KR100631568B1 - Driving control apparatus and method for reciprocating compressor - Google Patents

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Abstract

A device for controlling operation of a reciprocating compressor and a method thereof are provided to increase efficiency of the reciprocating compressor, and to improve reliability by performing stroke control in decreasing capacity load and performing frequency control in increasing capacity load. An operation control device of a reciprocating compressor(200) includes a power unit(100) having an inverter(500) converting input power, the reciprocating compressor connected to the power unit, a sensor unit(300) measuring physical values applied to the reciprocating compressor, and a microprocessor(400) outputting an over load control signal for varying frequency of the power unit by comparing capacity load calculated according to the signal from the sensor unit with the reference load or a low load control signal for controlling stroke by varying voltage of the power unit. The microprocessor relatively increases frequency of the power unit by outputting the over load control signal in case of the reference load to be over the capacity load, and changes stroke by varying voltage with relatively lowering frequency of the power unit by outputting the low load control signal in case of the reference load to be less than the load capacity.

Description

왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법{DRIVING CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}Operation Control System and Method of Reciprocating Compressor {DRIVING CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

도 1은 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도,1 is a block diagram showing the configuration of a control device of a reciprocating compressor according to the prior art;

도 2는 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 제어 장치를 도시한 블록도,2 is a block diagram showing a control device of a reciprocating compressor according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 제어 방법을 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a control method of a reciprocating compressor according to the present invention.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명********** Description of the symbols for the main parts of the drawings *****

100 : 전원유닛 200 : 압축기100: power supply unit 200: compressor

300 : 센서유닛 400 : 마이크로 프로세서300: sensor unit 400: microprocessor

500 : 인버터500: inverter

일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치로서 냉동 시스템, 예를 들어 냉장고나 에어컨 등, 의 일부분으로 사용된다. 압축기 중 왕복동식 압축기(reciprocating compressor)는 내부 피스톤을 실린더의 내부에서 선형으로 왕복 운동시킴으로써 냉매 가스를 흡입, 압축 및 토출한 다. 상기 피스톤을 구동하는 방식은 레시프로(recipro) 방식과 리니어(linear) 방식으로 구분된다.Generally, a compressor is a device that converts mechanical energy into compressive energy of a compressive fluid and is used as part of a refrigeration system such as a refrigerator or an air conditioner. A reciprocating compressor among the compressors sucks, compresses and discharges refrigerant gas by linearly reciprocating the inner piston inside the cylinder. The piston driving method is divided into a recipro method and a linear method.

상기 레시프로 방식은 회전하는 모터에 크랭크 샤프트(Crankshaft)를 결합하고, 상기 크랭크 샤프트에 피스톤을 결합하여 모터의 회전력을 직선 왕복운동으로 전환하는 방식이다. 상기 리니어 방식은 직선 운동하는 모터의 가동자에 피스톤을 연결하여 모터의 직선 운동으로 피스톤을 왕복 운동시키는 방식이다.The recipe is a method of coupling a crankshaft to a rotating motor and coupling a piston to the crankshaft to convert the rotational force of the motor into a linear reciprocating motion. The linear method is a method of reciprocating the piston by the linear motion of the motor by connecting the piston to the mover of the linear motion motor.

상기 왕복동식 압축기는 구동력을 발생하는 전동 유니트와, 구동력을 전달받아 유체를 압축하는 압축 유니트로 구성된다. 상기 전동 유니트는 일반적으로 모터를 많이 사용하며, 리니어 방식의 경우에는 리니어 모터를 이용한다. The reciprocating compressor is composed of an electric unit for generating a driving force, and a compression unit for receiving a driving force to compress the fluid. The electric unit generally uses a lot of motors, and in the case of a linear type, a linear motor is used.

리니어 모터는 모터 자체가 직선형의 구동력을 직접 발생시키므로 기계적인 변환 장치가 필요치 않고, 구조가 복잡하지 않으며, 에너지 변환으로 인한 손실을 줄일 수 있고 마찰 및 마모가 발생하는 연결 부위가 없어서 소음을 크게 줄일 수 있는 특징을 가지고 있다. 또한, 리니어 압축기를 냉장고나 에어컨에 이용할 경우에는 리니어 압축기에 인가되는 스트로크 전압을 가변 시켜 줌에 따라 압축비를 가변할 수 있어 가변 냉력 제어에도 사용할 수 있는 장점이 있다Linear motors directly generate linear driving force, which eliminates the need for mechanical converters, is complex in structure, reduces losses due to energy conversion, and greatly reduces noise due to the absence of friction and wear-related connections. It has features that can be. In addition, when the linear compressor is used in a refrigerator or an air conditioner, the compression ratio can be varied by varying the stroke voltage applied to the linear compressor, which can be used for variable cooling power control.

하지만 왕복동식 압축기의 경우에는, 특히 리니어 방식의 경우, 피스톤이 실린더 안에서 기구적으로 구속되어 있지 않은 상태에서 왕복 운동을 하게 되기 때문에 갑자기 전압이 과도하게 결려서 피스톤이 실린더 벽에 부딪치거나, 부하가 커서 피스톤이 전진하지 못하여 압축이 제대로 이루어 지지 않는 경우 등이 생긴다. 따라서, 부하의 변동이나 전압 변동에 대해서 피스톤의 거동을 제어하기 위해서는 피 스톤의 제어가 필수적이라고 할 수 있다.However, in the case of reciprocating compressors, especially in the linear type, the piston reciprocates without being mechanically constrained in the cylinder, and suddenly excessive voltage builds up, causing the piston to hit the cylinder wall, If the piston is too big, the piston cannot move forward and compression is not performed properly. Therefore, it can be said that the control of the piston is essential to control the behavior of the piston against the load fluctuation or the voltage fluctuation.

도 1은 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a control device of a reciprocating compressor according to the prior art.

이에 도시된 바와 같이, 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치는 교류 전원을 공급하는 전원 유닛(10)과, 상기 전원 유닛(10)으로부터 전원을 공급 받아 스트로크 전압에 의해 피스톤의 스트로크(stroke)(여기서는, 피스톤의 상사점과 하사점 사이의 거리를 의미함)를 가변시켜 냉력(or 냉동 능력:cooling capacity)을 조절하는 왕복동식 압축기(40)와, 스트로크의 가변에 의해 상기 왕복동식 압축기(40)에 인가되는 전압과 전류를 측정하는 센서 유닛(50)과, 상기 센서 유닛(50)의 신호를 받아 스트로크를 계산하고 이를 사용자가 입력한 스트로크 지령치(target stroke)와 비교하여 제어 신호를 출력하는 마이크로 프로세서(60)와, 제어 신호에 의해 교류 전원을 단속하여 스트로크 전압을 인가하는 제어 유닛(30)으로 구성된다.As shown in the drawing, the operation control device of the reciprocating compressor includes a power supply unit 10 for supplying AC power, and a stroke of the piston by a stroke voltage in response to the power supply from the power supply unit 10. The reciprocating compressor 40 which controls the cooling capacity (or cooling capacity) by varying the distance between the top dead center and the bottom dead center of the piston, and the reciprocating compressor 40 by varying the stroke. Sensor unit 50 for measuring the applied voltage and current, and a microprocessor for calculating the stroke by receiving the signal of the sensor unit 50 and comparing it with the target stroke input by the user to output a control signal 60, and the control unit 30 which interrupts an AC power supply by a control signal, and applies stroke voltage.

상기 센서 유닛(50)은 전압과 전류를 측정하는 유닛이 각각 따로 설치될 수도 있다.The sensor unit 50 may be separately provided with a unit for measuring the voltage and current.

상기 왕복동식 압축기(40)에 구비되는 모터는 코일이 소정 권선비로 균일하게 감겨져서 상기 스트로크 전압에 의해 구동 전압이 발생되어 구동된다.In the motor provided in the reciprocating compressor 40, a coil is wound uniformly at a predetermined turns ratio, and a driving voltage is generated by the stroke voltage to be driven.

상기 제어 유닛(30)은 일반적으로 트라이악(Triac)을 사용한다.The control unit 30 generally uses a triac.

상기와 같이 구성된 종래 왕복동식 압축기의 제어 동작을 설명하면 다음과 같다. Referring to the control operation of the conventional reciprocating compressor configured as described above are as follows.

먼저, 전원 유닛(10)에 의해 교류 전원이 상기 왕복동식 압축기(40)에 공급 된다. 사용자가 설정한 스트로크 지령치에 의해 제어 유닛(30)에 의해 스트로크 전압을 출력하고, 그 스트로크 전압에 의해 피스톤이 왕복운동하게 된다. 부하에 따라 스트로크 전압이 가변됨에 따라 왕복동식 압축기의 냉력을 제어하게 된다.First, AC power is supplied to the reciprocating compressor 40 by the power unit 10. The stroke voltage is output by the control unit 30 by the stroke command value set by the user, and the piston reciprocates by the stroke voltage. As the stroke voltage varies depending on the load, the cooling power of the reciprocating compressor is controlled.

여기서, 스트로크 전압에 의해 스트로크가 가변될 때 센서 유닛(50)은 왕복동식 압축기에서 발생하는 전압과 전류를 검출하고, 마이크로 프로세서(60)는 검출된 전압과 전류를 이용하여 현재의 스트로크를 계산한다. 따라서, 상기 마이크로 프로세서(60)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치보다 작으면 제어 유닛(30)에 제어 신호를 보내 스트로크 전압을 증가시킨다. 제어 유닛(30)이 트라이악인 경우는, 트라이악의 온(ON) 주기를 길게 하는 제어 신호를 출력함으로써 왕복동식 압축기에 인가되는 스트로크 전압을 증가시킨다. 또한 상기 마이크로 프로세서(60)에서 계산된 스트로크가 스트로크 지령치보다 크면, 트라이악의 온 주기를 짧게 하는 제어 신호를 출력함으로써 왕복동식 압축기에 인가되는 스트로크 전압을 감소시킨다.Here, when the stroke is varied by the stroke voltage, the sensor unit 50 detects the voltage and current generated in the reciprocating compressor, and the microprocessor 60 calculates the current stroke using the detected voltage and current. . Therefore, the microprocessor 60 sends a control signal to the control unit 30 to increase the stroke voltage when the calculated stroke is smaller than the stroke command value. When the control unit 30 is a triac, the stroke voltage applied to the reciprocating compressor is increased by outputting a control signal that lengthens the triac's ON cycle. If the stroke calculated by the microprocessor 60 is larger than the stroke command value, the stroke voltage applied to the reciprocating compressor is reduced by outputting a control signal for shortening the on period of the triac.

상기 스트로크 지령치는 왕복동식 압축기의 부하의 대소에 따라 달라진다. 즉, 부하가 클 경우는 스크로크 지령치를 크게 하여 피스톤의 스트로크가 줄지 않도록 하여 냉력이 떨어지는 것을 막는다. 반대로 부하가 작은 경우는 스트로크 지령치를 감소시켜 피스톤의 스트로크가 증가하지 않도록 하여 냉력의 증가와 함께 과도한 스트로크(over stroke)에 의한 피스톤과 실린더의 충돌이 발생하지 않도록 막는다. 이와 같은 방식으로 부하의 대소에 따라 왕복동식 압축기의 용량 가변을 실현할 수 있다.The stroke command value depends on the magnitude of the load of the reciprocating compressor. In other words, when the load is large, the stroke command value is increased so that the stroke of the piston is not reduced to prevent the cooling force from dropping. On the contrary, when the load is small, the stroke command value is reduced so that the stroke of the piston does not increase, thereby preventing the collision between the piston and the cylinder due to an excessive stroke and an increase of cooling power. In this way, the variable capacity of the reciprocating compressor can be realized according to the size of the load.

그러나, 위와 같은 종래의 스트로크 전압을 이용한 왕복동식 압축기의 제어 방식은 피스톤 스트로크를 어느 이하로 줄이면 효율이 급격히 감소하는 특징을 가짐으로 인하여 용량 가변을 구현하는데는 한계가 있다는데 문제점이 있다.However, the conventional control method of the reciprocating compressor using the stroke voltage has a problem that there is a limit in implementing the variable capacity due to the characteristic that the efficiency is drastically reduced when the piston stroke is reduced to any below.

일반적으로 회전 모터를 이용한 회전형 압축기는 주파수 가변을 통하여 넓은 범위의 용량가변을 구현하고 있으며 특히, 용량 가변이 작은 범위에서는 주파수 가변시 압축기의 효율이 급격히 감소하지 않은데 반하여 왕복동식 압축기의 경우에는 피스톤 스트로크가 작은 범위에서 압축기의 효율이 감소하는 문제점이 있다. In general, a rotary compressor using a rotating motor realizes a wide range of capacity variation through a variable frequency. In particular, in a range where the variable capacity is small, the efficiency of the compressor does not rapidly decrease when the frequency is variable, whereas in the case of a reciprocating compressor, a piston There is a problem in that the efficiency of the compressor is reduced in a small stroke range.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 일정 조건에서 주파수 제어 방식과 스트로크 제어방식을 동시에 사용하여 넓은 범위의 용량 가변을 실현할 수 있으며 효율을 향상시키면서도 신뢰성이 확보되는 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention by using a frequency control method and a stroke control method at the same time under a certain condition to realize a wide range of variable capacity and improve the efficiency while improving the reliability It is to provide an operation control apparatus and method of the reciprocating compressor secured.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치는 입력 전원을 변환시키는 인버터를 포함한 전원 유닛과, 상기 전원 유닛에 연결된 왕복동식 압축기와, 상기 왕복동식 압축기에 인가되는 물성치를 측정하는 센서유닛과, 상기 센서유닛의 신호를 받아 계산된 용량부하와 기설정된 기준부하를 비교하여 전원 유닛의 주파수를 가변시키는 과부하 제어신호 또는 전원 유닛의 전압을 가변하여 스트로크 제어를 수행하는 저부하 제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서를 포함하여 구성된다.The operation control apparatus of the reciprocating compressor of the present invention for realizing the above problem measures a physical property value applied to a power unit including an inverter for converting input power, a reciprocating compressor connected to the power unit, and the reciprocating compressor. A low load control that performs stroke control by varying the voltage of the power supply unit or an overload control signal for varying the frequency of the power supply unit by comparing the sensor unit with the capacity load calculated by receiving the signal of the sensor unit and a predetermined reference load. It includes a microprocessor for outputting a signal.

또한, 왕복동식 압축기의 운전 제어방법은 실험에 의하여 기준부하를 설정하 는 제1 단계와; 센서유닛에서 측정된 값으로부터 용량부하를 계산하는 제2 단계와;In addition, the operation control method of the reciprocating compressor includes a first step of setting a reference load by experiment; Calculating a capacity load from a value measured in the sensor unit;

상기 기준부하와 용량부하를 비교하는 제3 단계와; 상기 제3 단계의 비교 결과에 따라 전원 유닛의 주파수를 가변시키는 과부하 제어신호 또는 전원 유닛의 전압을 가변하여 스트로크 제어를 수행하는 저부하 제어신호를 출력하는 제4 단계와; 과부하 제어신호가 출력되는 경우에는 전원 유닛의 주파수를 상대적으로 높게하고, 저부하 제어신호시에는 전원 유닛의 주파수를 상대적으로 낮게 유지하면서 전압을 변화시켜 스트로크를 변화시키는 제5 단계를 포함하여 수행된다.A third step of comparing the reference load and the capacity load; Outputting an overload control signal for varying the frequency of the power supply unit or a low load control signal for performing stroke control by varying the voltage of the power supply unit according to the comparison result of the third step; And a fifth step of changing the stroke by varying the voltage while keeping the frequency of the power supply unit relatively high when the overload control signal is output, and maintaining the frequency of the power supply unit relatively low during the low load control signal. .

본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치 및 방법의 실시 예로서는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예들에 대하여 설명한다.As an example of the operation control apparatus and method of the reciprocating compressor according to the present invention can be a plurality, there will be described the most preferred embodiments below.

도 2는 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치를 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing an operation control apparatus of the reciprocating compressor according to the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치는 입력 전원을 변환시키는 인버터(500)를 포함한 전원 유닛(100)과, 상기 전원 유닛(100)에 연결된 왕복동식 압축기(200)와, 상기 왕복동식 압축기(200)에 인가되는 물성치를 측정하는 센서유닛(300)과, 상기 센서유닛(300)의 신호를 받아 계산된 용량부하와 기설정된 기준부하를 비교하여 전원 유닛(100)의 주파수를 가변시키는 과부하 제어신호 또는 전원 유닛(100)의 전압을 가변하여 스트로크 제어를 수행하는 저부하 제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서(400)를 포함하여 구성된다.As shown therein, the operation control apparatus of the reciprocating compressor of the present invention includes a power unit 100 including an inverter 500 for converting input power, a reciprocating compressor 200 connected to the power unit 100, and The sensor unit 300, which measures the physical properties applied to the reciprocating compressor 200, compares the capacity load calculated by receiving the signal of the sensor unit 300 with a predetermined reference load to determine the power supply unit 100. And a microprocessor 400 for outputting an overload control signal for varying the frequency or a low load control signal for varying the voltage of the power supply unit 100 to perform stroke control.

상기 전원 유닛(100)은 가정이나 공장에서 일반적으로 사용하는 220V 교류 전원일 수 있다. 따라서, 전압은 시간에 따라 계속해서 변동하게 된다.The power unit 100 may be a 220V AC power source commonly used in homes or factories. Thus, the voltage continues to change with time.

상기 왕복동식 압축기(200)는 냉동시스템의 일부를 구성하며, 모터의 고정자 또는 가동자쪽에 권선 코일을 감아서 플럭스의 변동으로 인하여 운전된다. 가동자에 연결된 피스톤이 실린더안에서 직선 왕복운동하면서 유체를 압축하고 토출하게 된다.The reciprocating compressor 200 constitutes a part of the refrigeration system, and is operated due to a fluctuation of the flux by winding a winding coil around the stator or the mover side of the motor. A piston connected to the mover compresses and discharges the fluid while linearly reciprocating in the cylinder.

상기 센서유닛(300)에서 인가되는 왕복동식 압축기(200)의 물성치는 전압, 전류, 외기 및 냉동시스템의 고내온도 등이 될 수 있다.The physical properties of the reciprocating compressor 200 applied from the sensor unit 300 may be voltage, current, outdoor air temperature, and internal temperature of the refrigeration system.

상기 마이크로 프로세서(400)는 기준부하가 용량부하보다 클 경우에는 과부하 제어신호를 출력하고, 기준부하가 용량부하보다 작거나 같을 경우에는 저부하 제어신호를 출력하는 것이 바람직하다.The microprocessor 400 preferably outputs an overload control signal when the reference load is greater than the capacitive load, and outputs a low load control signal when the reference load is less than or equal to the capacitance load.

상기 마이크로 프로세서(400)는 과부하 제어신호시에는 전원 유닛의 주파수를 상대적으로 높게하고, 저부하 제어신호시에는 전원 유닛의 주파수를 상대적으로 낮게 유지하면서 전압을 변화시켜 스트로크 제어를 수행하는 것이 바람직하다.The microprocessor 400 preferably performs stroke control by varying the voltage while keeping the frequency of the power supply unit relatively high during the overload control signal and keeping the frequency of the power supply unit relatively low during the low load control signal. .

상기 전원 유닛의 인버터(500)는 일반적으로 상용 전원(교류 50Hz 또는 60Hz)을 이용하여 모터를 가변속하기 위해 임의 주파수의 교류 전원을 만들기 위해서 사용된다. 인버터를 사용하는 장점은 여러가지가 있지만, 그 중 상용 전원을 이용하여 모터의 가변속이 용이하고 에너지가 절약된다는 장점이 있다. 일반적으로 고주파보다는 저주파를 인가하여 압축기를 구동하는 것이 압축기의 효율이 더 높다는 것은 실험으로 알 수 있다. 상기 인버터(500)는 주파수 변조 뿐만 아니라, 기존의 트라이악을 대체하여 스트로크 전압을 가변시킬 수도 있다.The inverter 500 of the power supply unit is generally used to make an AC power source of arbitrary frequency in order to vary the speed of the motor using a commercial power supply (AC 50 Hz or 60 Hz). There are many advantages to using an inverter, but among them, the variable speed of the motor is easy and energy is saved by using a commercial power source. In general, experiments show that driving a compressor by applying a low frequency rather than a high frequency has a higher efficiency. In addition to frequency modulation, the inverter 500 may change the stroke voltage by replacing the existing triac.

본 발명의 운전 제어방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation control method of the present invention as follows.

본 발명의 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법은 실험에 의하여 기준부하를 설정하는 제1 단계(S1)와; 센서유닛에서 측정된 값으로부터 용량부하를 계산하는 제2 단계(S2)와; 상기 기준부하와 용량부하를 비교하는 제3 단계(S3)와; 상기 제3 단계의 비교 결과에 따라 전원 유닛의 주파수를 가변시키는 과부하 제어신호 또는 전원 유닛의 전압을 가변하여 스트로크 제어를 수행하는 저부하 제어신호를 출력하는 제4 단계(S4)와; 과부하 제어신호가 출력되는 경우에는 전원 유닛의 주파수를 상대적으로 높게하고, 저부하 제어신호시에는 전원 유닛의 주파수를 상대적으로 낮게 유지하면서 전압을 변화시켜 스트로크를 변화시키는 제5 단계(S5)를 포함하여 수행된다.The operation control method of the reciprocating compressor of the present invention includes a first step (S1) of setting a reference load by an experiment; A second step S2 of calculating a capacity load from a value measured by the sensor unit; A third step (S3) of comparing the reference load and the capacity load; A fourth step (S4) of outputting an overload control signal for varying the frequency of the power supply unit or a low load control signal for performing stroke control by varying the voltage of the power supply unit according to the comparison result of the third step; A fifth step (S5) of changing the stroke by changing the voltage while keeping the frequency of the power supply unit relatively high when the overload control signal is output, and keeping the frequency of the power supply unit relatively low during the low load control signal. Is performed.

상기 제4 단계(S4)는 기준부하가 용량부하보다 클 경우에는 과부하 제어신호를 출력하고, 기준부하가 용량부하보다 작거나 같을 경우에는 저부하 제어신호를 출력하는 것이 바람직하다.The fourth step S4 preferably outputs an overload control signal when the reference load is greater than the capacitance load, and outputs a low load control signal when the reference load is less than or equal to the capacitance load.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation and effects of the present invention will be described.

먼저, 실험에 의하여 기준부하를 설정하고 이를 마이크로 프로세서의 메모리 등에 저장한다. 즉, 사용자의 설정 온도나 외기 온도에 따라 압축기가 토출해 내야 하는 기준 부하를 실험에 의하여 설정한 후에 이를 마이크로 프로세서에 저장하는 것이다. 또한, 센서유닛에서 측정된 물성치에 대응하는 압축기의 냉매의 토출량을 미리 실험에 의하여 구한 후 이를 저장한다. 즉, 전압이나 전류, 또는 온도를 센서 유닛에서 측정한 후 이를 마이크로 프로세서에 전달하면, 미리 저장되어 있는 실험 치에 의해 압축기의 용량부하를 구할 수 있게 하는 것이다.First, a reference load is set by an experiment and stored in a memory of a microprocessor. In other words, after setting the reference load that the compressor should discharge according to the user's set temperature or the outside temperature by experiment, and stores it in the microprocessor. In addition, the discharge amount of the refrigerant of the compressor corresponding to the physical properties measured by the sensor unit is obtained by experiment in advance and then stored. That is, if the voltage, current, or temperature is measured in the sensor unit and then transferred to the microprocessor, the capacity load of the compressor can be obtained from the stored experimental values.

전원유닛에서 전원을 인가하여 압축기가 구동하게 되면 상기 기준부하와 용량부하를 비교하여 제어신호를 출력하게 된다. 마이크로 프로세서에서는 기준부하가 용량부하보다 클 경우에는 과부하라고 인식하고 과부하 제어 신호를 출력하여 인버터에 전달한다. 과부하라고 인식할 수 있는 경우는 일반적으로 사용자가 낮은 온도를 설정했다거나, 냉동시스템 내에 뜨거운 물체가 유입되었거나, 급속 냉동을 선택하였을 경우 등이다. 이와 같은 과부하 제어신호시에는 전원 유닛의 주파수를 상대적으로 높게한다. 일반적으로 왕복동식 압축기는 기계적인 공진시스템이므로 주파수 가변을 통하여 압축기의 용량을 증가시켜 용량부하가 기준부하와 같아질 때까지 증가시킨다. 왕복동식 압축기는 피스톤이 반복적인 왕복 운동을 하므로 공진 주파수를 갖는 공진 시스템으로 모델링할 수 있으며 이와 같은 시스템에는 주파수 가변을 통하여 넓은 범위에서 용량 가변을 실현할 수 있다.When the compressor is driven by applying power from the power unit, the control signal is output by comparing the reference load with the capacity load. If the reference load is greater than the capacity load, the microprocessor recognizes it as an overload and outputs an overload control signal to the inverter. In general, the overload can be recognized by a user setting a low temperature, a hot object is introduced into the refrigeration system, or a quick freezing is selected. In such an overload control signal, the frequency of the power supply unit is relatively high. In general, since a reciprocating compressor is a mechanical resonance system, the capacity of the compressor is increased through the variable frequency until the capacity load is equal to the reference load. The reciprocating compressor can be modeled as a resonant system having a resonant frequency because the piston repeatedly performs reciprocating motion, and such a system can realize a variable capacity in a wide range through the variable frequency.

만약, 기준부하가 용량부하보다 작은 경우에는 저부하라고 인식하고 저부하 제어 신호를 출력한다. 저부하 제어신호시에는 전원 유닛의 주파수를 상대적으로 낮게 유지하여 압축기의 효율을 증가시킴과 아울러 전원유닛의 전압을 변화시켜 스토로크 제어를 수행한다. 저부하라고 인식될 수 있는 상황은 야간운전이나 겨울철과 같이 냉력이 많이 필요하지 않은 경우이다. 또한, 주파수 제어가 적당하지 않은 초기 구동시에도 전압 변화를 통한 제어가 필요하다.If the reference load is smaller than the capacitive load, it is recognized as a low load and outputs a low load control signal. During the low load control signal, the frequency of the power supply unit is kept relatively low, thereby increasing the efficiency of the compressor and changing the voltage of the power supply unit to perform the stroke control. A situation that can be perceived as underload is when there is no need for much cold power, such as night driving or winter. In addition, it is necessary to control by voltage change even during initial driving in which frequency control is not appropriate.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 인버터를 사용하여 일정 조건에서 주파수 제어 방식과 스트로크 제어방식을 동시에 사용하여 넓은 범위의 용량 가변을 실현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 과부하와 저부하에 따라 적절한 제어를 사용함으로서 압축기의 효율을 향상시키면서도 신뢰성이 확보할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, an inverter can be used to simultaneously realize a wide range of capacitance change by simultaneously using a frequency control method and a stroke control method under certain conditions. In addition, by using the appropriate control according to the overload and low load there is an effect that can be secured while improving the efficiency of the compressor.

즉, 용량부하가 작은 경우에는 스트로크 제어를 수행하며, 또한 용량 부하가 큰 경우에는 주파수 제어를 수행하여 전체적으로 압축기의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.That is, the stroke control is performed when the capacity load is small, and the frequency control is performed when the capacity load is large, thereby improving the efficiency of the compressor as a whole.

Claims (4)

입력 전원을 변환시키는 인버터를 포함한 전원 유닛과, A power unit including an inverter for converting input power; 상기 전원 유닛에 연결된 왕복동식 압축기와,A reciprocating compressor connected to the power unit, 상기 왕복동식 압축기에 인가되는 물성치를 측정하는 센서유닛과,A sensor unit for measuring physical properties applied to the reciprocating compressor; 상기 센서유닛의 신호를 받아 계산된 용량부하와 기설정된 기준부하를 비교하여 전원 유닛의 주파수를 가변시키는 과부하 제어신호 또는 전원 유닛의 전압을 가변하여 스트로크 제어를 수행하는 저부하 제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치.The microcontroller outputs an overload control signal for varying the frequency of the power supply unit or a low load control signal for performing stroke control by varying the voltage of the power supply unit by comparing the capacitance load calculated by receiving the signal of the sensor unit with a preset reference load. Operation control apparatus of the reciprocating compressor, characterized in that it comprises a processor. 제 1항에 있어서, 상기 마이크로 프로세서는 기준부하가 용량부하보다 클 경우에는 과부하 제어신호를 출력하여 전원 유닛의 주파수를 상대적으로 높게하고, 기준부하가 용량부하보다 작거나 같을 경우에는 저부하 제어신호를 출력하여 전원 유닛의 주파수를 상대적으로 낮게 유지하면서 전압을 변화시켜 스트로크를 변화시키는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치.The microprocessor of claim 1, wherein the microprocessor outputs an overload control signal when the reference load is greater than the capacitive load to relatively increase the frequency of the power supply unit, and when the reference load is less than or equal to the capacitive load, the low load control signal. Outputting the operation control device of the reciprocating compressor, characterized in that for changing the stroke by changing the voltage while keeping the frequency of the power supply unit relatively low. 실험에 의하여 기준부하를 설정하는 제1 단계와;A first step of setting a reference load by an experiment; 센서유닛에서 측정된 값으로부터 용량부하를 계산하는 제2 단계와;Calculating a capacity load from a value measured in the sensor unit; 상기 기준부하와 용량부하를 비교하는 제3 단계와;A third step of comparing the reference load and the capacity load; 상기 제3 단계의 비교 결과에 따라 전원 유닛의 주파수를 가변시키는 과부하 제어신호 또는 전원 유닛의 전압을 가변하여 스트로크 제어를 수행하는 저부하 제어신호를 출력하는 제4 단계와;Outputting an overload control signal for varying the frequency of the power supply unit or a low load control signal for performing stroke control by varying the voltage of the power supply unit according to the comparison result of the third step; 과부하 제어신호가 출력되는 경우에는 전원 유닛의 주파수를 상대적으로 높게하고, 저부하 제어신호시에는 전원 유닛의 주파수를 상대적으로 낮게 유지하면서 전압을 변화시켜 스트로크를 변화시키는 제5 단계를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.And a fifth step of changing the stroke by changing the voltage while keeping the frequency of the power supply unit relatively high when the overload control signal is output, and maintaining the frequency of the power supply unit relatively low during the low load control signal. Operation control method of the reciprocating compressor, characterized in that. 제 3항에 있어서, 상기 제4 단계는 기준부하가 용량부하보다 클 경우에는 과부하 제어신호를 출력하고, 기준부하가 용량부하보다 작거나 같을 경우에는 저부하 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.4. The reciprocating method of claim 3, wherein the fourth step outputs an overload control signal when the reference load is greater than the capacitive load and outputs a low load control signal when the reference load is less than or equal to the capacitance load. Operation control method of the same type compressor.
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