WO2015190891A1 - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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WO2015190891A1
WO2015190891A1 PCT/KR2015/005972 KR2015005972W WO2015190891A1 WO 2015190891 A1 WO2015190891 A1 WO 2015190891A1 KR 2015005972 W KR2015005972 W KR 2015005972W WO 2015190891 A1 WO2015190891 A1 WO 2015190891A1
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voltage
power
unit
generator
air conditioner
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PCT/KR2015/005972
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Inventor
김진성
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엘지전자 주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/89—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
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    • F24F11/00—Control or safety arrangements
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    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
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    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/40—Pressure, e.g. wind pressure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner and a control method thereof, and more particularly, to an air conditioner and a control method thereof for detecting a load state of power supplied to an air conditioner and preventing a high voltage from being introduced.
  • an air conditioner is installed to provide a more comfortable indoor environment for humans by discharging cold air into the room to adjust the indoor temperature and purifying the indoor air to create a comfortable indoor environment.
  • an air conditioner includes an indoor unit which is configured as a heat exchanger and installed indoors, and an outdoor unit which is configured as a compressor and a heat exchanger and supplies refrigerant to the indoor unit.
  • the air conditioner is separated and controlled by an indoor unit composed of a heat exchanger and an outdoor unit composed of a compressor and a heat exchanger, and is operated by controlling power supplied to the compressor or the heat exchanger.
  • the air conditioner may be connected to at least one indoor unit to the outdoor unit, the refrigerant is supplied to the indoor unit according to the requested operating state, the operation is operated in the cooling or heating mode.
  • the air conditioner is cooled or heated according to the flow of the refrigerant.
  • the refrigerant of high temperature and high pressure is supplied to the indoor unit from the compressor of the outdoor unit to the heat exchanger of the outdoor unit, the refrigerant is expanded and vaporized in the heat exchanger of the indoor unit.
  • the temperature of the air decreases and the indoor fan is rotated, cold air is discharged into the room.
  • the high temperature and high pressure gas refrigerant is supplied from the compressor of the outdoor unit to the indoor unit during the heating operation, the high temperature and high pressure gas refrigerant is liquefied by the indoor heat exchanger. The air warmed by the emitted energy is discharged into the room according to the operation of the indoor fan.
  • the refrigerant is circulated by the driving of the compressor, and the stable driving of the compressor may be an important issue as the cool air is discharged through the heat exchange of the refrigerant.
  • the air conditioner operates continuously even if the compressor is operated when the voltage of the supplied power is low or the power waveform such as a generator is irregular and power is supplied with large voltage fluctuations. There is a difficult problem.
  • Generally used generators are low-capacity generators and the supplied power is also unstable operating power with high voltage fluctuations.
  • An object of the present invention relates to an air conditioner and a control method for detecting a load state of an input power source and controlling operation even when a high voltage is introduced in a no load state to prevent damage to a component due to a high voltage.
  • the air conditioner for rectifying and smoothing supplied with a generator power supply connected to supply a DC power supply, a voltage sensing unit for measuring the voltage of the DC power supply of the power supply unit, a drive unit for controlling the drive of the compressor and the outdoor fan And setting a generator mode by recognizing an operation mode for the generator power, determining a load state of the generator power in response to the voltage measured by the voltage sensing unit, and if the generator power is no-load, It includes a control unit for controlling the outdoor fan to operate.
  • control method of the air conditioner of the present invention recognizes the operation mode for the input power to set the generator mode, measuring the voltage from the power source to determine the load state for the generator power source, the generator power source In this no-load state, operating an outdoor fan serving as a load for the generator power, and stopping the operation when the outdoor fan operates for a predetermined time.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of an air conditioner according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the air conditioner and the power supplied in accordance with the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a control configuration of the air conditioner unit according to the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration according to the operation control of the air conditioner of the present invention.
  • FIG. 5 is a view referred to for explaining the operation frequency control for controlling the power consumption of the air conditioner according to the present invention.
  • FIG. 6 is an exemplary view showing a change in power consumption according to the mode setting of the air conditioner according to the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing power consumption and operating frequency according to the mode setting of the air conditioner according to the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a voltage change of the air conditioner in the no-load state according to the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a control method of an air conditioner according to the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing a change in the voltage of the air conditioner according to the present invention.
  • the air conditioner includes an indoor unit 1 and an outdoor unit 2.
  • the air conditioner includes a remote control (3) for inputting a control command to the indoor unit (1).
  • air conditioner in addition, in the room where the air conditioner is installed, other home appliances are provided in addition to the air conditioner.
  • other home appliances are provided in addition to the air conditioner.
  • a home appliance such as a fan is provided and operated with power supplied.
  • the home appliance and the air conditioner operate by receiving any one of power generated and supplied from the power plants 21, 22, and 23, that is, power generated and supplied from the commercial power source 20 and the generator 10.
  • a switch for selecting a predetermined home appliances to be supplied to some of the home appliances may be further provided.
  • the capacity of the generator is limited, it is configured to switch the target to supply power because the load connected, that is, the number of household appliances cannot supply power to all the household appliances.
  • the switch 30 may select not only a load but also any one of commercial power and generator power to be supplied to the home appliance.
  • the generator changes the type or number of home appliances that can be connected according to its capacity.
  • a typical household generator is a small capacity, about 600wh to 1Kwh is used.
  • the generator may be overloaded when the air conditioner is connected or a plurality of home appliances are connected and operated at the same time.
  • the air conditioner reduces the power consumption in response to the voltage of the power supplied from the generator when connected to the generator 10 to reduce the load on the generator.
  • the air conditioner sets the operation mode to the generator mode, and controls the operation of the air conditioner according to the power consumption calculated.
  • the generator mode may be set automatically by recognizing the generator power from the input power or in response to data input through the remote controller 3 or the input means.
  • the air conditioner operates in the generator mode and controls the operation according to the power consumption, and controls the operation by determining whether the generator is overloaded in response to the voltage of the power input from the generator. That is, the air conditioner controls the operation according to whether or not the generator is overloaded within the set power consumption.
  • FIG. 2 is a view showing the air conditioner and the power supplied in accordance with the present invention.
  • the air conditioner includes an indoor unit 1 for discharging air into an indoor unit and an outdoor unit 2 for supplying a refrigerant, and includes a remote controller 3 for transmitting a control command to the indoor unit 1. do.
  • the indoor unit and the outdoor unit are connected not only by the refrigerant pipe, but also by a communication line, and also by a power line.
  • the air conditioner may be connected to the commercial power source 20 (A) or to the generator 10 (B).
  • the switch 30 When the switch 30 is provided, the switch 30 may be connected to any one of the commercial power source 20 and the power source of the generator 10 through a switch operation, and the connected power source may be switched.
  • the air conditioner is supplied with power to another unit through a power line connected when either an indoor unit or an outdoor unit is connected to a power source.
  • the air conditioner will be described with the example that the indoor unit 1 is connected to the outdoor unit 2 and the indoor unit is a wall-mount type or a frame type.
  • the indoor unit may be connected to a plurality of outdoor units. It can be divided into a stand type, wall-hung type, and the like.
  • the outdoor unit and the indoor unit may be integrally formed to form one body.
  • the illustrated figure is an example of an air conditioner and specifies that it is not limited to the form.
  • the indoor unit 1 allows an expansion valve (not shown), an indoor heat exchanger (not shown), and indoor air to flow into the indoor heat exchanger to expand the refrigerant supplied from the connected outdoor unit 2, and to expose the heat-exchanged air to the room.
  • the indoor unit 1 includes a discharge opening (not shown) for discharging the heat-exchanged air, and the discharge opening is provided with wind direction control means (not shown) for opening and closing the discharge opening and controlling the direction of the discharged air.
  • the indoor unit 1 controls the intake air and the discharged air by controlling the rotation speed of the indoor fan, and adjusts the air volume.
  • the indoor unit 1 may further include a human body detecting means for detecting a human body existing in the indoor space.
  • the outdoor unit 2 is operated in the cooling mode or the heating mode according to the request of the connected indoor unit 1 to supply the refrigerant to the indoor unit.
  • At least one compressor for compressing the refrigerant flowing therein to discharge the high-pressure gas refrigerant, and separating the gas refrigerant and the liquid refrigerant from the refrigerant to prevent the unvaporized liquid refrigerant from entering the compressor.
  • Accumulator (not shown), oil separator (not shown) for recovering oil from refrigerant discharged from the compressor, outdoor heat exchanger (not shown) for condensing or evaporating refrigerant by heat exchange with outside air,
  • outdoor fan (not shown) for introducing air to the outdoor heat exchanger and discharging the heat-exchanged air to the outside
  • a four-way valve (not shown) for changing the refrigerant flow path according to the operation mode of the outdoor unit
  • a pressure measurement At least one pressure sensor (not shown), at least one temperature sensor (not shown) for measuring the temperature.
  • the outdoor unit further includes a number of other sensors, valves, subcooling devices, etc., and a description thereof will be omitted below.
  • the remote controller 3 includes input means such as at least one button, a switch, a touch pad, and transmits data on the operation setting of the air conditioner to the indoor unit 1.
  • the remote controller 3 transmits data through a wireless communication method. In some cases, it may be wired through a communication line.
  • the remote controller 3 transmits the input data to the indoor unit and displays the operation information set in the indoor unit.
  • the remote controller 3 may measure and display the room temperature.
  • the remote controller 3 may include a plurality of buttons or switches as input means, and in some cases, a touch input means such as a touch pad. At this time, the remote controller 3 is provided with a key for the operation mode setting and a generator mode key during operation setting of the air conditioner, and when the generator mode key is input, the data is transmitted to the indoor unit 1 so that the indoor unit is set to the generator mode. do.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a control configuration of the air conditioner unit according to the present invention.
  • the air conditioner includes a power supply unit 120, a driving unit 130, a voltage sensing unit 140, a sensing unit 150, a data unit 160, an input unit 170, a display unit 180, And a controller 110 for controlling the overall operation.
  • the control configuration of the air conditioner can be applied to both the indoor and outdoor units jointly.
  • the compressor and the outdoor fan are driven by the driving unit, and the indoor unit is operated by the driving unit.
  • the operating power may be supplied to either an outdoor unit or an indoor unit, converted by the power unit, and then supplied through a power line.
  • the indoor unit may further include a communication unit for receiving data from the remote control (3).
  • the communication unit receives data on an operation setting from the remote controller 3 and applies the data to the controller 110.
  • the communication unit may not only receive data of the remote controller 3 but also transmit data to the remote controller 3 according to a control command of the controller 110.
  • the power supply unit 120 rectifies the power supplied to the air conditioner and supplies operating power to each unit.
  • the power supply unit 120 rectifies and smoothes three-phase AC power to convert it into DC power.
  • the voltage sensing unit 140 measures the voltage supplied from the power supply unit 120 and inputs it to the control unit 110. At this time, the voltage detection unit 140 measures the magnitude of the smoothed DC voltage of the power supply unit 120.
  • the driving unit 130 reconverts the DC power of the power supply unit 120 and supplies the converted power to the compressor motor or the fan motor to operate the compressor and the fan.
  • the driving unit 130 may include a compressor driving unit and an outdoor fan driving unit in the outdoor unit, and an indoor fan driving unit in the indoor unit.
  • the sensing unit 150 includes a plurality of sensors installed inside or outside the air conditioner.
  • the sensing unit 150 includes a sensor for measuring temperature, pressure, voltage, current, and rotational speed, and inputs the measured data to the controller 110.
  • the input unit 170 includes at least one predetermined input means such as a button, a switch, and a touch pad.
  • a predetermined input means such as a button, a switch, and a touch pad.
  • the input unit 170 inputs a predetermined signal to the controller 110 as the input means provided is operated.
  • the controller 110 sets the operation of the air conditioner as the input means is operated, and causes the air conditioner to start or end the operation.
  • the input unit 170 may be provided with a driving mode setting key to input data according to the generator mode setting.
  • the display unit 180 includes display means for outputting numbers, letters, special characters, or images.
  • the display unit 180 outputs an operation setting for the operation mode, temperature, air volume, etc. of the air conditioner, and outputs an operation state of the air conditioner.
  • the display unit 180 displays the current temperature measured by the sensing unit 150.
  • the air conditioner includes a speaker (not shown) or a buzzer (not shown) that outputs a predetermined sound effect or a warning sound in addition to the display unit, and at least one lamp (not shown) which shows various states according to whether light is emitted, color, or flashing state May include).
  • the data unit 160 stores control data for controlling the operation of the air conditioner, data for setting the air conditioner operation, and stores data measured by the sensing unit 150 during operation.
  • the data unit 160 stores not only the operation setting but also data on the operation mode, the power consumption data calculated according to the reference value for the power consumption set in the generator mode, the measured voltage, the setting value for the voltage, and the voltage. Is stored.
  • the controller 110 sets and controls the operation of the air conditioner according to the data input through the remote controller 3 or the input unit 170, and outputs the operation state according to the display unit 180.
  • the control unit 110 controls the transmission and reception of mutual data in the outdoor unit and the indoor period to operate according to the operation setting, and controls the power consumption of the air conditioner not to exceed a predetermined reference value when setting the generator mode according to the operation mode. .
  • the control unit 110 determines the load state of the power supplied in response to the voltage value detected and input from the voltage sensing unit 140.
  • the power supplied is a power source that is connected to an air conditioner and supplies power to the air conditioner, and may be a commercial power source or a generator that is transmitted and supplied from a power plant.
  • the controller 110 determines the load state of the generator in response to the sensed voltage value and controls the operation.
  • the controller 110 determines whether the generator is in a no-load state with respect to the power supplied, that is, the power input from the generator. When the load of the input power is no load, the controller 110 may apply a high voltage to the power supply 120, thereby controlling the operation to generate a load on the input power.
  • the controller 110 applies a control command to the driver 130 by comparing the detected voltage with a set value, and the driver operates the outdoor fan 190 in response to the control command.
  • the controller 110 controls the power consumption calculated according to the voltage not to exceed the reference value, and determines the load state of the power supplied in response to the voltage to control the operation of the air conditioner.
  • the generator mode is a mode in which the air conditioner can be continuously operated even with unstable input power when the power supplied to the air conditioner is low voltage or a large voltage fluctuation or the capacity of the generator is low. For example, if the air conditioner is connected to a small capacity generator, it can be set when the power supplied is low voltage.
  • the controller 110 sets a reference value of power consumption at about 60% to 80% based on the maximum power consumption value of the air conditioner,
  • the power consumption of the harmonic is controlled so as not to exceed the set reference value of power consumption.
  • the reference value may be changed according to the capacity of the air conditioner and the maximum power consumption value.
  • the controller 110 may automatically set the generator mode by automatically recognizing the generator power when connected to the generator according to the characteristics of the input power. For example, it is possible to determine whether a generator is connected based on total harmonic distortion (THD, Total Harmonic Distortion) by analyzing the waveform of the electric shock.
  • TDD Total Harmonic Distortion
  • the controller 110 calculates the amount of power consumed by the air conditioner according to the capacity and load of the air conditioner in response to the voltage input through the voltage detector 140, and calculates the calculated amount of power. Compared to the preset reference value, the power consumption of the air conditioner is controlled so as not to exceed the predetermined reference value.
  • the controller 110 controls the driving unit 130 to decrease the operating frequency of the compressor when the calculated power consumption increases, and increases the operating frequency of the compressor when the power consumption decreases, thereby improving cooling and heating performance. To improve.
  • the controller 110 restricts the compressor from operating above the maximum operating frequency by changing the maximum value of the operating frequency of the compressor, that is, the maximum operable operating frequency.
  • the controller 110 controls the operation frequency of the compressor according to the power consumption as described above, and determines the load state of the power source, that is, the generator power, in response to the measured voltage. To control the load in case of no-load condition.
  • the controller 110 does not exceed the reference value. At, control the operation so that a new load is applied to the power supply.
  • the power supply unit 120 includes a power input unit 121, a rectifier 122, and a DC link unit 123.
  • the power of the commercial power source 20 or the generator 10 is connected to the air conditioner to supply power to the power input unit 121.
  • the rectifier 122 rectifies the input power, and the DC link unit 123 smoothes the rectified power. Accordingly, the input AC power is converted into DC power.
  • the driver 130 includes an inverter 131 for driving the compressor 191.
  • the first and second fan driving unit (not shown) for driving the outdoor fan 192 or the indoor fan 193.
  • the compressor 191, the outdoor fan 192, the indoor fan 193 acts as a load to the power source.
  • the inverter 131 converts the rectified and smoothed DC power of the power supply unit 120 into AC power to supply the motor of the compressor 191 to operate the compressor.
  • the outdoor fan 192 is connected to the driving unit 130 and rotates as the motor is operated by the first fan driving unit.
  • the outdoor fan 192 discharges air heat exchanged in the outdoor heat exchanger 194 to the outside.
  • the indoor fan 193 is rotated as the motor is operated by the second fan driver, and the air heat-exchanged by the indoor heat exchanger 195 is discharged to the room.
  • the voltage sensing unit 140 measures the voltage of the DC link unit 123 and inputs it to the control unit 110 (202).
  • the controller 110 controls the driver 130 in response to the voltage of the DC link unit 123 since the voltage of the DC link unit 123 is changed according to the load state of the power source.
  • the controller 110 automatically recognizes the generator power source 201 or sets the generator mode in response to the data 206 received from the input unit or the remote controller 3.
  • the controller 110 controls the compressor 191 by applying a control command to the inverter 131 of the driver 130 in response to the amount of power calculated according to the voltage (203), thereby reducing power consumption. Limit the increase.
  • the driver 130 changes the operating frequency of the compressor 191 in response to the control command of the controller 110 and allows the compressor to operate at the set operating frequency.
  • the inverter 131 controls the compressor 191 to operate at the initial operating frequency and increases the operating frequency as the load increases during the operation of the air conditioner.
  • the inverter 131 controls the operating frequency of the compressor 191 not to increase by more than a predetermined size according to a control command of the controller 110 even if the load of the air conditioner increases.
  • the controller 110 controls to change the operating frequency of the compressor 191 according to the calculated power amount, and if the amount of power is within a predetermined value range, the controller 110 applies a control command to the drive unit 130 to maintain the operating frequency of the compressor.
  • the controller 110 determines the load state of the power source 10 or 20 in response to the voltage 202 of the DC link unit 123 while controlling the power consumption so as not to exceed the reference value as described above.
  • the compressor 191, the outdoor fan 192, or the indoor fan 193 serving as a load is controlled (204, 205) to adjust the load on the power source.
  • the controller 110 determines that the power source is in a no-load state when the voltage of the DC link unit 123 rises above a set value. To control the driver 130 to generate a load on the power source.
  • the driving unit 130 operates the outdoor fan 192, and the load acts on the generator power due to the outdoor fan operation.
  • the indoor fan 193 may be operated. Therefore, the voltage of the DC link unit 123 is reduced.
  • the controller 110 controls the operating frequency of the compressor 191 according to the load state of the power supply, and controls the operating frequency of the compressor 191 within the range that the power consumption calculated according to the voltage does not exceed the reference value. do.
  • the controller 110 determines that the power supply unit 120 is damaged or the outdoor fan 192 has an abnormality. An error is output through the display unit 180.
  • FIG. 5 is a view referred to for explaining the operation frequency control for controlling the power consumption of the air conditioner according to the present invention.
  • the controller 110 sets a reference value for power consumption based on the maximum power consumption of the air conditioner. For example, in the case of an air conditioner of 1 KW, the controller 110 may set 600 W as the reference value TG1.
  • the control unit 110 compares the set reference value with the calculated amount of power so as not to exceed the reference value 600W. At this time, the controller 110 separately sets the second reference value TG2 so that the amount of power does not exceed the reference value.
  • the reference value hereinafter, referred to as the first reference value TG1
  • the second reference value TG2 may be set to about 500W.
  • the controller 110 may increase the operating frequency of the compressor 191 without any limitation. If the operating frequency of the compressor 191 increases accordingly, the power consumption of the air conditioner also increases (S11).
  • the controller 110 calculates power consumption corresponding to the measured voltage, and applies a control command to the driver 130 to control the compressor 191 when the calculated power consumption reaches the second reference value TG2. At this time, the driving unit 130 restricts the operating frequency of the compressor 191 from increasing further according to the control command of the control unit 110.
  • the driving unit 130 When the power consumption is included in the second area B between the first reference value TG1 and the second reference value TG2, the driving unit 130 maintains the operating frequency of the compressor 191.
  • the control unit 110 when the power consumption is the first reference value (TG1), the control unit 110 to reduce the operating frequency of the compressor 191 to reduce the amount of power consumed (S12). In this case, the controller 110 controls the power consumption so as not to exceed the first reference value TG1. If the controller 110 exceeds the first reference value TG1, the controller 110 controls the operation frequency of the compressor 191 to decrease.
  • the controller 110 changes the maximum value of the operating frequency of the compressor 191, that is, the maximum operable operating frequency of the compressor 191 to limit the compressor 191 from operating above the maximum operating frequency in response to the power consumption. Accordingly, the controller 110 does not exceed the reference value of power consumption of air conditioning.
  • the load state of the input power that is, generator power is changed.
  • the generator may be in a no-load state when no other device is connected to the generator or the other connected devices are also stopped.
  • the controller 110 when the generator mode is set, the load state of the generator corresponding to the magnitude of the voltage of the DC link unit 132 The control of the air conditioner in accordance with the load state is determined.
  • the controller 110 allows a new load to be applied to the generator power.
  • the control unit 110 is a compressor 191, outdoor fan 192, indoor fan 193 Operate at least one of to eliminate the no-load state of the power supply.
  • the compressor 191 or the indoor fan 193 operates in the stopped air conditioner, the user may determine that the operation of the air conditioner is abnormal, so that the load is applied to the generator by operating the outdoor fan 192. To control. In some cases, when no load is removed by the outdoor fan 192, the indoor fan 193 may be additionally operated. However, since the power consumption of the air conditioner is increased by the operation of the outdoor fan 192, the operation of the air conditioner is controlled within a range in which the power consumption does not exceed the reference value according to the generator mode.
  • FIG. 6 is an exemplary view showing a change in power consumption according to the mode setting of the air conditioner according to the present invention.
  • FIG. 6 (a) is a view showing a change in power consumption when the air conditioner is connected to the generator when the general operation
  • Figure 6 (b) is a view showing a change in power consumption when setting the generator mode. .
  • the air conditioner starts operation again after waiting for a predetermined time according to the protection circuit logic. Since the capacity of the generator is still limited, it stops after starting and then restarts. This phenomenon may cause anxiety to the user, cause a breakdown of the generator, and damage the air conditioner.
  • the air conditioner when the air conditioner is connected to a general commercial power source, when the air conditioner starts to operate, the compressor 191 operates according to the operation setting, and power consumption increases as time passes. When the compressor 191 operates at maximum, the air conditioner maintains the maximum power consumption as shown (S1).
  • the present invention is to operate by limiting the power consumption of the air conditioner to 60 to 80% of the maximum power consumption when the generator mode is set on the basis of the maximum power consumption in the general operation of such an air conditioner.
  • FIG. 7 is a graph showing power consumption and operating frequency according to the mode setting of the air conditioner according to the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a change in operating frequency and power consumption of the compressor over time when the generator mode is set when the air conditioner is connected to the generator of 1KWVA.
  • the controller 110 sets a reference value (first reference value) S23 for power consumption.
  • the reference value may be set within a range of about 60 to 80% based on the maximum power consumption of the air conditioner.
  • the controller 110 sets the generator mode in response to the data of the remote controller 3 or the input unit 170.
  • the controller 110 may determine whether power supplied to the air conditioner is generator power or commercial power through a separate sensing means. When the generator power is supplied, the controller 110 may automatically set the generator mode in response to the detection signal of the sensing means.
  • the controller 110 calculates power consumption of the air conditioner in response to the voltage measured during operation, and controls the calculated power consumption so as not to exceed the reference value.
  • the controller 110 controls the operation frequency of the compressor 191 by applying a control command to the driver 130. .
  • the driving unit 130 maintains the current operating frequency of the compressor 191. do.
  • the operating frequency of the compressor 191 is maintained at a constant value, and the power consumption does not exceed the set reference value although some of the value is changed due to a change in the input voltage or the load.
  • the air conditioner can be operated for a long time without stopping the operation, it is possible to maintain a constant cooling and heating capacity.
  • the compressor 191, the outdoor fan 192, and the indoor fan 193 of the compressor 191 are operated even if the operation command is not input. Operate one to act as a load on the generator. However, the new load should be operated within the range that the power consumption of the air conditioner does not exceed the reference value according to the generator mode described above.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a voltage change of the air conditioner in the no-load state according to the present invention.
  • the voltage S61 and the input voltage S62 of the DC link unit 123 change according to the load state of the power supply and the passage of time.
  • the power source When the air conditioner is not operated while the air conditioner is connected to the power source, the power source is in a no-load state when no other connected household appliances are present or do not operate.
  • the air conditioner may be damaged when the input voltage rises rapidly in the no-load state as shown.
  • the voltage of the DC link unit 123 rapidly increases due to the distortion of the input voltage S62 (T1).
  • the voltage of the DC link unit 123 rises rapidly and reaches a maximum voltage at the second time T2. At this time, the maximum voltage is about 520V, and the capacitor of the DC link unit 123 may be overcharged and damaged.
  • the voltage of the DC link unit 123 changes.
  • control unit 110 detects the voltage of the DC link unit 123 through the voltage sensing unit 140, and when the voltage of the DC link unit 123 is greater than or equal to a predetermined value, sends a control command to the driving unit 130. To generate a new load.
  • the driver 130 operates the outdoor fan 192 according to the control command.
  • the driving unit 130 may operate the compressor 191 or the indoor fan 193.
  • the outdoor fan 192 is operated first.
  • the indoor fan 193 may be operated to operate in a blowing mode.
  • the outdoor fan acts as a load to the power supply in the no-load state, the voltage of the DC link unit 123 is prevented from rising rapidly.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a control method of an air conditioner according to the present invention.
  • the air conditioner is particularly connected to a generator to receive power, and the air conditioner is in a driving standby state before a command according to an operation setting or an operation start is input (S310).
  • the air conditioner is set to the generator mode when the power is input from the generator.
  • the controller 110 may set the generator mode in response to the key input of the remote controller 3 or the input unit. In some cases, the controller 110 may automatically recognize the operation mode through the waveform of the input power and set the generator mode.
  • the voltage sensing unit 140 measures the voltage of the DC link unit 123 (S320) and inputs the measured voltage to the controller 110.
  • the controller 110 determines a load state with respect to the generator power in response to the measured voltage. If the measured voltage is greater than the first set value (set value) (S330), the controller 110 determines that the input power is in a no-load state, and otherwise, determines the general load state.
  • set value the first set value
  • the controller 110 determines the load state so that the voltage does not increase any more when a voltage that is acceptable in the capacitor of the DC link unit 123 is applied so that the new load acts on the power supply. To control the operation.
  • the controller 110 determines that the input power (ie, generator power) is in a no-load state according to the voltage, the controller 110 applies a control command to the driver 130, and the driver 130 operates the outdoor fan 190 in response to the control command. (S340).
  • the air conditioner may control only the outdoor fan 192 to operate in a state where the compressor 191 does not operate, and to operate the compressor 191 or the indoor fan 193 in some cases. When only the indoor fan 193 is operated, it is driven in the blowing mode.
  • control unit 110 controls the operation within the range that the power consumption calculated according to the voltage of the DC link unit 123 to be measured does not exceed the reference value for the generator mode.
  • the voltage detector 140 periodically measures the voltage of the DC link unit 123 and inputs the voltage to the controller 110 (S350).
  • the controller 110 counts the time that the outdoor fan 190 has operated, and determines whether the outdoor fan 192 has operated for a predetermined time or more (S360).
  • the controller 110 applies a control command to the driver 130 to stop the operation of the outdoor fan 192 (S380).
  • the controller 110 determines whether the voltage input from the voltage detector 140 is less than the second set value (S370). At this time, the second set value is set lower than the first set value, and is set to a minimum voltage that can maintain the operation of the air conditioner.
  • the controller 110 maintains the operation of the outdoor fan 192 while maintaining the operation of the outdoor fan 192 from the voltage link unit 140.
  • the voltage of 123 is received (S340 to S360).
  • the controller 110 applies a control command to the driver 130 to cause the outdoor fan 192 to stop the operation (S380).
  • the outdoor fan 192 When the outdoor fan 192 operates to reduce the voltage of the DC link unit 123, the state of the generator power source is changed to an overload state, and the air conditioner cannot operate while the voltage of the DC link unit 123 decreases rapidly. Since it may be in a state, even if the outdoor fan 192 does not operate for a predetermined time, the operation is stopped.
  • the outdoor fan 192 is controlled to stop the operation so that the power consumption does not exceed the reference value.
  • the controller 110 may damage the power supply unit 120 or may cause damage to the outdoor fan 192. It is determined that there is an error, and an error is output. In this case, the error may be output through the display unit 180 or as a predetermined warning sound, and the error may be displayed through the remote controller 3 by transmitting error data to the remote controller 3.
  • the controller 110 receives the voltage periodically from the voltage sensing unit 140 and determines that the power is in the no-load state when the voltage becomes higher than the first set value (set value).
  • the outdoor fan 192 is operated again so that the voltage of the DC link unit 123 is reduced, and the outdoor fan 192 is repeatedly controlled to stop again after operating for a predetermined time.
  • the air conditioner measures the voltage of the DC link unit 123 to determine the load state of the generator, which is the input power source, and accordingly the high voltage of the DC link unit 123 to prevent the high voltage from being applied to the air conditioner.
  • the outdoor fan 192 is operated to add a load to decrease the voltage of the DC link unit 123.
  • the outdoor fan 192 operates for a predetermined time, the operation is stopped and the voltage is again. Control to operate according to.
  • FIG. 10 is a graph showing a change in the voltage of the air conditioner according to the present invention.
  • the controller 110 sets the generator mode, receives the voltage of the DC link unit 123 from the voltage sensing unit 140, and compares the voltage with the set value to determine the load state for the input power.
  • the controller 110 applies a control command to the driver 130 to outdoors. Allow the fan 192 to operate.
  • the first setpoint is about 440V.
  • the outdoor fan 192 When the outdoor fan 192 operates (T12), the voltage (S72) of the outdoor fan rises and the input power maintains a constant voltage. Since the operation of the outdoor fan 192 acts as a load to the input power, the voltage S71 of the DC link unit 123 is reduced. In addition, since the outdoor fan 192 acts as a load of a certain size, the voltage of the DC link unit 123 is kept constant while the outdoor fan operates after the predetermined voltage decreases.
  • the driving unit 130 causes the outdoor fan 192 to operate after the set time according to the control command of the control unit 110 to stop the operation (T13). At this time, when the outdoor fan 190 stops operation (T13), the voltage (S72) of the outdoor fan applied to the outdoor fan 192 decreases, and the input power becomes no-load again, so that the DC link unit 123 The voltage S71 rises.
  • the controller 110 applies a control command to the driver 130 to allow the outdoor fan 190 to operate again (T14).
  • the controller 110 determines the load state of the generator, which is the input power, in response to the magnitude of the voltage applied to the DC link unit 123 of the power supply unit 120, and operates the outdoor fan 192 for a predetermined time so that the predetermined load is applied. By being applied to the input power source, the voltage of the DC link unit 123 is prevented from rising.
  • the controller 110 repeats the determination of no load of the input power and the operation control operation of the outdoor fan.
  • the air conditioner determines the load state of the generator to be connected and correspondingly applies a load of a predetermined size to the generator, thereby preventing damage to the product due to unnecessarily high voltage applied to the generator.
  • the power consumption is calculated according to the voltage to be measured. More specifically, the power consumption may be calculated by multiplying the voltage measured by the voltage sensing unit by the current and the power factor.

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Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 연결되는 발전기 전원을 공급받아 정류 및 평활하여 직류전원을 공급하는 전원부, 상기 전원부의 직류전원의 전압을 측정하는 전압감지부, 압축기 및 실외팬의 구동을 제어하는 구동부 및 상기 발전기 전원에 대한 운전 모드를 인식하여 발전기 모드를 설정하고, 상기 전압감지부에 의해 측정되는 상기 전압에 대응하여 상기 발전기 전원의 부하상태를 판단하고, 상기 발전기 전원이 무부하 상태면, 상기 실외팬이 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하여, 공급되는 전원의 부하상태를 판단하여 운전을 제어함으로써, 공급되는 입력전원이 무부하상태인 경우 높은 전압이 유입되는 것을 방지하고 그에 따른 제품의 손상을 방지하여 제품의 신뢰성 및 안정성이 향상되는 효과가 있다.

Description

공기조화기 및 그 제어방법
본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 공기조화기로 공급되는 전원의 부하상태를 감지하여 높은 전압의 유입을 방지하는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.
이러한 공기조화기는 열교환기로 구성된 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성된 실외기로 분리되어 제어되며, 압축기 또는 열교환기로 공급되는 전원을 제어함으로써 동작된다. 또한, 공기조화기는 실외기에 적어도 하나의 실내기가 연결될 수 있으며, 요청되는 운전 상태에 따라, 실내기로 냉매를 공급하여, 냉방 또는 난방모드로 운전된다.
공기조화기는 냉매의 흐름에 따라 냉방운전되거나 난방운전되는데, 냉방운전 시, 실외기의 압축기에서 실외기의 열교환기를 거쳐 고온고압의 액체냉매가 실내기로 공급되면 실내기의 열교환기에서 냉매가 팽창되어 기화되면서 주변공기의 온도가 내려가 실내기 팬이 회전동작함에 따라 실내로 냉기가 토출되고, 난방운전 시 실외기의 압축기에서 고온고압의 기체냉매가 실내기로 공급되면, 실내기의 열교환기에서 고온고압의 기체냉매가 액화되어 방출된 에너지에 의해 따뜻해진 공기가 실내팬의 동작에 따라 실내로 토출된다.
이러한 공기조화기는 압축기의 구동에 의해 냉매가 순환되고, 냉매의 열교환을 통해 냉온의 공기를 토출하는 만큼, 압축기의 안정적인 구동이 중요한 이슈가 될 수 있다.
상용전원이 안정적으로 공급되지 않는 환경에서, 공기조화기는 공급되는 전원의 전압이 낮거나, 발전기 등과 같이 전원의 파형이 불규칙 하여 전압 변동이 큰 전원이 공급되는 경우, 압축기가 동작 하더라도 연속하여 운전하기 어려운 문제점이 있다. 일반적으로 사용되는 발전기의 경우 저용량의 발전기이고 공급되는 전원 또한 전압 변동이 심한 불안정적인 동작전원이다.
특히 압축기가 기동하기 위해서는 높은 기동전류가 요구되나, 공급되는 전원이 저전압이거나, 소용량의 발전기로부터 전원이 공급되는 경우, 압축기가 정상적으로 기동된다 하더라도, 운전과 정지를 반복하게 되어, 연속적인 운전이 불가능할 뿐 아니라, 냉난방 효율도 낮아지는 문제가 있다.
반면, 저전압과 불안정한 전원이 문제인 이러한 발전기가 무부하 상태가 되면, 발전기 여자 현상에 의해 역으로 높은 전압이 공기조화기로 유입되어 공기조화기의 부품이 손상되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 입력전원의 부하상태를 감지하여 무부하상태에서 높은 전압이 유입되더라도 운전을 제어하여 높은 전압으로 인한 부품의 손상을 방지하는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공기조화기는, 연결되는 발전기 전원을 공급받아 정류 및 평활하여 직류전원을 공급하는 전원부, 상기 전원부의 직류전원의 전압을 측정하는 전압감지부, 압축기 및 실외팬의 구동을 제어하는 구동부, 및 상기 발전기 전원에 대한 운전 모드를 인식하여 발전기 모드를 설정하고, 상기 전압감지부에 의해 측정되는 상기 전압에 대응하여 상기 발전기 전원의 부하상태를 판단하고, 상기 발전기 전원이 무부하 상태면, 상기 실외팬이 동작하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 공기조화기의 제어방법은 입력되는 전원에 대한 운전모드를 인식하여 발전기모드를 설정하는 단계, 상기 전원으로부터 전압을 측정하여 발전기 전원에 대한 부하상태를 판단하는 단계, 상기 발전기 전원이 무부하 상태인 경우, 상기 발전기 전원에 대해 부하로 작용하는 실외팬을 동작시키는 단계, 및 상기 실외팬이 설정시간 동작하면, 동작을 정지하는 단계를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어방법은, 공급되는 전원의 부하상태를 판단하여 운전을 제어함으로써, 간단한 운전제어만으로도 공급되는 입력전원이 무부하상태인 경우 높은 전압이 유입되는 것을 방지하고 그에 따른 제품의 손상을 방지하여 제품의 신뢰성 및 안정성이 향상되는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 공기조화기 및 공급되는 전원이 도시된 도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 공기조화기 유닛의 제어구성이 도시된 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 공기조화기의 동작제어에 따른 구성이 도시된 블록도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 공기조화기의 소비전력 제어를 위한 운전주파수 제어를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 공기조화기의 모드 설정에 따른 소비전력의 변화가 도시된 예시도이다.
도 7 은 본 발명에 따른 공기조화기의 모드 설정에 따른 소비전력 및 운전주파수가 도시된 그래프이다.
도 8 는 본 발명에 따른 무부하 상태에서의 공기조화기의 전압변화가 도시된 도이다.
도 9 는 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 10 은 본 발명에 따른 공기조화기의 전압의 변화가 도시된 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도이다. 도 1을 참조하면, 공기조화기는 실내기(1)와 실외기(2)를 포함한다. 또한, 실내기(1)로 제어명령을 입력하는 리모컨(3)을 포함한다.
또한, 공기조화기가 설치되는 실내에는 공기조화기 이외에도 다른 가전기기가 구비된다. 예를 들어 가정집의 경우 세탁기, 전등, 냉장고, 텔레비전. 선풍기와 같은 가전기기가 구비되어 공급되는 전원으로 동작한다.
이때 가전기기와 공기조화기는 발전소(21,22,23)로부터 생성되어 전달되는 전원, 즉 상용전원(20)과 발전기(10)로부터 생성되어 공급되는 전원 중 어느 하나를 공급받아 동작한다.
또한, 복수의 가전기기가 구비되어 전원에 연결되는 경우, 특히 복수의 가전기기가 발전기(10)에 연결되는 경우, 소정 가전기기를 선택하여 일부 가전기기로 전원이 공급되도록 할 수 있도록 하는 스위치(30)가 더 구비될 수 있다. 이때 발전기의 용량은 제한적이므로 연결되는 부하, 즉 가전기기의 수가 복수인 경우 모든 가전기기로 전원을 공급할 수 없으므로 전원을 공급할 대상을 스위칭하도록 구성된다. 경우에 따라 스위치(30)는 부하를 선택할 뿐 아니라, 공급되는 상용전원와 발전기전원 중 어느 하나를 선택하여 가전기기로 공급할 수 있다.
이때 발전기는 그 용량에 따라 연결할 수 있는 가전기기의 종류 또는 가전기기의 수가 변경된다. 예를 들어 일반 가정용 발전기는 소용량으로, 약 600wh 내지 1Kwh 가 사용된다. 발전기는 공기조화기가 연결되거나 복수의 가전기기가 동시에 연결되어 동작하는 경우 발전기가 과부하가 걸릴 수 있다.
그에 따라 공기조화기는 발전기(10)에 연결되는 경우 발전기로부터 공급되는 전원의 전압에 대응하여 소비전력을 감소시켜 발전기에 대한 부하를 감소시킨다. 이때, 공기조화기는 운전모드를 발전기모드로 설정하여, 연산되는 소비전력에 따라 공기조화기의 운전을 제어하게 된다. 발전기 모드는 입력되는 전원으로부터 발전기 전원을 인식하여 자동으로 설정하거나, 리모컨(3) 또는 입력수단을 통해 입력되는 데이터에 대응하여 설정될 수 있다.
또한, 공기조화기는 발전기모드로 운전하여 소비전력에 따른 운전을 제어하면서, 발전기로부터 입력되는 전원의 전압에 대응하여 발전기의 과부하 여부를 판단함으로써, 운전을 제어한다. 즉 공기조화기는 설정된 소비전력의 범위 내에서, 발전기의 과부하 여부에 따라 운전을 제어한다.
도 2 는 본 발명에 따른 공기조화기 및 공급되는 전원이 도시된 도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 공기조화기는 실내로 공기를 토출하는 실내기(1)와 냉매를 공급하는 실외기(2)로 구성되고, 실내기(1)로 제어명령을 전송하는 리모컨(3)이 구비된다. 이때 실내기와 실외기는 냉매배관으로 연결될 뿐 아니라, 통신선으로 연결되고, 또한 전원선으로 연결된다.
공기조화기는 상용전원(20)에 연결되거나(A) 또는 발전기(10)에 연결될 수 있다(B). 스위치(30)가 구비되는 경우, 스위치 조작을 통해 상용전원(20)과 발전기(10)의 전원 중 어느 하나에 연결할 수 있고, 연결되는 전원을 스위칭할 수 있다. 공기조화기는 실내기 또는 실외기 중 어느 하나가 전원에 연결되면 연결된 전원선을 통해 다른 유닛으로 전원이 공급된다.
이때 공기조화기는 실외기(2)에 실내기(1)가 한대 연결되고 실내기가 벽걸이형 또는 액자형인 것을 예로 하여 설명하나, 실내기는 실외기에 복수로 연결될 수 있고, 공기조화기는 그 형태에 따라 천장형, 스탠드형, 벽걸이형 등으로 구분될 수 있다. 또한, 실외기와 실내기가 결합되어 하나의 바디를 형성하는 일체형으로 구비될 수 있다. 도시된 도는 공기조화기의 일 예로, 그 형태에 한정되지 않음을 명시한다.
실내기(1)는 연결된 실외기(2)로부터 공급되는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(미도시), 실내 열교환기(미도시), 실내공기가 실내 열교환기로 유입되도록 하고, 열교환된 공기가 실내로 노출되도록 하는 실내팬(미도시), 다수의 센서(미도시), 실내기의 동작을 제어하는 제어수단(미도시)을 포함한다. 실내기(1)는 열교환된 공기를 토출하는 토출구(미도시)를 포함하고, 토출구에는 토출구를 여닫고, 토출되는 공기의 방향을 제어하는 풍향조절수단(미도시)이 구비된다. 실내기(1)는 실내팬의 회전속도를 제어함으로써 흡입되는 공기 및 토출되는 공기를 제어하며, 풍량을 조절한다. 또한, 실내기(1)는 실내 공간에 존재하는 인체를 감지하는 인체감지수단을 더 포함할 수 있다.
실외기(2)는 연결된 실내기(1)의 요구에 따라 냉방모드 또는 난방모드로 동작되어 실내기로 냉매를 공급한다.
실외기(2)는 유입되는 냉매를 압축하여 고압의 기체 냉매를 토출하는 적어도 하나의 압축기(미도시), 냉매로부터 기체 냉매와 액체 냉매를 분리하여 기화되지 않은 액체냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하는 어큐뮬레이터(미도시), 압축기에서 토출된 냉매 중 오일을 회수하는 오일분리기(미도시), 외기와의 열교환에 의하여 냉매를 응축하거나 증발되도록 하는 실외 열교환기(미도시), 실외 열교환기의 열교환을 보다 원활하게 하기 위하여 실외 열교환기로 공기를 유입하고 열교환된 공기를 외부로 토출하는 실외팬(미도시), 실외기의 운전모드에 따라 냉매의 유로를 변경하는 사방밸브(미도시), 압력을 측정하는 적어도 하나의 압력센서(미도시), 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도센서(미도시)를 포함한다. 실외기는 그 외 다수의 센서, 밸브, 과냉각 장치 등을 더 포함하나, 그에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.
리모컨(3)은 적어도 하나의 버튼, 스위치, 터치패드 등의 입력수단을 포함하여 실내기(1)로 공기조화기의 운전설정에 대한 데이터를 전송한다. 이때 리모컨(3)은 무선통신방식을 통해 데이터를 전송한다. 경우에 따라 통신선을 통해 유선 연결될 수 있다.
리모컨(3)은 입력수단이 조작됨에 따라, 입력되는 데이터를 실내기로 전송하고, 실내기에 설정된 운전정보를 표시한다. 또한, 리모컨(3)은 실내온도를 측정하여 표시할 수 있다.
리모컨(3)은 입력수단으로써 복수의 버튼 또는 스위치가 구비되고 경우에 따라 터치패드와 같은 터치 입력수단이 구비될 수 있다. 이때 리모컨(3)은 공기조화기의 운전설정 중 운전모드 설정에 대한 키, 발전기모드키가 구비되어 발전기 모드키 입력 시, 그에 따른 데이터를 실내기(1)로 전송하여 실내기가 발전기 모드로 설정되도록 한다.
도 3 은 본 발명에 따른 공기조화기 유닛의 제어구성이 도시된 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 공기조화기는 전원부(120), 구동부(130), 전압감지부(140), 감지부(150), 데이터부(160), 입력부(170), 표시부(180), 그리고 동작전반을 제어하는 제어부(110)를 포함한다.
이러한 공기조화기의 제어구성은 실내기와 실외기에 모두 공동으로 적용될 수 있다. 단, 실외기의 경우 구동부에 의해 압축기와 실외팬이 구동하고, 실내기는 구동부에 의해 실내팬이 동작한다. 경우에 따라 동작전원은 실외기 또는 실내기 중 어느 하나로 공급되어 전원부에서 변환된 후, 전원선을 통해 공급될 수 있다. 또한, 실내기는 리모컨(3)으로부터 데이터를 수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
통신부는 리모컨(3)으로부터 운전설정에 대한 데이터를 수신하여 제어부(110)로 인가한다. 이때 리모컨(3)의 종류 또는 통신방식에 따라, 통신부는 리모컨(3)의 데이터를 수신할 뿐 아니라, 제어부(110)의 제어명령에 따라 데이터를 리모컨(3)으로 전송할 수 있다.
전원부(120)는 공기조화기로 공급되는 전원을 정류하여 각 부로 동작전원을 공급한다. 전원부(120)는 3상의 교류전원을 정류하고 평활하여 직류전원으로 변환한다.
전압감지부(140)는 전원부(120)로부터 공급되는 전압을 측정하여 제어부(110)로 입력한다. 이때 전압감지부(140)는 전원부(120)의 평활된 직류전압의 크기를 측정한다.
구동부(130)는 전원부(120)의 직류전원을 재 변환하여 압축기 모터 또는 팬 모터로 공급하여 압축기와 팬이 동작하도록 한다. 구동부(130)는 실외기에 압축기 구동부, 실외팬구동부가 각각 구비될 수 있고, 또한, 실내기에 실내팬구동부가 각각 구비될 수 있다.
감지부(150)는 공기조화기의 내부 또는 외부에 설치되는 복수의 센서를 포함한다. 감지부(150)는 온도, 압력, 전압, 전류, 회전속도를 측정하는 센서로 구성되며, 측정되는 데이터를 제어부(110)로 입력한다.
입력부(170)는 버튼, 스위치, 터치패드와 같은 소정의 입력수단을 적어도 하나 포함한다. 입력부(170)가 후술하는 표시부(180)의 표시수단과 상호 레이어 구조를 이룰 경우, 이를 터치스크린(touch screen)이라 부를 수 있다.
입력부(170)는 구비되는 입력수단이 조작됨에 따라 소정의 신호를 제어부(110)로 입력한다. 제어부(110)는 입력부(170)는 입력수단이 조작됨에 따라 공기조화기의 운전을 설정하고, 공기조화기가 운전을 시작하거나 종료하도록 한다. 경우에 따라 입력부(170)는 운전모드 설정키가 구비되어, 발전기모드 설정에 따른 데이터를 입력할 수 있다.
표시부(180)는 숫자, 문자, 특수문자 또는 이미지를 출력하는 표시수단을 포함한다. 표시부(180)는 공기조화기의 운전모드, 온도, 풍량 등에 대한 운전설정을 출력하고, 공기조화기의 운전상태를 출력한다. 또한, 표시부(180)는 감지부(150)를 통해 측정되는 현재온도를 표시한다.
또한, 공기조화기는 표시부 외에 소정의 효과음 또는 경고음을 출력하는 스피커(미도시) 또는 버저(미도시)를 포함하고, 각종 상태 상태를 발광여부, 색상, 점멸상태에 따라 나타내는 적어도 하나의 램프(미도시)를 포함할 수 있다.
데이터부(160)에는 공기조화기의 운전을 제어하기 위한 제어데이터, 공기조화기 운전설정을 위한 데이터가 저장되고, 운전 중 감지부(150)를 통해 측정되는 데이터가 저장된다. 또한, 데이터부(160)에는 운전설정뿐 아니라, 운전모드에 대한 데이터를 저장, 발전기 모드시 설정되는 소비전력에 대한 기준값, 측정되는 전압, 전압에 대한 설정값, 전압에 따라 연산되는 소비전력 데이터가 저장된다.
제어부(110)는 리모컨(3) 또는 입력부(170)를 통해 입력되는 데이터에 따라 공기조화기가 동작하도록 운전을 설정하고 제어하며, 그에 따른 동작상태가 표시부(180)을 통해 출력되도록 한다. 제어부(110)는 실외기 및 실내기간에 상호 데이터의 송수신을 제어하여 운전설정에 따라 동작하도록 하며, 운전모드에 따라, 발전기모드 설정 시 공기조화기의 소비전력이 소정의 기준값을 초과하지 않도록 제어한다.
제어부(110)는 전압감지부(140)로부터 감지되어 입력되는 전압값에 대응하여 공급되는 전원의 부하 상태를 판단한다. 이때 공급되는 전원이란, 공기조화기가 연결되어 공기조화기로 전원을 공급하는 전원으로, 발전소로부터 송전되어 공급되는 상용전원 또는 발전기가 될 수 있다. 공기조화기가 발전기에 연결되는 경우, 제어부(110)는 감지되는 전압값에 대응하여 발전기의 부하 상태를 판단하여 운전을 제어한다.
특히 제어부(110)는 공급되는 전원, 즉 발전기로부터 입력되는 전원에 대하여, 발전기가 무부하 상태인지 여부를 판단한다. 제어부(110)는 입력전원의 부하가 무부하인 경우 전원부(120)로 높은 전압이 인가될 수 있으므로, 운전을 제어하여 입력전원에 대해 부하를 발생시킨다.
제어부(110)는 감지되는 전압을 설정값과 비교하여 구동부(130)로 제어명령을 인가하고, 구동부는 제어명령에 대응하여 실외팬(190)을 동작시킨다.
제어부(110)는 발전기모드가 설정되면, 전압에 따라 연산되는 소비전력이 기준값을 초과하지 않도록 제어하는 동시에, 전압에 대응하여 공급되는 전원의 부하 상태를 판단하여 공기조화기의 운전을 제어한다.
발전기모드란, 공기조화기로 공급되는 전원이 저전압이거나 전압변동이 큰 경우 또는 발전기의 용량이 저용량인 경우, 불안정한 입력전원으로도 공기조화기가 연속하여 운전 가능하도록 설정되는 모드이다. 예를 들어 공기조화기가 소용량의 발전기에 연결되는 경우, 공급되는 전원이 저전압인 경우 설정할 수 있다.
제어부(110)는 리모컨(3) 또는 입력부(170)를 통해 발전기모드가 설정되는 경우, 공기조화기의 최대 소비전력값을 기준으로 약 60% 내지 80% 에서 소비전력의 기준값을 설정하고, 공기조화기의 소비전력이 설정된, 소비전력의 기준값을 초과하지 않도록 제어한다. 이때 기준값은 공기조화기의 용량, 최대 소비전력값에 따라 변경될 수 있다.
또한, 제어부(110)는 입력되는 전원의 특성에 따라, 발전기에 연결된 경우 발전기 전원을 자동으로 인식하여 발전기 모드를 설정할 수 있다. 예를 들어 전웝의 파형을 분석하여 전고조파왜률(THD, Total Harmonic Distortion)에 따라 발전기 연결 여부를 판단할 수 있다.
제어부(110)는 발전기모드가 설정되면, 전압감지부(140)를 통해 입력되는 전압에 대응하여 공기조화기의 용량, 부하 정도에 따라 공기조화기에서 소비되는 전력량을 연산하고, 연산된 전력량을 기 설정된 기준값과 비교하여 공기조화기의 소비전력이 소정의 기준값을 초과하지 않도록 제어한다.
제어부(110)는 연산된 소비전력이 상승하면, 압축기의 운전주파수가 감소하도록 구동부(130)를 제어하여 소비전력의 상승을 제한하고, 소비전력이 감소하면 압축기의 운전주파수를 증가시켜 냉난방성능이 향상되도록 한다.
제어부(110)는 압축기의 운전주파수의 최대값, 즉 운전 가능한 최대 운전주파수를 변경하여 압축기가 최대 운전주파수 이상으로 운전하지 못하도록 제한한다.
제어부(110)는 발전기모드가 설정됨에 따라, 앞서 설명한 바와 같이 소비전력에 따른 압축기의 운전주파수를 제어하는 동시에, 측정되는 전압에 대응하여 전원, 즉 발전기 전원의 부하상태를 판단하여 압축기의 운전주파수를 제어하여 전원이 무부하 상태인 경우, 부하가 작용하도록 한다.
이때, 전원이 무부하인 경우, 팬을 구동하여 새로운 부하가 전원에 작용하도록 하므로, 제어부(110)는 팬 구동에 따른 소비전력이 상승하더라도, 전압에 따라 연산되는 소비전력이 기준값을 넘지 않는 범위 내에서, 전원에 새로운 부하가 작용하도록 운전을 제어한다.
도 4 는 본 발명의 공기조화기의 동작제어에 따른 구성이 도시된 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전원부(120)는 전원입력부(121), 정류부(122), 그리고 DC링크부(123)로 구성된다.
상용전원(20) 또는 발전기(10)의 전원이 공기조화기에 연결되어 전원입력부(121)로 전원이 공급된다. 정류부(122)는 입력된 전원을 정류하고, DC링크부(123)는 정류된 전원을 평활 한다. 그에 따라 입력된 교류전원은 직류전원으로 변환된다.
구동부(130)는 압축기(191)를 구동하기 위한 인버터(131)를 포함한다. 또한, 실외팬(192) 또는 실내팬(193)를 구동시키기 위한 제1,2 팬구동부(미도시) 를 포함한다. 이때 압축기(191), 실외팬(192), 실내팬(193)은 전원에 대하여 부하로써 작용한다.
인버터(131)는 전원부(120)의 정류 및 평활된 직류전원을 교류전원으로 변환하여 압축기(191)의 모터로 공급함으로써 압축기가 동작하도록 한다.
또한, 실외팬(192)은 구동부(130)에 연결되어 제 1 팬구동부에 의해 모터가 동작함에 따라 회전동작한다. 실외팬(192)는 실외열교환기(194)에서 열교환된 공기를 외부로 배출시킨다. 또한, 실내팬(193)은 제 2 팬구동부에 의해 모터가 동작함에 따라 회전동작하고, 실내열교환기(195)에서 열교환된 공기가 실내로 토출되도록 한다.
전압감지부(140)는 DC링크부(123)의 전압을 측정하여 제어부(110)로 입력한다(202).
제어부(110)는, DC링크부(123)의 전압이 전원의 부하상태에 따라 변동되므로, DC링크부(123)의 전압에 대응하여 구동부(130)를 제어한다.
제어부(110)는 발전기 전원을 자동인식하거나(201), 또는 입력부나 리모컨(3)으로부터 수신되는 데이터(206)에 대응하여 발전기 모드를 설정한다.
또한, 제어부(110)는 발전기모드 설정 시, 전압에 따라 연산되는 전력량에 대응하여 구동부(130)의 인버터(131)로 제어명령을 인가하여(203) 압축기(191)를 제어함으로써, 소비전력의 증가를 제한한다. 구동부(130)는 제어부(110)의 제어명령에 대응하여 압축기(191)의 운전주파수를 변경하고 압축기가 설정된 운전주파수로 동작하도록 한다.
이때, 인버터(131)는 공기조화기 운전 시, 압축기(191)가 초기운전 주파수로 동작하도록 하고, 부하가 증가함에 따라 운전주파수가 상승하도록 제어한다. 발전기모드 설정 시, 인버터(131)는 공기조화기의 부하가 증가하더라도, 제어부(110)의 제어명령에 따라, 압축기(191)의 운전주파수가 소정 크기 이상 증가하지 않도록 제어한다. 제어부(110)는 연산되는 전력량에 따라 압축기(191)의 운전주파수를 변경하도록 제어하고, 전력량이 일정값 범위 내에 포함되면 압축기의 운전주파수가 유지되도록 제어명령을 구동부(130)로 인가한다.
또한, 제어부(110)는 상기와 같이 소비전력이 기준값을 초과하지 않도록 제어하면서, DC링크부(123)의 전압(202)에 대응하여 전원(10 또는 20)의 부하상태를 판단하여, 전원에 대해 부하로 작용하는 압축기(191), 실외팬(192) 또는 실내팬(193)을 제어하여(204)(205), 전원에 대한 부하를 조절한다.
제어부(110)는, DC링크부(123)의 전압(202)이 전원의 부하상태에 따라 변동되므로, DC링크부(123)의 전압이 설정값 이상으로 상승하는 경우 전원이 무부하 상태인 것으로 판단하여 전원에 대한 부하가 발생하도록 구동부(130)를 제어한다.
그에 따라 구동부(130)는 실외팬(192)을 동작시키고, 실외팬 동작으로 인하여 발전기 전원에 부하가 작용하게 된다. 경우에 따라 실내팬(193)을 동작 시킬 수 있다. 따라서 DC링크부(123)의 전압은 감소하게 된다.
이때, 제어부(110)는 전원의 부하상태에 따라 압축기(191)의 운전주파수를 제어하는데 있어서, 전압에 따라 연산되는 소비전력이 기준값을 초과하지 않는 범위 내에서 압축기(191)의 운전주파수를 제어한다.
또한, 제어부(110)는 실외팬(192)을 동작 시킨 후에도 DC링크부(123)의 전압이 감소하지 않는 경우, 전원부(120)가 손상되거나 또는 실외팬(192)에 이상이 있는 것으로 판단하여 표시부(180)를 통해 에러가 출력되도록 한다.
도 5 는 본 발명에 따른 공기조화기의 소비전력 제어를 위한 운전주파수 제어를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 5를 참조하면, 제어부(110)는 발전기모드 설정 시, 공기조화기의 최대 소비전력을 기준으로 소비전력에 대한 기준값을 설정한다. 예를 들어 1KW의 공기조화기인 경우 제어부(110)는 600W를 기준값(TG1)으로 설정할 수 있다.
제어부(110)는 설정된 기준값을, 연산되는 전력량과 비교하여 전력량이 기준값인 600W를 넘지 않도록 제어한다. 이때 제어부(110)는 전력량이 기준값을 넘지 않도록 제 2 기준값(TG2)을 별도로 설정한다. 앞서 설명한 기준값(이하 제 1 기준값(TG1))이 600W인 경우 제 2 기준값(TG2)은 약 500W로 설정할 수 있다.
연산되는 소비전력이 제 2 기준값(TG2) 이하인 제 1 영역(A)에 포함되는 경우 제어부(110)는 별도의 제한 없이 압축기(191)의 운전주파수가 증가하도록 한다. 압축기(191)의 운전주파수가 증가하면 그에 따라 공기조화기의 소비전력 또한 증가한다(S11).
제어부(110)는 측정되는 전압에 대응하여 소비전력을 연산하고, 연산된 소비전력이 제 2 기준값(TG2)에 도달하면 압축기(191)가 제어되도록 제어명령을 구동부(130)로 인가한다. 이때 구동부(130)는 제어부(110)의 제어명령에 따라 압축기(191)의 운전주파수가 더 이상 증가하지 않도록 제한한다.
소비전력이 제 1 기준값(TG1)과 제 2 기준값(TG2) 사이의 제 2 영역(B)에 포함되는 경우 구동부(130)는 압축기(191)의 운전주파수가 유지되도록 한다.
한편, 소비전력이 제 1 기준값(TG1)인 경우, 제어부(110)는 압축기(191)의 운전주파수가 감소하도록 하여 소비되는 전력량이 감소하도록 한다(S12). 이때 제어부(110)는 소비전력이 제 1 기준값(TG1)을 초과하지 않도록 제어하되, 만약 제 1 기준값(TG1)을 초과하는 경우 압축기(191)의 운전주파수가 감소하도록 제어한다.
압축기(191)의 운전주파수를 감소시켜 소비전력을 감소시키는 경우, 냉난방능력 또한 감소하므로, 제어부(110)는 소비전력이 제 1 영역(A)에 속하는 경우 압축기(191)의 운전주파수가 다시 증가하도록 제어할 수 있다.
이때 제어부(110)는 소비전력에 대응하여, 압축기(191)의 운전주파수의 최대값, 즉 운전 가능한 최대 운전주파수를 변경하여 압축기(191)가 최대 운전주파수 이상으로 운전하지 못하도록 제한한다. 그에 따라 제어부(110)는 공기조화의 소비전력이 기준값을 초과하지 않도록 한다.
한편, 압축기(191)의 운전주파수가 감소하는 경우 입력 전원, 즉 발전기 전원의 부하 상태가 변경된다. 압축기(191)가 정지하고 공기조화기가 운전을 정지하는 경우, 발전기에 공기조화기 이외에 다른 기기가 연결되지 않거나 또는 연결된 다른 기기 또한 모두 정지한 경우 발전기는 무부하 상태가 될 수 있다.
발전기가 무부하 상태가 되는 경우, 앞서 설명한 바와 같이 전원부(120)로 과전압이 인가되게 되므로, 제어부(110)는 발전기 모드 설정 시, DC링크부(132)의 전압의 크기에 대응하여 발전기의 부하상태를 판단하여, 부하 상태에 따라 공기조화기의 운전을 제어한다.
제어부(110)는 입력되는 전원이 무부하 상태인 것으로 판단되면, 발전기 전원에 새로운 부하가 적용되도록 한다. 이때 압축기(191), 실외팬(192), 실내팬(193)의 동작은 발전기에 대해 부하로써 작용하게 되므로, 제어부(110)는 압축기(191), 실외팬(192), 실내팬(193) 중 적어도 하나를 동작시켜 전원의 무부하 상태를 해소한다. 이때 운전 정지된 공기조화기에서 압축기(191) 또는 실내팬(193)이 동작하게 되면, 사용자가 공기조화기의 동작이상으로 판단할 수 있으므로 실외팬(192)을 동작시켜 발전기에 부하가 작용하도록 제어한다. 경우에 따라 실외팬(192)으로 무부하가 해소되지 않는 경우 실내팬(193)을 추가로 동작시킬 수 있다. 단, 실외팬(192)의 작동으로 공기조화기의 소비전력이 증가하게 되므로, 소비전력이 발전기 모드에 따른 기준값을 초과하지 않는 범위 내에서 공기조화기의 운전을 제어한다.
도 6 은 본 발명에 따른 공기조화기의 모드 설정에 따른 소비전력의 변화가 도시된 예시도이다.
도 6의 (a)는 공기조화기가 발전기에 연결되어 일반운전하는 경우의 소비전력의 변화가 도시된 도이고, 도 6의 (b)는 발전기 모드 설정 시의 소비전력의 변화가 도시된 도이다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 발전기에 연결된 공기조화기가 운전을 시작하면, 발전기의 용량에 한계가 있으므로, 공기조화기의 소비전력이 증가함에 따라 발전기에 과부하가 걸려 보호회로가 동작함으로써 공기조화기는 동작을 정지하게 된다.
공기조화기는 보호회로 로직에 따라 소정시간 대기 후 다시 운전을 시작하는데, 발전기의 용량은 여전히 제한되어 있으므로 기동후 정지, 및 재 기동을 반복하게 된다. 이러한 현상은 사용자를 불안하게 하고, 발전기의 고장의 원인이 될 수 있으며 공기조화기 또한 손상될 우려가 있다.
한편, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 발전기에 연결된 공기조화기에서 발전기모드가 설정되는 경우, 제어부(110)는 운전 시작 시 압축기(191)의 운전주파수를 제어하여 소비전력을 제한하게 되므로, 공기조화기의 소비전력은 설정된 기준값에 따라 일정값 증가한 후 최대소비전력의 약 60% 로 유지된다(S2).
이때 공기조화기가 일반적인 상용전원에 연결된 경우, 공기조화기가 운전을 시작하면, 운전 설정에 따라 압축기(191)가 동작하고 시간이 경과함에 따라 소비전력이 증가한다. 압축기(191)가 최대로 운전하게 되면, 도시된 바와 같이 공기조화기는 최대 소비전력을 유지하게 된다(S1).
본 발명은 이러한 공기조화기의 일반적인 운전상황에서의 최대소비전력을 기준으로 발전기모드 설정 시, 공기조화기의 소비전력을 최대소비전력의 60 내지 80 %로 제한하여 운전되도록 한다.
도 7 은 본 발명에 따른 공기조화기의 모드 설정에 따른 소비전력 및 운전주파수가 도시된 그래프이다. 도 7은 1KWVA의 발전기에 공기조화기가 단독 연결되어 운전하는 경우, 발전기 모드 설정시, 시간 경과에 따른 압축기의 운전주파수와 소비전력의 변화를 도시한 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 공기조화기가 발전기에 연결되어 운전을 시작하면, 압축기(191)의 운전주파수(S21)가 상승한다. 그에 따라 공기조화기의 소비전력(S22) 또한 증가한다.
제어부(110)는 발전기모드가 설정됨에 따라 소비전력에 대한 기준값(제 1 기준값)(S23)을 설정한다. 이때 기준값은 공기조화기의 최대소비전력을 기준으로 약 60 내지 80% 범위 내에서 설정될 수 있다.
이때 제어부(110)는 리모컨(3) 또는 입력부(170)의 데이터에 대응하여 발전기 모드를 설정한다. 경우에 따라 제어부(110)는 별도의 감지수단을 통해 공기조화기로 공급되는 전원이 발전기 전원인지 상용전원인지 여부를 판단할 수 있다. 발전기 전원이 공급되는 경우 제어부(110)는 감지수단의 감지신호에 대응하여 발전기 모드를 자동으로 설정할 수 있다.
제어부(110)는 운전중 측정되는 전압에 대응하여 공기조화기의 소비전력을 연산하고 그에 대응하여, 연산된 소비전력이 기준값을 초과하지 않도록 제어한다.
앞서 설명한 바와 같이 제어부(110)는 기준값보다 낮은 제 2 기준값을 설정하여 연산된 소비전력이 제 2 기준값을 초과하면, 구동부(130)로 제어명령을 인가하여 압축기(191)의 운전주파수를 제어한다.
소비전력이 제 2 기준값 이상이고, 기준값(S23)(제 1 기준값) 미만인 경우, 앞서 설명한 도 5에서 제 2 영역(B)에 속하므로, 구동부(130)는 현재 압축기(191)의 운전주파수를 유지한다.
그에 따라 압축기(191)의 운전주파수는 일정값으로 유지되고, 소비전력은 입력전압 또는 부하의 변동으로 인하여 일부 그 값이 변동되기는 하나, 설정된 기준값을 초과하지 않게 된다.
따라서, 공기조화기는 운전 정지 없이 장시간 운전이 가능하게 되고, 일정 냉난방능력을 유지할 수 있게 된다.
한편, 공기조화기가 운전을 정지하고 대기 상태에서, 발전기가 무부하 상태가 되면 공기조화기로 과전압이 인가되므로, 운전 명령이 입력되지 않더라도 압축기(191), 실외팬(192), 실내팬(193) 중 하나를 동작시켜 발전기에 부하로써 작용하도록 한다. 단, 공기조화기의 소비전력이 앞서 설명한 발전기모드에 따른 기준값을 초과하지 않는 범위내에서 새로운 부하가 작용하도록 한다.
도 8 은 본 발명에 따른 무부하 상태에서의 공기조화기의 전압변화가 도시된 도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 전원의 부하상태 및 시간의 경과에 따라 DC링크부(123)의 전압(S61)과 입력전압(S62)이 변화한다.
전원에 공기조화기가 연결된 상태에서, 공기조화기가 운전하지 않는 경우, 연결된 다른 가전기기가 존재하지 않거나 동작하지 않는 경우, 전원은 무부하 상태가 된다.
특히 발전기의 경우 공급되는 전압이 일정하지 않고 변동이 크고 왜곡이 많으므로, 도시된 바와 같이 무부하 상태에서 입력전압이 급격하게 상승하게 되면 공기조화기가 손상되는 경우가 발생한다.
공기조화기는 전원이 무부하 상태인 경우, 입력전압(S62)의 왜곡으로 DC링크부(123)의 전압이 급격하게 상승하게 된다(T1). DC링크부(123)의 전압이 급격하게 상승하고, 제 2 시간(T2)에 최대전압이 된다. 이때 최대전압은 약 520V 로 DC링크부(123)의 커패시터가 과충전되어 손상될 수 있다.
이때, 전압이 상승한 상태에서 실외팬(192)이 작동하고(T3), 또는 압축기(191)가 구동(T4)(S63)하는 경우, 상승했던 DC링크부(123)의 전압은 하강하게 되고 압축기(191)의 운전상태(S63)에 따라 입력전압과 DC링크부의 전압이 변화한다.
공기조화기로 전원을 공급하는 발전기에 실외팬(192)과 압축기(191)가 부하로 작용하게 됨에 따라 DC링크부(123)의 전압이 변화하게 된다.
그에 따라 제어부(110)는 전압감지부(140)를 통해 DC링크부(123)의 전압을 감지하고, DC링크부(123)의 전압이 소정 설정값 이상이 되면 구동부(130)로 제어명령을 인가하여 새로운 부하가 발생하도록 한다.
구동부(130)는 제어명령에 따라 실외팬(192)을 동작시킨다. 이때 구동부(130)는 압축기 (191) 또는 실내팬(193)을 동작시킬 수도 있다. 다만 별도의 운전명령이 입력되지 않는 상태에서 동작하므로 실외팬(192)이 우선 동작되도록 한다. 경우에 따라 실내팬(193)을 동작시켜 송풍모드로 운전되도록 할 수 있다.
그에 따라 무부하 상태인 전원에 실외팬이 부하로써 작용하므로, DC링크부(123)의 전압이 급격하게 상승하는 것을 방지하게 된다.
도 9 는 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 공기조화기가 특히 발전기에 연결되어 전원을 공급받고, 공기조화기는 운전설정 또는 운전개시에 따른 명령이 입력되기 전, 운전대기 상태가 된다(S310).
이때 공기조화기는 발전기로부터 전원이 입력되는 경우 발전기 모드가 설정된다. 제어부(110)는 리모컨(3) 또는 입력부의 키입력에 대응하여 발전기모드를 설정할 수 있다. 경우에 따라 제어부(110)는 입력되는 전원의 파형을 통해 자동으로 운전모드를 인식하여 발전기모드로 설정할 수 있다.
발전기모드가 설정된 상태에서, 전압감지부(140)는 DC링크부(123)의 전압을 측정하고(S320), 제어부(110)로 측정된 전압을 입력한다.
제어부(110)는 측정된 전압에 대응하여 발전기 전원에 대해 부하상태를 판단한다. 제어부(110)는 측정된 전압이 기 설정된 제 1 설정값(설정값)보다 크면 (S330), 입력전원이 무부하 상태인 것으로 판단하고, 그렇지 않으면 일반적인 부하 상태로 판단한다.
이때 전원이 무부하 상태인 경우, 높은 전압이 전원부(120)의 DC링크부(123)에 인가되므로 DC링크부의 커패시터에서 수용 가능한 전압의 범위에서 설정값을 설정하는 것이 바람직하다. 즉 설정값은 전원부(120)의 DC링크부(123)에 구비되는 커패시터의 용량에 대응하여 상기 커패시터의 용량 미만으로 설정하는 것이 바람직하다. 즉 제어부(110)는 DC링크부(123)의 커패시터에서 수용할 수 있는 정도의 전압이 인가되는 시점에서 더 이상 전압이 상승하지 않도록 부하상태를 판단하여 새로운 부하가 전원에 작용하도록 공기조화기의 운전을 제어한다.
제어부(110)는 전압에 따라 입력전원(즉 발전기 전원)이 무부하 상태인 것으로 판단되면, 구동부(130)로 제어명령을 인가하고 구동부(130)는 제어명령에 대응하여 실외팬(190)을 동작시킨다(S340). 공기조화기는 압축기(191)가 동작하지 않는 상태에서 실외팬(192)만 동작하도록 하고, 경우에 따라 압축기(191) 또는 실내팬(193)을 동작하도록 제어할 수 있다. 실내팬(193)만 동작하는 경우 송풍모드로 운전하게 된다.
이때 제어부(110)는 측정되는 DC링크부(123)의 전압에 따라 연산되는 소비전력이 발전기모드에 대한 기준값을 초과하지 않는 범위 내에서 운전을 제어한다.
전압감지부(140)는 주기적으로 DC링크부(123)의 전압을 측정하여 제어부(110)로 입력한다(S350).
제어부(110)는 실외팬(190)이 동작한 시간을 카운트 하여, 설정시간 이상 실외팬(192)이 동작하였는지 여부를 판단한다(S360).
실외팬(192) 동작 후, 설정시간이 경과하면, 제어부(110)는 구동부(130)로 제어명령을 인가하여 실외팬(192)이 동작을 정지하도록 한다(S380).한편, 실외팬(192)의 동작 후, 설정시간이 경과하지 않은 경우, 제어부(110)는 전압감지부(140)로부터 입력된 전압이 제 2 설정값 미만인지 여부를 판단한다(S370). 이때 제 2 설정값은 제 1 설정값보다 낮게 설정되며, 공기조화기가 운전을 유지할 수 있는 정도의 최소 전압으로 설정된다.
설정시간이 경과하기 전, 측정된 전압이 제 1 설정값 이하, 제 2 설정값 이상이면, 제어부(110)는 실외팬(192)의 동작을 유지하면서 전압감지부(140)로부터 DC링크부(123)의 전압을 입력받는다(S340 내지 S360).
이때, 설정시간이 경과하기 전, 측정된 전압이 제 2 설정값 미만이면, 제어부(110)는 구동부(130)로 제어명령을 인가하여 실외팬(192)이 동작을 정지하도록 한다(S380).
실외팬(192)이 동작하여 DC링크부(123)의 전압이 감소하는 경우, 발전기 전원의 상태가 과부하 상태로 변경되어 DC링크부(123)의 전압이 급격하게 감소하면서 공기조화기가 운전할 수 없는 상태가 될 수 있으므로, 실외팬(192)이 설정시간 동안 동작하지 않았다 하더라도 운전을 정지하도록 한다.
또한, 전압에 따라 연산되는 소비전력이 상승하는 경우, 소비전력이 기준값을 초과하지 않도록 실외팬(192)이 동작을 정지하도록 제어한다.
한편, 실외팬(192)이 동작 한 후에도 DC링크부(123)의 전압이 제 1 설정값 이하로 감소하지 않는 경우, 제어부(110)는 전원부(120)가 손상되거나 또는 실외팬(192)에 이상이 있는 것으로 판단하여 에러가 출력되도록 한다. 이때 에러는 표시부(180)를 통해 출력되거나 소정의 경고음으로 출력될 수 있고, 또한 리모컨(3)으로 에러데이터를 전송하여 리모컨(3)을 통해 에러가 표시될 수 있다.
실외팬(192)이 정지한 후, 제어부(110)는 전압감지부(140)로 부터 주기적으로 전압을 입력받아 전압이 제 1 설정값(설정값)이상이 되면 전원이 무부하 상태인 것으로 판단하여 실외팬(192)이 다시 동작하도록 하여 DC링크부(123)의 전압이 감소되도록 하고 실외팬(192)이 설정시간 운전한 후에는 다시 정지하도록 반복 제어한다.
이와 같이, 공기조화기는 DC링크부(123)의 전압을 측정하여, 입력 전원인 발전기의 부하 상태를 판단하고, 그에 따라 공기조화기에 높은 전압이 인가되는 것을 방지하기 위해 DC링크부(123)의 전압이 일정 설정값 이상이 되면 부하를 추가하기 위해 실외팬(192)을 작동시켜 DC링크부(123)의 전압을 감소시키고, 소정시간 실외팬(192)이 동작하면 동작을 정지시킨 후 다시 전압에 따라 동작하도록 제어한다.
도 10 은 본 발명에 따른 공기조화기의 전압의 변화가 도시된 그래프이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 공기조화기로 입력되는 전원, 예를 들어 발전기로부터 공급되는 전원이 무부하 상태인 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 공기조화기의 전원부에 높은 전압이 인가된다.
제어부(110)는 발전기모드를 설정하고, 전압감지부(140)로부터 DC링크부(123)의 전압을 입력받아 설정값과 비교하여 입력전원에 대한 부하상태를 판단한다.
제어부(110)는 DC링크부(123)의 전압(S71)이 상승하여 설정값 (제 1 설정값)을 초과하면(T12), 제어부(110)는 구동부(130)로 제어명령을 인가하여 실외팬(192)이 동작하도록 한다. 예를들어, 제 1 설정값은 약 440V 이다.
실외팬(192)이 동작하면(T12) 실외팬의 전압(S72)이 상승하여 입력되는 전원은 일정전압을 유지하게 된다. 실외팬(192)의 동작은 입력전원에 대해 부하로 작용하므로, DC링크부(123)의 전압(S71)은 감소한다. 또한, 실외팬(192)이 일정 크기의 부하로 작용하므로, DC링크부(123)의 전압은 소정전압 감소 한 후, 실외팬이 동작하는 동안 일정하게 유지된다.
구동부(130)는 제어부(110)의 제어명령에 따라 실외팬(192)이 설정시간 운전한 후, 동작 정지하도록 한다(T13). 이때, 실외팬(190)이 동작을 정지하면(T13), 실외팬(192)에 인가되는 실외팬의 전압(S72)가 감소하고, 입력전원은 다시 무부하 상태가 되어 DC링크부(123)의 전압(S71)이 상승한다.
제어부(110)는 DC링크부(123)의 전압이 상승하여 설정값에 도달하면 구동부(130)로 제어명령을 인가하여 실외팬(190)이 다시 동작하도록 한다(T14).
제어부(110)는 전원부(120)의 DC링크부(123)에 인가되는 전압의 크기에 대응하여 입력전원인 발전기에 대한 부하 상태를 판단하고, 실외팬(192)을 소정시간 동작시켜 소정 부하가 입력전원에 적용되도록 함으로써, DC링크부(123)의 전압이 상승하는 것을 방지한다.
제어부(110)는 이와 같이 입력전원의 무부하 판단 및 그에 따른 실외팬의 운전제어동작을 반복한다.
따라서 공기조화기는 연결되는 발전기의 부하 상태를 판단하고, 그에 대응하여 소정 크기의 부하가 발전기에 적용되도록 함으로써, 발전기에서 불필요하게 인가되는 높은 전압으로 인한 제품의 손상을 방지한다.
이상의 각 실시예에 있어서, 측정되는 전압에 대응하여 소비전력을 연산한다고 설명하였으나, 더욱 구체적으로, 전압감지부에 의해 측정되는 전압에 전류와 역률을 곱하여 소비전력을 연산할 수 있다.
본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 실시예에 따라서는 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 연결되는 발전기 전원을 공급받아 정류 및 평활하여 직류전원을 공급하는 전원부;
    상기 전원부의 직류전원의 전압을 측정하는 전압감지부;
    압축기 및 실외팬의 구동을 제어하는 구동부; 및
    상기 발전기 전원에 대한 운전 모드를 인식하여 발전기 모드를 설정하고, 상기 전압감지부에 의해 측정되는 상기 전압에 대응하여 상기 발전기 전원의 부하상태를 판단하고, 상기 발전기 전원이 무부하 상태면, 상기 실외팬이 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전압이, 상기 전원부의 수용 가능한 입력전압의 범위 내에서 설정되는, 설정값 이상이면 상기 발전기 전원이 무부하 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 발전기 전원이 무부하 상태인 것으로 판단되면, 상기 압축기 또는 실내팬이 더 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 실외팬이 설정시간 동안 동작한 후, 동작 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 실외팬 동작 후, 설정시간이 경과하기 전, 상기 전압이 상기 설정값보다 낮게 설정된 제 2 설정값 미만으로 감소하면 상기 실외팬이 동작 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전압감지부로부터 주기적으로 상기 전압을 입력받아, 상기 전압의 크기에 대응하여 상기 실외팬이 동작 및 정지를 반복하도록 제어하는 것을 공기조화기.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 실외팬이 설정시간 동안 동작 한 후, 상기 전압이 상기 설정값 이하로 감소하지 않는 경우, 상기 전원부에 이상이 발생한 것으로 판단하여 에러를 출력하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 실외팬 동작 후, 설정시간이 경과하기 전, 상기 전압으로부터 연산되는 소비전력이 상기 발전기 모드에 대한 기준값에 도달하는 경우 상기 실외팬이 동작 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 발전기 모드 설정 시, 상기 전압으로부터 연산되는 공기조화기의 소비전력이 상기 발전기 모드에 대한 기준값을 초과하지 않도록 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 공기조화기의 최대 소비전력에 대응하여 상기 기준값을 설정하고, 상기 전압감지부에 의해 측정된 상기 전압에 전류와 역률을 곱하여 상기 소비전력을 연산하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 발전기 전원이 연결되는 전원입력부;
    상기 발전기 전원을 정류하는 정류부;
    정류된 전원을 평활하는 DC링크부;를 포함하고,
    상기 전원감지부는 상기 DC링크부의 전압을 측정하여 상기 제어부로 입력하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 설정값은 상기 전원부의 DC링크부에 구비되는 커패시터의 용량에 대응하여, 상기 커패시터의 용량 미만으로 설정되고,
    상기 제 2 설정값은 상기 설정값보다 낮게 설정되며, 공기조화기가 운전상태를 유지할 수 있는 최소 전압으로 설정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  13. 입력되는 전원에 대한 운전모드를 인식하여 발전기 모드를 설정하는 단계;
    상기 전원으로부터 전압을 측정하여 발전기 전원에 대한 부하상태를 판단하는 단계;
    상기 발전기 전원이 무부하 상태인 경우, 상기 발전기 전원에 대해 부하로 작용하는 실외팬을 동작시키는 단계; 및
    상기 실외팬이 설정시간 동작하면, 동작을 정지하는 단계; 를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전압을 재측정하여 상기 발전기 전원이 무부하 상태이면 상기 실외팬을 다시 동작시키는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전압이, 수용 가능한 입력전압의 범위 내에서 설정되는 설정값 이상이면, 상기 발전기 전원이 무부하 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 실외팬 동작 후 설정시간 경과 전, 측정되는 상기 전압이 상기 설정값보다 낮게 설정된 제 2 설정값 미만이면, 상기 실외팬을 정지시키는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 실외팬 동작 후, 상기 전압이 상기 설정값 미만으로 감소하지 않는 경우, 전원부 또는 상기 실외팬에 이상이 발생한 것으로 판단하여 에러를 출력하는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 실외팬 동작 후 설정시간 경과 전, 상기 전압으로부터 연산되는 소비전력이 상기 발전기 모드에 대한 기준값에 도달하는 경우 상기 실외팬이 동작 정지하는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 제어방법.
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