KR100378817B1 - 리니어 컴프레샤의 위상각 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 컴프레샤의 위상각 제어장치에 관한 것으로, 비선형적 특성이 감안된 부하를 검출한후, 그 부하에 따라 트라이악의 위상각 제어를 '+'방향의 위상각과 '-'방향의 위상각을 다르게 제어하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤와; 스트로크전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부와; 상기 전류검출부의 전류를 입력받아 이를 한 주기 동안 적분하여 그에 따른 일연산신호를 출력하는 일연산부와; 실험에 의해, 스위칭제어신호의 듀티비의 가변에 따른 다수의 일연산신호와 그 다수의 일연산신호에 일대일 대응되는 흡입/토출 압차가 각기 기저장되는 흡입/토출압차저장부와; 상기 일연산부의 일연산신호를 입력받아 그 일연산신호에 따른 흡입/토출압차를 상기 흡입/토출압차저장부로부터 읽어들여 이를 부하로 검출함과 아울러, 상기 일연산부의 일연산신호를 이전 일연산신호와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터로부터 검출된 부하에 의해, 상기 마이크로컴퓨터의 스위칭제어신호를 입력받아 그 스위칭제어신호의 듀티비를, 소정 비례상수로 압축행정과 팽창행정시 마다 달리 가변하여 출력하는 듀티비가변부와; 상기 듀티비가변부의 출력신호에 의해, 교류전원을 트라이악으로 단속시켜, 압축행정 또는 팽창행정에 따라 상기 리니어 컴프레샤에 스트로크전압을 다르게 인가하는 전기회로부를 포함하여 구성한다.

Description

리니어 컴프레샤의 위상각 제어장치{PHASE ANGLE CONTROL APPARATUS FOR LINEAR COMPRESSOR}

본 발명은 리니어 컴프레샤의 위상각 제어장치에 관한 것으로, 특히 비선형적 특성이 감안된 부하를 검출한후, 그 부하에 따라 트라이악의 위상각 제어를 '+'방향의 위상각과 '-'방향의 위상각을 다르게 제어하도록 한 리니어컴프레샤의 위상각 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 리니어 컴프레샤(Linear Compressor)는 회전운동을 직선운동으로 변환하는 크랜크 샤프트가 없어 마찰 손실이 적으므로, 효율면에서 다른 컴프레샤 보다 효율이 좋으며, 또한 리니어 컴프레샤가 냉장고나 에어컨으로 사용될 경우, 리니어 컴프레샤에 인가되는 스트로크전압을 가변시켜줌에 따라 압축비를 가변할 수 있어 가변 냉력 제어에도 사용될 수 있는 장점이 있는 것으로, 이와 같은 리니어 컴프레샤를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 일반적인 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤 (L.COMP)와; 스트로크 전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤 (L.COMP)에 발생하는 전압을 검출하는 전압검출부(30)와; 스트로크전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(20)와; 상기 전압검출부(30) 및 전류 검출부(20)로부터 검출된 전압과 전류로 스트로크를 계산하고, 그 스트로크를 스트로크지령치와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(40)와; 상기 마이크로컴퓨터 (40)의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜 상기 리니어컴프레샤(L.COMP)에 스트로크전압을 인가하는 전기회로부(10)로 구성되고, 이와같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 리니어 컴프레샤(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 스트로크전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.

한편, 전기회로부(10)의 트라이악(Tr1)은 마이크로컴퓨터(40)의 스위칭제어신호에 의해 턴온 주기가 길어짐에 의해 스트로크가 증가되는데, 이때 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 발생하는 전압과 전류를 각기 전압검출부(30)와 전류검출부(20)에서 검출하여 이를 마이크로컴퓨터(40)에 인가한다.

그러면, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 상기 전압검출부(30)와 전류검출부(20)로부터 검출된 전압과 전류를 이용하여 스트로크를 계산한후, 이 스트로크를 스트로크지령치와 비교하여 그에 따라 스위칭제어신호를 출력한다.

즉, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 작으면, 트라이악(Tr1)의 온주기를 길게 하는 스위칭제어신호를 출력하여 리니어컴프레샤(L.COMP)에 인가되는 스트로크전압을 증가시킨다.

상술한 바와 달리, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 크면, 트라이악(Tr1)의 온주기를 짧게 하는 스위칭제어신호를 출력하여 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 인가되는 스트로크전압을 감소시킨다.

여기서, 마이크로컴퓨터(40)는 압축행정시와 팽창행정시, 스위칭제어신호의 듀티비를 동일하게 하여 트라이악(Tr1)에 인가하고, 이에 따라 도2와 같이 리니어컴프레샤 (L.COMP)에 인가되는 압축행정시나 팽창행정시 동일한 전력이 인가된다.

이때, 리니어 컴프레샤(L.COMP)는 피스톤이 왕복운동할 때 부하조건에 따라 피스톤 왕복의 중심점이 이동하게 되는데, 과부하에서는 이동량이 커져서 리니어 컴프레샤(L.COMP)와 충돌하는 경우가 발생한다.

즉, 상기와 같이 동작하는 종래 기술에 있어서, 기구적 운동 특성이 심한 비선형성을 가지고 있으므로 그 비선형성을 감안하지 않는 선형적인 제어 방법으로는 정밀 제어가 불가능하고, 아울러 리니어 컴프레샤가 과부하에서 운전하는 경우에 피스톤이 지나치게 뒤로 밀리게 되어 리니어 컴프레샤와 충돌하는 경우가 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 비선형적 특성이 감안된 부하를 검출한후, 그 부하에 따라 트라이악의 위상각 제어를 '+'방향의 위상각과 '-'방향의 위상각을 다르게 제어함으로써, 리니어 컴프레샤가 과부하에서 운전할 경우에 피스톤이 뒤로 밀리는 것을 방지하도록 한 리니어 컴프레샤의 위상각 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도2는 도1에 있어서, 리니어 컴프레샤에 인가되는 전압의 파형도.

도3은 본 발명 리니어 컴프레샤의 위상각 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도4은 도3에 있어서, 리니어 컴프레샤에 인가되는 전압의 파형도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

100:전기회로부 200:전류검출부

300:일연산부 400:마이크로컴퓨터

500:흡입/토출압차저장부 600:듀티비가변부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤와; 스트로크전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부와; 상기 전류검출부의 전류를 입력받아 이를 한 주기 동안 적분하여 그에 따른 일연산신호를 출력하는 일연산부와; 실험에 의해, 스위칭제어신호의 듀티비의 가변에 따른 다수의 일연산신호와 그 다수의 일연산신호에 일대일 대응되는 흡입/토출 압차가 각기 기저장되는 흡입/토출압차저장부와; 상기 일연산부의 일연산신호를 입력받아 그 일연산신호에 따른 흡입/토출압차를 상기 흡입/토출압차저장부로부터 읽어들여 이를 부하로 검출함과 아울러, 상기 일연산부의 일연산신호를 이전 일연산신호와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터로부터 검출된 부하에 의해, 상기 마이크로컴퓨터의 스위칭제어신호를 입력받아 그 스위칭제어신호의 듀티비를, 소정 비례상수로 압축행정과 팽창행정시 마다,다르게 가변하여 출력하는 듀티비가변부와; 상기 듀티비가변부의 출력신호에 의해, 교류전원을 트라이악으로 단속시켜, 압축행정 또는 팽창행정에 따라 상기 리니어 컴프레샤에 스트로크전압을 다르게 인가하는 전기회로부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 리니어 컴프레샤의 위상각제어장치에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명 리니어 컴프레샤의 위상각제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와같이 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤 (L.COMP)와; 스트로크전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤 (L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(200)와; 상기 전류검출부 (200)의 전류를 입력받아 이를 한 주기 동안 적분하여 그에 따른 일연산신호(Wi)를 출력하는 일연산부(300)와; 실험에 의해, 스위칭제어신호의 듀티비의 가변에 따른 다수의 일연산신호 (Wi)와 그 다수의 일연산신호(Wi)에 일대일 대응되는 흡입/토출 압차가 각기 기저장되는 흡입/토출 압차저장부(500)와; 상기 일연산부(300)의 일연산신호(Wi)를 입력받아 그 일연산신호(Wi)에 따른 흡입/토출압차를 상기 흡입/토출압차저장부(500)로부터 읽어들여 이를 부하로 검출함과 아울러, 상기 일연산부 (300)의 일연산신호 (Wi)를 이전 일연산신호(Wi)와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터 (400)와; 상기 마이크로컴퓨터(400)로부터 검출된 부하에 의해, 상기 마이크로컴퓨터(400)의 스위칭제어신호를 입력받아 그 스위칭제어신호의 듀티비를, 소정 비례상수로 압축행정과 팽창행정시 마다,다르게 가변하여 출력하는 듀티비가변부 (600)와; 상기 듀티비가변부(600)의 출력신호에 의해, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜, 압축행정 또는 팽창행정에 따라 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 스트로크전압을 다르게 인가하는 전기회로부(100)로 구성하며, 이와같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 리니어 컴프레샤(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 스트로크전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.

이때, 전류검출부(200)는 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 발생하는 전류를검출한다.

여기서, 일연산부(300)는 상기 전류검출부(200)로부터 검출 전류를 입력받아 이 검출전류를 한주기 동안 적분하여 그 적분값을 일연산신호(Wi)로 출력하는데, 이를 수식으로 표현하면 아래와 같다.

, 적분구간은 1/60초 단위

이후, 마이크로컴퓨터(400)는 상기 일연산부(300)의 일연산신호(Wi)를 입력받아 이를 이전 일연산신호(Wi)와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력한다.

즉, 상기 마이크로컴퓨터(400)는 현재 일연산신호(Wi)를 이전 일연산신호 (Wi)와 비교하여 그 차이가 소정값 이하이면 스위칭제어신호의 듀티비를 점차 증가시켜 출력하다가, 현재 일연산신호(Wi)와 이전 일연산신호(Wi)의 차이가 소정값 이상이 되면 현 시점의 듀티비를 가진 스위칭제어신호를 유지시켜 출력한다.

여기서, 흡입/토출압차저장부(500)는, 실험을 통해 흡입/토출압차를 일정하게 유지하면서 각각의 경우에 대하여 스위칭제어신호의 듀티비와 전류의 적분값인 일연산신호(Wi)가 저장되는데, 즉 상기 흡입/토출압차저장부(500)에 스위칭제어신호의 듀티비의 가변에 따른 다수의 일연산신호(Wi)와 그 다수의 일연산신호(Wi)에 따른 흡입/토출 압차를 각기 기저장한다.

이때, 부하를 검출하기 위해, 마이크로컴퓨터(400)는 상기 일연산부(300)의 일연산신호(Wi)를 입력받아 그 일연산신호(Wi)에 따른 흡입/토출압차를 상기 흡입/토출압차저장부(500)로부터 읽어들여 이를 부하로 검출한다.

이후, 듀티비가변부(600)는 상기 마이크로컴퓨터(400)로부터 검출된 부하에 의해, 상기 마이크로컴퓨터(400)의 스위칭제어신호를 입력받아 그 스위칭제어신호의 듀티비를, 소정 비례상수로 압축행정과 팽창행정시 마다,다르게 가변하여 출력한다.

즉, 듀티비가변부(600)는 압축행정의 스위칭제어신호에 대한 듀티비를 팽창행정의 스위칭제어신호에 대한 듀티비 보다 크게 하여 출력한다.

이에 따라, 전기회로부(100)는 상기 듀티비가변부(600)의 출력신호에 의해, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜, 압축행정 또는 팽창행정에 따라 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 스트로크전압을 다르게 인가하는데, 즉 도4와 같이 압축행정시에 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 공급되는 스트로크전압이 팽창행정시보다 더 크게 인가되어 과부하 조건에서 중심점의 이동이 작아지게 된다.

즉, 실제 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 운전 제어동작시, 현재의 스위칭제어신호와 일연산신호(Wi)를 감지한후, 그 일연산신호(Wi)로, 미리 일연산신호(Wi)에 따라 저장된 흡입/토출 압차를 유도하여 리니어컴프레샤 (L.COMP)의 정밀제어를 위한 부하 정보로 제공되고, 그 부하 정보를 이용하여 리니어 컴프레샤(L.COMP)가 안전한 영역에서 동작되도록 팽창행정시 보다 압축행정시 스위칭제어신호의 듀티비를 크게 하여 피스톤이 지나치게 뒤로 밀리는 것을 방지한다.

다시 말해서, 본 발명은 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 운전시에 발생하는 전류의 적분값을, 전기회로부(100)의 트라이악(Tr1)에 인가되는 스위칭제어신호의 듀티비를 증가시키면서 일연산신호(Wi)로 인식한후, 그 일연산신호(Wi)로, 미리 일연산신호(Wi)에 따라 저장된 흡입/토출 압차를 유도하여 리니어컴프레샤(L.COMP)의 정밀제어를 위한 부하 정보로 검출하고, 그 부하정보로 상기 스위칭제어신호의 듀티비를 압축행정시와 팽창행정시를 구분하여 다르게 제공하는데, 즉 트라이악(Tr1)의 위상각 제어에 있어서, 부하에 따라 '+'방향의 위상각과 '-'방향의 위상각을 다르게 제어하여, 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 과부하 운전시 피스톤이 뒤로 지나치게 뒤로 밀리는 것을 방지한다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 리니어 컴프레샤 운전시, 입력전류를 적분하여 구한 일연산값으로 흡입과 토출사이의 압차를 유도하여 기구적인 특성에 의한 비선형적 특성이 감안된 부하를 검출한후, 그 부하에 따라 트라이악의 위상각 제어를 '+'방향의 위상각과 '-'방향의 위상각을 다르게 제어함으로써, 리니어 컴프레샤가 과부하에서 운전할 경우에 피스톤이 뒤로 밀리는 것을 방지하여 다양한 부하상태에서 리니어 컴프레샤를 신뢰성있게 제어하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤와; 스트로크전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부와; 상기 전류검출부의 전류를 입력받아 이를 한 주기 동안 적분하여 그에 따른 일연산신호를 출력하는 일연산부와; 실험에 의해, 스위칭제어신호의 듀티비의 가변에 따른 다수의 일연산신호와 그 다수의 일연산신호에 일대일 대응되는 흡입/토출 압차가 각기 기저장되는 흡입/토출압차저장부와; 상기 일연산부의 일연산신호를 입력받아 그 일연산신호에 따른 흡입/토출압차를 상기 흡입/토출압차저장부로부터 읽어들여 이를 부하로 검출함과 아울러, 상기 일연산부의 일연산신호를 이전 일연산신호와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터로부터 검출된 부하에 의해, 상기 마이크로컴퓨터의 스위칭제어신호를 입력받아 그 스위칭제어신호의 듀티비를, 소정 비례상수로 압축행정과 팽창행정시 마다, 다르게 가변하여 출력하는 듀티비가변부와; 상기 듀티비가변부의 출력신호에 의해, 교류전원을 트라이악으로 단속시켜, 압축행정 또는 팽창행정에 따라 상기 리니어 컴프레샤에 스트로크전압을 다르게 인가하는 전기회로부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 위상각 제어장치.
2. 제1 항에 있어서, 듀티가변부는 압축행정의 스위칭제어신호에 대한 듀티비를팽창행정의 스위칭제어신호에 대한 듀티비 보다 크게 하여 출력하는 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 위상각 제어장치.