KR100414096B1

KR100414096B1 - 왕복동식 압축기의 속도 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR100414096B1
Application number: KR10-2001-0046576A
Authority: KR
Inventors: 유재유; 이철웅; 황민규
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2004-01-07
Also published as: KR20030012525A

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 속도 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 제품 출시전, 동일한 부하조건에서 검출한 'TDC≒0'인 지점의 속도를 속도지령치로 설정한후, 그 속도지령치로 모든 운전조건에서 사용하기 위해, 부하변동시, 그 속도지령치에, 실험에 의해 미리 구해진 보정치를 가감하여 속도 오차를 보상하도록 한 것이다, 이를 위하여 본 발명은 왕복동식 압축기에 있어서, 특정 부하상태에서, 현재 피스톤 속도와 모터 전류의 위상차를 구한후, 그 위상차의 변곡점에서 'TDC≒0'인 속도를 검출하는 검출수단과; 상기 검출수단으로부터 'TDC≒0'인 속도를 입력받아 이를 속도지령치로 저장하는 저장수단과; 상기 저장수단의 속도지령치와 현재 피스톤 속도를 비교하여 그에 따라 속도 제어하는 제어수단을 포함하여 구성한다.

Description

왕복동식 압축기의 속도 제어장치 및 방법{VELOCITY CONTROL APPARATUS FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 제품 출시전, 동일한 부하조건에서 'TDC=0'인 지점의 속도를 검출하여 저장한후, 그 속도를 모든 운전조건에서 기준 속도로 사용하도록 한 왕복동식 압축기의 속도 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 왕복동식 압축기는, 다상의 고정자에 권취된 코일에 공급되는 전원을 스위칭소자를 이용하여 단속함으로써, 회전 토오크(TORQUE)를 발생시키게 되는데, 회전자와 고정자간의 여자상태를 순차적으로 가변시킴으로써, 자기 흡입력에 의하여 정방향 회전 토오크를 발생시킬 수 있다.

도1은 일반적인 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 스트로크 지령치에 따라, 내부 모터에 인가되는 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축부(L.COMP)와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 발생하는 전압을 검출하는 전압검출부(30)와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부(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 왕복동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하는 전기회로부(10)로 구성되고, 이와같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 인가전압에 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 왕복동식 압축부(L.COMP)의 모터(M)에 인가되는 인가전압과 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 인가전압과 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 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 증가시킨다.

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

상술한 바와같은 장치는, 센서리스 방식으로 'TDC=0'인 지점의 스트로크를계산하거나, 센서를 이용하여 또는 'TDC=0'인 지점의 스트로크를 검출하여 이를 스트로크지령치로 사용하는데, 기구적인 특성 변화 또는 외부 환경변화에 의한 부하변동으로 인하여 'TDC=0'인 지점의 스트로크가 변화게 되어,매 운전시 마다 스트로크지령치를 새로 검출해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제품 출시전, 동일한 부하조건에서 검출한 'TDC=0'인 지점의 속도를 속도지령치로 설정한후, 그 속도지령치로 모든 운전조건에서 사용하기 위해, 부하변동시, 그 속도지령치에, 실험에 의해 미리 구해진 보정치를 가감하여 속도 오차를 보상하도록 한 왕복동식 압축기의 속도 제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 일반적인 왕복동식 압축기의 속도제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도2는 본 발명 왕복동식 압축기의 속도 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도3은 본 발명 왕복동식 압축기의 속도 제어방법에 대한 동작 흐름도.

도4는 도3에 있어서, 한주기 속도에 대한 속도와 전류의 위상차 변화를 보인도.

도5는 도3에 있어서, 한주기 속도에 대한 전압과 전류의 위상차 변화를 보인도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100:전기회로부 200:전류검출부

300:전압검출부 400:속도검출부

500:위상차검출부 600:속도지령치

700:제어부 701:비교기

702:속도제어부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 왕복동식 압축기에 있어서, 특정 부하상태에서, 현재 피스톤 속도와 모터 전류의 위상차를 구한후, 그 위상차의 변곡점에서 'TDC≒0'인 속도를 검출하는 검출수단과; 상기 검출수단으로부터 'TDC≒0'인 속도를 입력받아 이를 속도지령치로 저장하는 저장수단과; 상기 저장수단의 속도지령치와 현재 피스톤 속도를 비교하여 그에 따라 속도 제어하는 제어수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 특정부하에 대하여, 속도와 모터 전류의 위상차에 의해, 위상차 변곡점을 검출하는 제1 과정과; 상기 위상차 변곡점에서의 속도값을 검출하여 이를 기준 속도지령치로 저장하는 제2 과정과; 상기 속도지령치와 현재 속도값을 비교하여 그에 따라 속도 제어하는 제3 과정으로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 속도 제어장치 및 방법에 대한 작용과 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명 왕복동식 압축기의 속도 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 모터에 인가되는 전류를 검출하는 전류검출부(200)와; 모터에 인가되는 전압을 검출하는 전압검출부(300)와; 상기 모터전류와 모터전압을 이용하여 속도를 검출하는 속도검출부(400)와; 상기 속도와 전류의 위상차를 검출한후 그 위상차의 변곡점에서의 속도를 검출하는 위상차검출부(500)와; 상기 위상차검출부(500)의 속도를 속도지령치로 저장하는 속도지령치저장부(600)와; 상기 속도지령치와 현재 피스톤 속도를 비교하여 그에 따라 속도를 제어하기 위한 스위칭제어신호를 출력하는 제어부(700)와; 상기 스위칭제어신호에 의해, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하는 전기회로부(100)로 구성한다.

상기 제어부(700)는 속도지령치와 현재 피스톤 속도의 크기를 비교하여 그에 따른 비교신호를 출력하는 비교기(701)와; 상기 비교기(701)의 비교신호에 따라, 모터에 인가되는 전압을 제어하기 위한 스위칭제어신호를 출력하는 속도제어부 (702)로 구성한다.

도3은 본 발명 왕복동식 압축기의 속도 제어방법에 대한 동작흐름도로서, 특정 부하 조건에서, 속도와 모터 전류의 위상차에 의해, 위상차 변곡점을 검출하는제1 과정(SP1)과; 상기 위상차 변곡점에서의 속도값을 검출하여 이를 기준 속도지령치로 저장하는 제2 과정(SP2,SP3)과; 상기 속도지령치와 현재 속도값을 비교하여 그에 따라 속도 제어하는 제3 과정(SP4~SP7)으로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 일반적인 동작은 종래와 동일하므로 생략한다.

본 발명은, 특정부하 조건에서, 모터에 인가되는 전압과 전류를 검출하여 피스톤 속도를 연산한 다음, 그 피스톤 속도와 전류의 위상차의 변곡점을 검출하여 그 변곡점에서의 피스톤 속도를 속도지령치로 설정한후, 그 속도지령치로 피스톤의 속도를 제어하여 구동하는 것인데, 즉, 전류검출부(200)와 전압검출부(300)는 모터에 인가되는 전류와 전압을 검출하여 이를 속도검출부(400)에 인가한다.

이에 따라, 상기 속도검출부(400)는 상기 전류와 전압을 이용하여 피스톤 속도를 연산하여 그 피스톤 속도를 위상차검출부(500)에 인가하고, 이에 의해 상기 위상차검출부 (500)는, 상기 피스톤 속도와 전류의 위상차, 또는 전원전압(220V/ 60Hz ,220V/50Hz ,110V/ 60Hz,110V/50Hz)과 모터전류에 대한 위상차, 또는 모터전류와 전압의 위상차를 검출한후, 그 위상차의 변곡점에서의 피스톤 속도를 속도 지령치로 속도 지령치 저장부(600)에 저장한다.

이때, 제어부(700)의 비교기(701)는 상기 속도 지령치 저장부(600)로부터 속도 지령치를 입력받아 이를 상기 속도검출부(400)의 현재 피스톤 속도와 비교하여 그에 따른 비교신호를 속도제어부(702)에 인가한다.

이에 따라, 상기 속도제어부(702)는 상기 비교기(701)에서 출력되는 비교신호에 따라, 속도를 제어하기 위한 스위칭제어신호를 전기회로부(100)의 트라이악 (Tr1)에 인가한다.

이에 따라, 상기 전기회로부(100)는, 상기 제어부(300)에서 출력되는 스위칭제어신호에 의해, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜, 모터(M)를 구동시키기 위한 소정 전압을 모터(M)에 인가한다.

이에 따라, 모터(M)는 소정 속도로 구동한다.

만약, 부하의 변동이 발생하게 되면, 상기 제어부(700)는, 속도지령치에, 룩업테이블의 해당 보정치를 가감하여 새로운 속도지령치를 설정한후, 그 속도지령치로 속도 제어를 수행한다.

상기 룩업테이블은, 실험에 의해 각 부하에 따른 피스톤 속도와 기준 속도지령치와의 차이값을 보정값으로 미리 저장한다.

여기서, 도3을 참조하여, 본 발명을 간략히 설명하면, 특정 부하 조건에서, 도4와 같이,피스톤 속도와 모터 전류의 위상차에 의해, 위상차 변곡점을 검출한 다음 (SP1,SP2), 그 위상차 변곡점에서의 속도값을 검출하여 이를 기준 속도지령치로 저장한다(SP3).

상기 위상차 변곡점은, 도5와 같이, 모터 인가전압과 모터전류의 위상차에 의해 검출할 수도 있다.

그 다음 부하변동을 판단하여(SP4), 부하변동이 발생하지 않으면, 상기 속도지령치와 현재 피스톤 속도를 비교하여(SP6), 그에 따라 피스톤의 속도를 제어한다 (SP7).

만약, 부하변동이 발생하면, 록업테이블에서 해당 보정치를 읽어들여 그 보정치를 속도지령치에 가감하여 그 속도지령치를 보정한후(SP5), 그 보정된 속도지령치와 현재 모터 속도를 비교하여(SP6), 그에 따라 모터의 속도를 제어한다(SP7).

여기서, 상기 위상차 변곡점 검출동작(SP1)은, 제품 출하 이전에, 소정 횟수 동안 반복 수행하여 속도를 검출한다.

그리고, 상기 룩업테이블은, 미리 실험에 의해, 각 부하의 크기에 따라, 해당 속도를 검출하여 이를 속도지령치와 비교하여 그에 따른 차이값을 보정치로 저장한다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 제품 출시전, 동일한 부하조건에서 검출한 'TDC=0'인 지점의 속도를 속도지령치로 설정한후, 그 속도지령치로 모든 운전조건에서 사용하기 위해, 부하변동시, 그 속도지령치에, 실험에 의해 미리 구해진 보정치를 가감함으로써, 속도 오차를 보상하는 효과가 있다.

Claims

왕복동식 압축기에 있어서,

특정 부하상태에서, 현재 피스톤 속도와 모터 전류의 위상차를 구한후, 그 위상차의 변곡점에서 'TDC≒0'인 속도를 검출하는 검출수단과;

상기 검출수단으로부터 'TDC≒0'인 속도를 입력받아 이를 속도지령치로 저장하는 저장수단과;

상기 저장수단의 속도지령치와 현재 피스톤 속도를 비교하여 그에 따라 속도 제어하는 제어수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 속도 제어장치.
제1 항에 있어서, 제어수단은, 속도지령치에, 실험에 의해 구한 부하변동에 따른 보정치를 가감하여 보정하는 보정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 속도 제어장치.
제2 항에 있어서, 보정수단은, 실험에 의해, 부하 크기에 따라 연산한 속도보정치를 저장하는 룩업테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 속도 제어장치.
특정 부하 조건에서, 속도와 모터 전류의 위상차에 의해, 위상차 변곡점을검출하는 제1 과정과;

상기 위상차 변곡점에서의 속도값을 검출하여 이를 기준 속도지령치로 저장하는 제2 과정과;

상기 속도지령치와 현재 속도값을 비교하여 그에 따라 속도 제어하는 제3 과정으로 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 속도 제어방법.
제4 항에 있어서, 위상차 변곡점 검출 동작은, 제품 출하 이전에, 소정 횟수동안 반복 수행하여 속도를 검출하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 속도 제어방법.
제4 항에 있어서, 실험에 의해, 각 부하의 크기에 따라, 해당 속도를 검출하여 이를 속도지령치와 비교하여 그에 따른 비교값을 보정치로 저장하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 속도 제어방법.
제4 항에 있어서, 제2 과정은,부하변동시, 특정 부하시의 속도지령치를, 실험에 의해 구한 부하변동에 따른 보정치 만큼 가감하여 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 속도 제어방법.