 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 제어하여 상기 모터(200)의 운전을 제어하는 제어부(30)를 포함하는 압축기 제어장치(100)의 압축기 제어방법으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 기설정된 인가 기준에 따라 상기 모터(200)의 고정자에 여자 전원을 인가하여 상기 모터(200)의 회전자를 정렬시키는 단계(S10), 기설정된 회전 기준에 따라 상기 모터(200)를 회전시키는 단계(S20) 및 기설정된 제어 기준에 따라 상기 모터(200)의 초기 운전을 제어하는 단계(S30)를 포함한다.

즉, 상기 제어장치(100), 또는 상기 제어장치(100)에 포함된 상기 제어부(30)는, 상기 인가 기준에 따라 상기 고정자에 상기 여자 전원을 인가하여 상기 모터(200)의 회전자를 정렬(S10)시키고, 상기 회전 기준에 따라 상기 모터(200)를 회전(S20)시키고, 상기 제어 기준에 따라 상기 모터(200)의 초기 운전을 제어(S30)하여 상기 압축기(C)의 구동을 제어하게 될 수 있다.

상기 정렬시키는 단계(S10), 상기 회전시키는 단계(S20) 및 상기 초기 운전을 제어하는 단계(S30)는, 상기 모터(200)의 운전 시작을 제어하는 단계(S100)에 포함될 수 있다.

상기 정렬시키는 단계(S10)는, 상기 인가 기준에 따라 상기 고정자의 b상, c상 및 a상에 해당하는 슬롯 순으로 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 N극을 정렬시킬 수 있다.

즉, 상기 인가 기준은, 상기 고정자의 각 슬롯에 상기 여자 전원을 인가하는 순서에 대한 기준일 수 있다.

즉, 상기 정렬시키는 단계(S10)는, 상기 인가 기준에 따라 상기 각 슬롯 중 복수의 슬롯에 상기 여자 전원을 순서대로 인가하여, 상기 복수의 슬롯을 순서대로 여자시키게 될 수 있다.

상기 정렬시키는 단계(S10)는, 상기 인가 기준에 따라 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 N극을 일정 위치에 정렬시킬 수 있다.

상기 인가 기준은 또한, 상기 고정자의 b상, c상 및 a상에 해당하는 슬롯 순으로 상기 여자 전원을 인가하는 기준일 수 있다.

즉, 상기 정렬시키는 단계(S10)는, 상기 b상, c상 및 a상에 해당하는 슬롯에 상기 인가 전원을 상기 b상, c상 및 a상 순으로 인가하여, 상기 b상, c상 및 a상에 해당하는 슬롯 순으로 여자시키게 될 수 있다.

상기 회전시키는 단계(S20)는, 상기 회전 기준에 따라 상기 모터(200)를 일정 회전 시간 동안 일정 회전 속도로 일정 회전 횟수 만큼 회전시킬 수 있다.

즉, 상기 회전 기준은, 상기 모터(200)의 회전 시간, 회전 속도 및 회전 횟수 중 하나 이상에 대한 기준일 수 있다.

즉, 상기 회전시키는 단계(S20)는, 상기 회전자의 위치를 정렬시킨 후, 상기 모터(200)를 기설정된 상기 회전 시간, 회전 속도 및 회전 횟수 중 하나 이상에 따라 회전시키게 될 수 있다.

상기 회전 기준은, 정렬 결과에 따라 0˚ 근방에 위치하게 된 상기 N극이 상기 모터(200)의 회전에 따라 회전하여 상기 제어장치(100)가 검출하는 위치에 위치하도록 시험 회전시키는 기준일 수 있다.

즉, 상기 회전시키는 단계(S20)는, 상기 회전 기준에 따라 상기 모터(200)를 회전시키게 됨으로써, 상기 회전자의 자극이 상기 모터(200)의 회전에 따라 회전하게 되어, 회전을 통해 상기 N극의 위치를 상기 제어부(30)가 검출하는 위치로 보정시키게 될 수 있다.

상기 제어하는 단계(S30)는, 상기 제어 기준에 따라 상기 모터(200)를 일정 제어 시간 동안 일정 제어 방식으로 제어할 수 있다.

즉, 상기 제어 기준은, 일정 제어 시간 동안 일정 제어 방식으로 상기 모터(200)의 운전을 제어하여, 상기 회전자가 상기 제어부(30)가 검출 가능한 위치에 위치하도록 초기 운전을 제어하는 기준일 수 있다.

상기 제어 기준은, 상기 회전자의 위치를 상기 모터(200)의 운전 제어에 따라 회전시킴으로써 재정렬하도록 제어하는 기준일 수 있다.

즉, 상기 제어하는 단계(S30)는, 상기 제어 기준에 따라 상기 모터(200)의 초기 운전을 제어하게 됨으로써, 상기 회전자의 자극이 상기 운전 속도 증가에 따라 상기 제어부(30)가 검출 가능한 위치를 이탈하는 것을 방지하게 되어, 상기 N극의 위치를 상기 제어부(30)가 검출 가능한 위치로 보정시키게 될 수 있다.

이와 같이 상기 회전자의 위치를 정렬시킨 후 상기 제어 기준에 따라 상기 초기 운전을 제어하게 됨으로써, 상기 운전 속도가 비선형적으로 증가하는 상기 초기 운전 동안 상기 회전자의 위치를 정확하게 검출할 수 있게 된다.

상기와 같이 상기 모터(200)의 운전을 시작하기 전, 상기 인가 기준에 따라 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 위치를 정렬(S10)시키고, 상기 회전 기준에 따라 상기 회전자를 회전(S20)시키고, 상기 제어 기준에 따라 상기 초기 운전을 제어하여 상기 회전자의 위치를 정렬(S30)시켜 상기 초기 운전을 제어(S100)하는 상기 제어방법은, 상기 회전자를 정렬시킨 결과를 근거로 상기 회전자의 위치를 검출하고, 검출한 위치를 근거로 상기 모터(200)의 운전을 제어(S200)할 수 있다.

이처럼 상기 제어방법은, 상기 초기 운전을 제어하는 단계(S100)에서 상기 인가 기준에 따라 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 위치를 정렬(S10)시키고, 상기 회전 기준에 따라 상기 회전자를 회전(S20)시키고, 상기 제어 기준에 따라 상기 초기 운전을 제어하여 상기 회전자의 위치를 정렬(S30)시킴으로써, 상기 회전자의 위치를 정확하게 검출하게 되어 상기 모터(200)의 운전 제어가 안정적이고 정확하게 이루어질 수 있게 된다.

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

외부 전원으로부터 입력부에 입력된 전원을 압축기의 모터를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터에 출력하는 인버터부; 및
상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하여 상기 모터의 운전을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 모터의 운전을 시작하기 전,
기설정된 인가 기준에 따라 상기 모터의 고정자에 여자 전원을 인가하여 상기 모터의 회전자의 위치를 정렬시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 인가 기준은,
상기 고정자의 각 슬롯에 상기 여자 전원을 인가하는 순서에 대한 기준인 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
제 2 항에 있어서,
상기 인가 기준은,
상기 고정자의 b상, c상 및 a상에 해당하는 슬롯 순으로 상기 여자 전원을 인가하는 기준인 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 인가 기준에 따라 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 N극을 일정 위치에 정렬시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
제 4 항에 있어서,
상기 일정 위치는,
상기 고정자의 a상에 해당하는 위치인 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 회전자의 위치를 정렬시킨 후,
기설정된 회전 기준에 따라 상기 모터를 회전시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
제 6 항에 있어서,
상기 회전 기준은,
상기 모터의 회전 시간, 회전 속도 및 회전 횟수 중 하나 이상에 대한 기준인 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 회전자의 위치를 정렬시킨 후,
기설정된 제어 기준에 따라 상기 모터의 초기 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제어 기준은,
일정 제어 시간 동안 일정 제어 방식으로 상기 모터의 운전을 제어하는 기준인 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 회전자를 정렬시킨 결과를 근거로 상기 회전자의 위치를 검출하고, 검출한 위치를 근거로 상기 모터의 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어장치.
모터로 구동되는 압축기; 및
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 운전을 시작하는 경우,
상기 모터의 회전자를 기설정된 정렬 기준에 따라 정렬시킨 후, 상기 모터의 운전 시작을 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 정렬 기준은,
상기 회전자의 N극을 상기 모터의 고정자의 슬롯을 기준으로 한 일정 위치에 정렬시키는 기준인 것을 특징으로 하는 압축기 제어시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 제어장치는,
상기 회전자의 N극을 상기 고정자의 a상을 기준으로 한 전기각 기준 120도, 240도 및 0도의 순으로 정렬시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 제어장치는,
상기 회전자를 정렬시킨 후,
기설정된 회전 기준에 따라 상기 모터를 시험 회전시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어시스템.
제 14 항에 있어서,
상기 제어장치는,
상기 회전 기준에 따라 상기 모터를 회전시킨 후,
기설정된 제어 기준에 따라 상기 모터의 초기 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 제어장치는,
상기 회전자를 정렬시킨 결과를 근거로 상기 회전자의 위치를 검출하고, 검출한 위치를 근거로 상기 모터의 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어시스템.
외부 전원으로부터 입력부에 입력된 전원을 압축기의 모터를 구동하기 위한 구동 전원으로 변환하여 상기 모터에 출력하는 인버터부; 및
상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하여 상기 모터의 운전을 제어하는 제어부;를 포함하는 압축기 제어장치의 압축기 제어방법에 있어서,
기설정된 인가 기준에 따라 상기 모터의 고정자에 여자 전원을 인가하여 상기 모터의 회전자를 정렬시키는 단계;
기설정된 회전 기준에 따라 상기 모터를 회전시키는 단계; 및
기설정된 제어 기준에 따라 상기 모터의 초기 운전을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어방법.
제 17 항에 있어서,
상기 정렬시키는 단계는,
상기 고정자의 b상, c상 및 a상에 해당하는 슬롯 순으로 상기 여자 전원을 인가하여 상기 회전자의 N극을 정렬시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어방법.
제 17 항에 있어서,
상기 회전시키는 단계는,
상기 모터를 일정 회전 시간 동안 일정 회전 속도로 일정 회전 횟수 만큼 회전시키는 것을 특징으로 하는 압축기 제어방법.
제 17 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 모터를 일정 제어 시간 동안 일정 제어 방식으로 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어방법.