KR100371341B1 - 압축기의 시동전류 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고나 에어컨에 적용되는 압축기의 시동 전류를 최적화하기 위한 압축기의 시동전류 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서,

압축기의 주권선으로 공급되는 시동전류의 위상을 제어하는 전류제한부의 동작을 결정하는 제1 스위칭부와 압축기의 보조권선에 시동 용량을 제공하는 시동지원부의 동작을 결정하는 제2 스위칭부가 서로 병렬 연결되어 있어 전류제한부 및 시동지원부가 모두 위상 제어되어 전류가 한정되므로 제2 스위칭부 접점에 전압이 낮게 걸려 스위칭부의 수명을 보장할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

압축기의 시동전류 제어장치 및 그 제어방법{ Apparatus and the method for start-current controlling of compressor }

본 발명은 냉장고나 에어컨에 적용되는 압축기의 시동 전류를 최적화하기 위한 압축기의 시동전류 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 압축기의 주권선으로 공급되는 시동전류의 위상을 제어하는 전류제한부의 동작을 결정하는 제1 스위칭부와 압축기의 보조권선에 시동 용량을 제공하는 시동지원부의 동작을 결정하는 제2 스위칭부가 서로 병렬 연결되어 있어 전류제한부 및 시동지원부가 모두 위상 제어되어 전류가 한정되므로 제2 스위칭부 접점에 전압이 낮게 걸려 스위칭부의 수명을 보장할 수 있는 압축기의 시동전류 제어장치에 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 설치되는제3 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 향상되도록하는 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 주권선으로 공급되는 시동전류의 위상을 제어하는 전류제한부의 동작을 결정하는 제1 스위칭부와 압축기의 보조권선에 시동 용량을 제공하는 시동지원부의 동작을 결정하는 제2 스위칭부가 서로 병렬 연결되어 있어 전류제한부 미 시동지원부가 모두 위상 제어되어 전류가 한정되므로 제2 스위칭부 접점에 전압이 낮게 걸려 스위칭부의 수명을 보장할 수 있는 압축기의 시동전류 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

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

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

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

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

21 : 전원부 23 : 주제어부

25 : 압축기 구동부 31 : 마이컴

32 : 전류제한부 33, 34 : 제1 및 제2 스위칭부

35 : 시동지원부 36 : 운전지원부

C : 압축기

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 압축기의 시동전류 제어장치의 특징에 따르면, 시스템으로 구동전압을 공급하는 전원부와; 상기 전원부의 구동전압을 통해 위상 제어값을 산출하여 그에 따라 초기 시동시 압축기로 공급되는 시동 전류가 규제되도록 위상 제어 시점을 결정하면서 압축기의 시동/운전 전류 제한에 대한 제어 기능을 수행하는 마이컴과; 상기 마이컴의 위상 제어값에 따라 압축기의 주권선에 일정 시간 동안 위상 제어된 시동전류를 전달하는 전류제한부와; 상기 압축기 보조권선에 일정 시간 동안 상기 전류제한부에 의해 제어된 전류에 의한 시동용량을 제공하는 시동지원부와; 상기 압축기의 보조권선에 필요한 운전 용량을 제공하는 운전지원부를 포함하여 구성된다.

한편, 본 발명에 의한 압축기의 시동전류 제어방법의 특징에 따르면, 압축기를 구동시키기 위한 구동전압이 시스템으로 공급되면 압축기 구동신호가 생성 출력되면서 운전 용량을 제공하기 위한 제1 단계와; 상기 제1 단계의 압축기 구동신호에 의해 상기 구동전압에 따른 위상 제어값을 산출하고 그에 따라 압축기로 공급되는 시동전류를 위상 제어하는 압축기로 시동 용량을 제공하기 위한 온 동작시키는 제2 단계와; 상기 제1 및 2 단계를 통해 운전지원부에 충전된 전압과 전류제한부에 의해 구동전압에서 상기 압축기 시동이 완료되면 운전지원부를 통해 운전용량이 압축기로 제공되어 압축기가 운전되다가 압축기 정지신호가 전달되면 압축기를 정지시키는 제3 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(C)의 구동 여부를 결정하는 주제어부(23)와, 상기 주제어부(23)의 제어에 따라 압축기(C)를 구동시키는 압축기 구동부(25), 상기 전원부(21)에 의해 압축기(C)로 공급되는 전류 제어 기능을 수행하는 마이컴(31), 상기 마이컴(31)의 제어에 따라 위상 제어된 전류를 압축기로 공급하는 전류제한부(32), 상기 전류제한부(32)와 병렬 연결되어 전류제한부(32)의 구동 여부를 결정하는 제1 스위칭부(33), 상기 마이컴(31)의 제어에 따라 상기 제1 스위칭부(33)와 병렬 연결되어 압축기(C)의 초기 시동시 온/오프 동작되는 제2 스위칭부(34), 상기 제2 스위칭부(34)의 온 동작에 의해 시동 용량을 제공하도록 상기 제2 스위칭부(34)와 직렬 연결되는 시동지원부(35), 상기 제2 스위칭부(34)의 오프 동작에 의해 운전 용량을 제공하도록 상기 시동지원부(35)와 병렬 연결되는 운전지원부(36)로 구성된다.

상기 압축기 구동부(25)는 구동 스위칭부이고, 전류제한부(32)는 트라이액이며, 상기 제1 및 제2 스위칭부(33, 34)는 각각 릴레이이다.

특히, 상기 마이컴(31)이 전류제한부(32)를 온 동작시킴과 동시에 제2 스위칭부(34)를 온 동작시키게 되면 구동전압이 전류제한부(32)의 위상 제어된 만큼 강하된 전압과 운전지원부(36)에 충전된 전압이 시동지원부(35)로 방전되게 되므로 상기 제2 스위칭부(34)의 수명이 보장되게 된다.

즉, 상기 전류제한부(32)와 시동지원부(35)가 모두 위상 제어되므로 전류가 한정되고 아울러 접점이 보호되게 된다.

또한, 상기 마이컴(31)은 상기 압축기 구동부(25)의 압축기 구동신호를 전달받아 전원부(21)에서 공급되는 전압값을 감지하여 그 감지결과에 따라 시동시 압축기(C)로 공급되는 시동 전류가 가변되도록 위상 제어 시점을 결정하고, 압축기(C)의 시동/운전 전류 제한에 대한 제어 기능을 수행하게 된다.

상기 전류제한부(32)는 상기 마이컴(31)의 위상 제어에 따라 온/오프 동작되어 과전류를 방지하면서 압축기(C)의 주권선(C1)에 일정 시간 동안 위상 제어된 압축기 구동전류를 전달하게 된다.

또한, 상기 시동지원부(35)는 시동 캐패시터로서 제2 스위칭부(34)의 온 동작으로 상기 마이컴(31)의 시동 전류 제어에 따라 압축기(C) 초기 시동시 압축기(C)의 보조권선(C2)에 시동토크를 높이기 위해 일정 시간 동안 시동용량을 제공하게 되고, 상기 압축기(C)의 시동이 완료된 시점에서 제2 스위칭부(34)가 오프 동작되면 상기 운전지원부(36)는 운전 캐패시터로서 상기 마이컴(31)의 운전 전류 제어에 따라 압축기(C) 시동후 압축기(C)의 보조권선(C2)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 마이컴(31)을 비롯한 시스템을 초기화시키고(S1 참조), 제2 단계에서는 주제어부(23)에서 압축기 구동부(25)를 온 동작시킴에 따라 압축기 구동신호가 생성 출력되게 되고, 운전지원부(36)로 구동전압이 공급되어 충전되게 된다.(S2 참조)

다음, 제3 단계에서는 마이컴(31)에서 전원부(21)를 통해 입력되는 구동전압에 대한 전압값, 주파수를 감지하여 상기 구동전압에 따라 위상 제어값을 산출함으로써 저전압일 경우에 전류제한부(32)의 온 시간을 더 길게 하여 저전압에서도 압축기(C)의 시동이 잘되도록 하고, 과전압에서는 전류제한부(32)의 온 시간을 저전압보다 짧게 하여 압축기(C)에 과도한 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있도록한다.(S3 참조)

제4 단계에서는 상기 제3 단계(S3)에서 산출된 위상 제어값에 따라 전류제한부(32)에 의해 위상 제어되는 시동전류가 발생하여 압축기(C)의 주권선(C1)에 전달되게 되고, 그와 동시에 제5 단계에서는 제2 스위칭부(34)가 온 동작되게 된다.(S4 및 S5 참조)

제6 단계에서는 상기 제5 단계(S5)에서 제2 스위칭부(34)가 온동작됨에 따라 구동전압이 전류제한부(32)의 위상 제어된 만큼 강하된 전압과 상기 제2 단계(S2)에서 운전지원부(36)에 충전된 전압이 동시에 시동지원부(35)에 방전되게 된다.(S6 참조) 즉, 상기 제6 단계(S6)에서는 전류제한부(32)와 시동지원부(35)가 모두 위상 제어되어 전류가 한정되므로 제2 스위칭부(34)의 접점이 보호됨으로 인해 제2 스위칭부(34)의 수명이 보장되게 된다.

제7 단계에서는 압축기(C)의 시동이 완료되었는지를 감지하여 그 감지 결과가 '아니오'인 경우에는 다시 제6 단계(S6)로 되돌아가지만, 그 감지결과가 '예'인 경우에는 제8 단계에서 제1 스위칭부(33)를 온 동작시켜 전류제한부(32)의 위상 제어 기능을 종료시킴과 아울러 제2 스위칭부(34)를 오프 동작시켜 시동용량 제공이 중지되도록 한다.(S8 참조)

제9 단계에서는 상기 제8 단계(S8)를 통해 운전지원부(36)가 온 동작되어 압축기(C)의 보조권선(C2)으로 운전 용량이 제공되면서 압축기(C)가 운전되게 된다.(S9 참조)

그리고, 제10 단계에서는 압축기 구동부(25)가 오프 동작되어 압축기 정지신호가 생성 출력되는지를 감지하게 되고, 그 감지결과가 '아니오'인 경우에 제9 단계(S9)로 되돌아가며, 그 감지결과가 '예'인 경우에 제11 단계에서는 압축기(C)를 정지시키게 된다.(S10 및 S11 참조)

상기와 같이 구성되는 본 발명의 압축기의 시동전류 제어장치 및 그 제어방법은 압축기의 주권선으로 공급되는 시동전류의 위상을 제어하는 전류제한부의 동작을 결정하는 제1 스위칭부와 압축기의 보조권선에 시동 용량을 제공하는 시동지원부의 동작을 결정하는 제2 스위칭부가 서로 병렬 연결되어 있어 전류제한부 미 시동지원부가 모두 위상 제어되어 전류가 한정되므로 제2 스위칭부 접점에 전압이 낮게 걸려 스위칭부의 수명을 보장할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 시스템으로 구동전압을 공급하는 전원부와; 상기 전원부의 구동전압을 통해 위상 제어값을 산출하여 그에 따라 초기 시동시 압축기로 공급되는 시동 전류가 규제되도록 위상 제어 시점을 결정하면서 압축기의 시동/운전 전류 제한에 대한 제어 기능을 수행하는 마이컴과; 상기 마이컴의 위상 제어값에 따라 압축기의 주권선에 일정 시간 동안 위상 제어된 시동전류를 전달하는 전류제한부와; 상기 압축기 보조권선에 일정 시간 동안 상기 전류제한부에 의해 제어된 전류에 의한 시동용량을 제공하는 시동지원부와; 상기 압축기의 보조권선에 필요한 운전 용량을 제공하는 운전지원부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압축기의 시동전류 제어장치.
2. 시스템으로 구동전압을 공급하는 전원부와, 상기 전원부의 구동전압을 통해 위상 제어값을 산출하여 그에 따라 초기 시동시 압축기로 공급되는 시동 전류가 규제되도록 위상 제어 시점을 결정하면서 압축기의 시동/운전 전류 제한에 대한 제어 기능을 수행하는 마이컴과, 상기 마이컴의 위상 제어값에 따라 압축기의 주권선에 일정 시간 동안 위상 제어된 시동전류를 전달하는 전류제한부와, 상기 압축기 보조권선에 일정 시간 동안 상기 전류제한부에 의해 제어된 전류에 의한 시동용량을 제공하는 시동지원부와, 상기 압축기의 보조권선에 필요한 운전 용량을 제공하는 운전지원부로 이루어진 압축기의 시동전류 제어장치의 시동전류 제어방법에 있어서,

   압축기를 구동시키기 위한 구동전압이 시스템으로 공급되면 압축기 구동신호가 생성 출력되면서 운전 용량을 제공하기 위한 제1 단계와;

   상기 제1 단계의 압축기 구동신호에 의해 상기 구동전압에 따른 위상 제어값을 산출하고 그에 따라 압축기로 공급되는 시동전류를 위상 제어하는 동시에 압축기로 시동 용량을 제공하기 위한 온 동작시키는 제2 단계와;

   상기 제1 및 2 단계를 통해 운전지원부에 충전된 전압과 전류제한부에 의해 구동전압에서 상기 압축기 시동이 완료되면 운전지원부를 통해 운전용량이 압축기로 제공되어 압축기가 운전되다가 압축기 정지신호가 전달되면 압축기를 정지시키는 제3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기의 시동전류 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 압축기의 시동전류 제어방법은 상기 마이컴에 의해 전류제한부와 압축기 사이를 연결/개방시키도록 온/오프 동작되는 제1 스위칭부와; 상기 제1 스위칭부와 병렬 연결되어 전류가 제한되도록 하면서 마이컴의 시동 전류 제어에 따라 압축기 초기 시동시 온/오프 동작되는 제2 스위칭부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압축기의 시동전류 제어장치.