KR100347923B1 - 압축기의 시동전류 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고나 에어컨디셔너에 적용되는 압축기의 시동시 압축기로 제공되는 시동 전류를 제한하기 위한 압축기의 시동전류 제어방법에 관한 것으로서,

온도감지부를 통해 압축기의 실외온도를 측정하여 이를 전달받은 제어부에서 압축기의 실외온도에 따라 계절별로 위상제어 펄스폭을 설정하게 됨으로써 계절에 따라 압축기 내의 냉매나 초기 시동시 온도와 같은 상태가 달라지는 조건을 충족시켜 주기 위해 압축기에 공급되는 전압량을 계절별 다르게 조절하여 압축기 시동을 최적화 할 수 있는 효과 제공하게 된다.

Description

압축기의 시동전류 제어방법{Method for start-current controlling of compressor}

본 발명은 압축기의 시동전류 제어방법에 관한 것으로서, 특히 압축기의 실외온도를 측정하여 그에 따라 계절별로 트라이액의 위상제어 펄스폭을 설정하게 됨으로써 압축기에 공급되는 전압량을 계절별 다르게 조절하여 압축기 시동을 최적화 할 수 있는 압축기의 시동전류 제어방법에 관한 것이다.

종래 기술에 의한 압축기의 제어회로가 도 1에 도시되어 있는데 이를 참고하여 압축기 제어회로를 살펴보면 다음과 같다.

외부에서 시스템 구동 전원의 인가 여부에 따라 시스템에 전원을 공급하는 전원단자(1)와, 압축기 제어신호에 따라 온/오프 동작을 수행하는 제1 계전기(2)와, 상기 제1 계전기(2)의 온 동작에 의해 전원단자(1)를 통해 공급되는 전원의 무효 전력을 흡수하고 압축기를 구동시키기 위한 압축기(M)의 주권선(C1)에 전원을 전달하는 리액터(Reactor)(3)와, 상기 리액터(3)의 전압을 감시하기 위해 설치되는 제2 계전기(4)와, 상기 제2 계전기(4)에 의해 개방/폐쇄 동작되도록 상기 리액터(3)와 병렬 결합되는 제1 접점부(4a)와,

상기 리액터(3)와 병렬 결합되는 운전용 캐패시터(5)와, 상기 운전용 캐패시터(5)와 병렬 결합되는 시동용 캐패시터(6)와, 시동시 전압을 감시하기 위해 설치되는 제3 계전기(7)와, 상기 제3 계전기(7)에 의해 개방/폐쇄 동작되도록 제2 계전기(4) 선단에 설치되는 제2 접점부(7a) 및, 시동용 캐패시터(6) 후단에 설치되는 제3 접점부(7b)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 압축기 제어회로의 동작은, 압축기 제어신호가 인가되면 제1 계전기(2)가 온 동작되면서 리액터(3)를 통해 압축기(M)의 주권선(C1)에 전원이 공급되게 된다. 이때, 상기 주권선(C1)에 공급되는 전원은 리액터(3)에 의해 무효 전력이 제거되게 된다.

한편, 상기 압축기(M)의 보조권선(C2)에는 운전용 캐패시터(5)를 통해 전원이 공급되는 경로, 시동용 캐패시터(6)를 통해 제3 접점부(7b)를 거쳐 전원이 공급되는 경로의 병렬회로 구조를 통해 전원이 공급되게 된다.

그런데, 도 1에 도시된 시동 제어회로(A)의 동작을 자세히 살펴보면, 시동 초기 순간에는 압축기(M)가 회전하지 않으므로 제3 계전기(7)에 걸리는 전압이 낮아 제3 계전기(7)가 작동되지 않게 되고, 압축기(M)가 회전하면서 제3 계전기(7)에 걸리는 전압이 상승되어 압축기(M)의 회전수가 일정 이상이 되면 제3 계전기(7)가 작동되고 그에 따라 제2 접점부(7a)는 폐쇄 동작, 제3 접점부(7b)는 개방 동작되게 된다.

따라서, 상기 제2 접점부(7a)의 폐쇄 동작으로 제2 계전기(4)가 작동되므로 제1 접점부(4a)가 폐쇄 동작되어 리액터(3)는 단락되고, 상기 제3 접점부(7b)의 개방 동작으로 시동용 캐패시터(6)는 회로와 분리되게 된다. 즉, 시동 순간에는 상기 리액터(3)가 압축기(M)와 직렬로 연결되어 있어 과다한 전류를 제한하게 되며, 상기 시동용 캐패시터(6)는 시동 순간에 용량을 크게 하여 시동 특성이 향상되도록 하는 기능을 수행하게 된다.

그러나, 종래 경우에는 상기 시동 제어회로(A)의 불량이 빈번히 발생하며,압축기 제어회로의 설계시 비용이 많이 소비된다는 문제점이 있다. 또한, 시동시 압축기(M)의 회전에 따른 전압 상승에 의해 시동 제어를 완료하게 됨으로써 시동 전류의 제한이 정확하게 이루어지지 않거나 시동 특성이 크게 향상되지 않는다는 문제점이 있다.

또한, 종래 경우에 압축기의 초기 시동시 보조권선(C2)의 운전을 위해 제2 계전기(4)가 온 동작시 운전용 캐패시터(5)에 충전된 전하가 시동용 캐패시터(6)로 방전하는 과정에서 순간적인 방전에 의해 제2 계전기(4)가 융착되기도 하는데, 이는 시동용 캐패시터(6)의 충전된 전류와 함께 운전용 캐패시터(5)에 충전된 전류가 보조권선(C2)으로 흐르게 되므로 그로 인한 고전류가 상기 제2 계전기(4)를 융착시키고 손상되는 문제점도 있다.

한편, 압축기 시동시 과도 전류가 발생하게 되면 차단기가 작동하고, 주변 기기에 악영향을 미치게 되고 이를 원상태로 복귀시키는 데에 불편함이 수반된다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 압축기의 실외온도를 측정하여 그에 따라 계절별로 압축기에 전류가 인가되는 시간이 길어지도록 위상제어 폭을 설정하게 됨으로써 계절에 따라 압축기 내의 냉매나 초기 시동시 온도와 같은 상태가 달라지므로 압축기에 공급되는 전압량을 계절별 다르게 조절하여 압축기 시동을 최적화 할 수 있는 압축기의 시동전류제어방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 압축기의 제어회로의 구성이 도시된 회로도이고,

도 2는 본 발명에 따른 압축기의 시동전류 제어장치의 구성이 도시된 블록도이며,

도 3은 본 발명에 따른 압축기의 시동전류 제어방법이 도시된 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

21 : 전원부 23 : 주제어부

25 ; 압축기 구동부 31 : 온도감지부

33 : 제어부 35 : 전류제한부

36 : 시동지원부 37 : 운전지원부

38, 39 : 제2 및 제3 릴레이 40 : 압축기

41, 42 : 주권선 및 보조권선

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 압축기의 시동전류 제어방법의 특징에 따르면, 시스템으로 압축기의 구동을 지시하는 압축기 구동신호가 전달되면 압축기 주변의 실외 온도를 측정하여 제어부로 전달하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 측정된 실외온도에 따라 압축기로 공급되는 전압을 조정하기 위해 위상제어 하는 폭을 결정하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 결정된 위상제어 펄스폭에 따라 일정 시간 동안 압축기로 위상 제어된 전압을 공급한 후에 압축기 구동을 위한 용량을 제공하는 3단계와; 시스템으로 압축기의 구동 정지를 지시하는 압축기 정지신호가 전달되면 압축기 구동을 정지시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 압축기의 시동전류 제어장치의 구성이 도시된 블록도로서 이를 참고하면 본 발명은, 시스템 구동을 위한 전원을 공급하는 전원부(21)와, 시스템 구동을 위한 각 요소들을 제어하면서 압축기(40)의 구동 여부를 결정하는 주제어부(23)와, 상기 주제어부(23)의 제어에 따라 압축기(40)를 구동시키는 압축기 구동부(25), 상기 압축기 구동부(25)의 온 구동신호에 의해 압축기(40) 주변의 실외 온도를 측정하여 이를 시스템 전달하는 온도감지부(31), 상기 전원부(21)및 온도감지부(31)에 의해 압축기(40)로 공급되는 전류의 위상 제어 및 용량 제공 결정 기능을 수행하는 제어부(33), 상기 제어부(33)의 제어에 따라 위상 제어된 전류를 압축기로 공급하는 전류제한부(35), 상기 제어부(33)의 제어에 따라 압축기(40)로 시동 용량을 제공하는 시동지원부(36) 및 운전 용량을 제공하는 운전지원부(37), 상기 제어부(33)에 의해 상기 시동지원부(36)와 운전지원부(37)의 각 용량 제공 시점이 결정되도록 스위칭 기능을 수행하는 제2 및 제3 릴레이(38, 39)로 구성된다.

상기 압축기 구동부(25)는 제1 릴레이이고, 전류제한부(35)는 트라이액이다.

특히, 상기 온도감지부(31)는 압축기(40)가 사용되는 에어컨이나 냉장고의 실외 온도를 측정하여 이를 제어부(33)에 전달하게 되는데, 상기 제어부(33)에는 계절별 기준온도와 그 기준온도에 부합되는 위상제어 펄스폭이 설정되어 있다.

예를 들어, 상기 제어부(33)에는 여름철 기준온도가 T1, 겨울철 기준온도가 T 3, 봄/가을철 기준온도가 T2(T1≥T2≥T3)라고 하면, 각 기준온도에 부합되는 위상제어 펄스폭은 T1에서 P3, T2에서 P2, T3에서 P1이 된다.

이때, 압축기(40)의 시동시 시동전류를 충분히 제공하도록 온도가 낮을수록 냉매의 점도가 떨어져 모터 구속이 심해지므로 펄스폭을 넓게 해야 하는데 P1이 P2와 P3보다 펄스폭 크기가 제일 큰 것이 바람직하다.

상기 제어부(33)는 상기 압축기 구동부(25)의 온 구동신호를 전달받아 압축기(40)가 구동/정지되도록 하면서 전원부(21)에서 공급되는 전압값이나 온도감지부(31)의 압축기(40) 주변의 실외 온도를 감지하여 그 감지결과와 상기 기준온도를 상호 비교하여 비교결과에 따라 시동시 압축기(40)로 공급되는 구동 전류가 가변되도록 위상 제어 시점을 결정하고, 압축기(40)의 시동/운전 전류 제한에 대한 제반 제어 기능을 수행하게 된다.

상기 전류제한부(35)는 상기 제어부(33)의 위상 제어에 따라 온/오프 동작되어 과전류를 방지하면서 압축기(40)의 주권선(41)에 일정 시간 동안 위상 제어된 압축기 구동전류를 전달하는 트라이액(35)으로 구성된다.

또한, 상기 시동지원부(36)는 시동 커패시터로 상기 제어부(33)의 시동 전류 제어에 따라 압축기(40) 초기 시동시 압축기(40)의 보조권선(42)에 시동토크를 높이기 위해 일정 시간 동안 시동용량을 제공하게 되고, 상기 운전지원부(37)는 운전 커패시터로 상기 제어부(33)의 운전 전류 제어에 따라 압축기(40) 시동후 압축기(40)의 보조권선(42)에 필요한 운전 용량을 제공하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 도 3에 도시된 압축기 시동전류 제어방법의 순서도를 참고하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제1 단계에서는 초기 전원이 인가시 주제어부(23)와 제어부(33)를 초기화시키고(S1 참조), 제2 단계에서는 주제어부(23)에 의해 압축기 구동부(25)가 온 동작되어 압축기 구동신호를 생성하여 제어부(33)에 전달하게 된다.(S2 참조)

그러면, 제3 단계에서는 압축기의 초기 시동시 상기 제어부(33)로 온도감지부(31)에서 압축기(40) 주변의 실외온도가 측정되어 전달되면, 제4 단계에서 현재 측정된 실외온도와 기준온도를 서로 비교하여 현재 실외온도가 해당하는 계절을 찾고 그 계절에 맞게 위상제어 펄스폭을 설정하게 된다.(S3 및 S4 참조)

즉, 상기 제4 단계(S4)에서는 실외온도가 T1 이상인 경우에 트라이액(35)의 위상제어 펄스폭을 P3으로 설정하게 되고, 실외온도가 T3 이하인 경우에는 위상제어 펄스폭을 P1로 설정하게 되며, 실외온도가 T1에서 T3 사이의 T2인 경우에는 위상제어폭을 P2로 설정하게 된다.

그리고, 제5 단계에서는 상기 제4 단계(S4)에서 설정된 위상제어 펄스폭에 따라 트라이액(35)이 일정 시간 동안 위상제어를 수행하게 된다.(S5 참조) 제6 단계에서는 상기 압축기(40)의 초기 시동이 완료된 경우에 트라이액(35)을 정지시키고 제2 릴레이(38)를 온 동작시키게 된다.(S6 참조)

제7 단계에서는 압축기 구동부(25)에서 압축기를 정지시키기 위한 압축기 정지신호가 생성 출력되는지를 감시하게 되는데(S7 참조), 그 감시결과가 '아니오'인 경우에는 제8 단계에서 운전지원부(37)를 통해 운전용량을 공급하면서 계속적으로 압축기(40)를 구동시키게 되지만 그 감시결과가 '예'인 경우에는 제9 단계에서 압축기(40)를 정지시키게 된다.(S8 및 S9 참조)

상기와 같이 구성되는 본 발명의 압축기 시동전류 제어방법은 압축기의 실외온도를 측정하여 그에 따라 계절별로 위상제어 펄스폭을 설정하게 됨으로써 계절에 따라 압축기 내의 냉매나 초기 시동시 온도와 같은 상태가 달라지므로 압축기에 공급되는 전압량을 계절별 다르게 조절하여 압축기 시동을 최적화 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 시스템으로 압축기의 구동을 지시하는 압축기 구동신호가 전달되면 압축기 주변의 실외 온도를 측정하여 제어부로 전달하는 제1 단계와;

   상기 제1 단계에서 측정된 실외온도에 따라 압축기로 공급되는 전압을 조정하기 위해 위상제어 하는 폭을 결정하는 제2 단계와;

   상기 제2 단계에서 결정된 위상제어 펄스폭에 따라 일정 시간 동안 압축기로 위상 제어된 전압을 공급한 후에 압축기 구동을 위한 용량을 제공하는 3단계와;

   시스템으로 압축기의 구동 정지를 지시하는 압축기 정지신호가 전달되면 압축기 구동을 정지시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기의 시동전류 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 단계에서는 압축기 시동시 상기 압축기 주변의 실외온도가 낮을수록 압축기로 전류가 인가되는 시간이 길어지도록 위상제어 하여 시동시 필요한 시동전류를 제공하는 것을 특징으로 하는 압축기의 시동전류 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 단계에서는 계절에 따라 구분되는 기준온도와 그 기준온도에 부합되는 위상 제어 시간을 설정해 두고 그 기준온도와 현재 측정되는 압축기 주변의실외 온도를 서로 비교함으로써 계절별 압축기로 공급되는 전압량을 다르게 조절하는 것을 특징으로 하는 압축기의 시동전류 제어방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 기준온도는 여름에 제1 실외온도(T1), 겨울에는 제3 실외온도(T3), 봄/가을의 제2 실외온도(T2)는 제2 실외온도와 제1 실외온도 사이(T1≥T2≥T3)로 구분하고, 상기 위상 제어 펄스폭은 T1에서 P3, T3에서 P1, T2에서 P2인 경우에 P1이 P2와 P3보다 크도록 하는 것을 특징으로 하는 압축기의 시동전류 제어방법.