KR102158184B1

KR102158184B1 - 공기조화기의 제어 방법

Info

Publication number: KR102158184B1
Application number: KR1020180055279A
Authority: KR
Inventors: 이영래
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2020-10-23
Also published as: KR20190130763A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법은, 소정 운전모드에 따라 압축기의 운전이 시작되는 단계, 압축기의 소비전력을 판별하는 단계, 소비전력이 제1 기준치보다 크고 제2 기준치 이하이면, 제1 기간 동안의 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인지 판별하는 단계, 제1 기간 동안의 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인 경우에, 제2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제1 소비전력 평균값을 산출하는 단계, 역률 보정부의 상태를 제1 상태에서 제2 상태로 반전시키는 단계, 제2 상태에서 2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제2 소비전력 평균값을 산출하는 단계, 및, 제1 소비전력 평균값이 제2 소비전력 평균값보다 크지 않으면, 역률 보정부의 상태를 제2 상태에서 제1 상태로 반전시키는 단계를 포함할 수 있다.

Description

공기조화기의 제어 방법{METHOD OF CONTROLLING AIR CONDITIONER}

본 발명은 공기조화기 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 효율적으로 역률 보상을 수행할 수 있는 공기조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 더욱 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.

일반적으로 공기조화기 등 전자기기는, 전력변환장치를 구비하여, 입력 전원을 변환하여 동작하고 있다.

이 경우에, 전력변환장치의 제어에 히스테리시스(Hysteresis) 제어를 적용하여 안정성을 향상하려는 시도가 있었다.

예를 들어, 선행 기술 1(한국 공개특허공보 제10-2016-0133599호, 공개일자 2016년 11월 23일)은, 낮은 전력 소모와 출력 전압의 안정성을 유지하면서 빠른 응답 특성을 구현하는 전원 변환 장치 및 히스테리시스 벅 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

공기조화기는, AC 전원 전압의 특성을 고려하여, 무효전력을 유효전력으로 변환하기 위한 역률 보정부(Power Factor Correction: PFC)를 구비하는 경우가 많다.

역률 보정부의 잦은 온/오프를 방지하여 안정성을 높이도록 역률 보상 제어에 히스테리시스 제어를 적용할 수 있다.

이 경우에, 히스테리시스 제어에 따라 안정성 향상되지만, 정작 역률 보정부의 역률 보상 효율이 감소한다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 효율적으로 역률 보상을 수행할 수 있는 공기조화기 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 실외기가 항상 최고 효율 조건으로 운전할 수 있는 공기조화기 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법은, 소정 운전모드에 따라 압축기의 운전이 시작되는 단계, 압축기의 소비전력을 판별하는 단계, 소비전력이 제1 기준치보다 크고 제2 기준치 이하이면, 제1 기간 동안의 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인지 판별하는 단계, 제1 기간 동안의 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인 경우에, 제2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제1 소비전력 평균값을 산출하는 단계, 역률 보정부의 상태를 제1 상태에서 제2 상태로 반전시키는 단계, 제2 상태에서 2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제2 소비전력 평균값을 산출하는 단계, 및, 제1 소비전력 평균값이 제2 소비전력 평균값보다 크지 않으면, 역률 보정부의 상태를 제2 상태에서 제1 상태로 반전시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 효율적으로 역률 보상을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 실외기가 항상 최고 효율 조건으로 운전할 수 있다.

한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 도 1의 공기조화기가 구비하는 압축기 구동 장치의 간략한 내부 블록도이다.
도 4와 도 5는 역률 보정부의 히스테리시스 제어에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법의 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.

한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기(100)는, 실내기(21), 실내기(21)에 연결되는 실외기(31)를 포함할 수 있다.

공기조화기의 실내기(21)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(21)를 예시한다.

한편, 공기조화기(100)는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다.

실외기(31)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(미도시)와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기(미도시)와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(미도시)와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(미도시)를 포함한다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함하나, 그 구성에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.

실외기(31)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(21)로 냉매를 공급한다. 실외기(31)는 원격제어기(미도시) 또는 실내기(21)의 요구(demand)에 의해 구동될 수 있다. 이때, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 되는 것도 가능하다.

이때, 실외기(31)는, 연결된 실내기(21)로 압축된 냉매를 공급한다.

실내기(21)는, 실외기(31)로부터 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(21)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.

이때, 실외기(31) 및 실내기(21)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하며, 실외기 및 실내기는 원격제어기(미도시)와 유선 또는 무선으로 연결되어 원격제어기(미도시)의 제어에 따라 동작할 수 있다.

리모컨(미도시)은 실내기(21)에 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다.

도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.

도 2를 참조하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(21)와 실외기(31)로 구분된다.

실외기(31)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진 시키는 실외 팬(105a)과 실외 팬(105a)을 회전시키는 모터(250)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구 또는 팽창 밸브(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브 또는 사방밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함할 수 있다.

실내기(21)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(109)와, 실내측 열교환기(109)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내 팬(109a)과 실내 팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다.

실내측 열교환기(109)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.

또한, 공기조화기(100)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.

한편, 실외기(31) 내의 실외 팬(105a)은, 모터(250)를 구동하는 실외 팬 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있다.

한편, 실외기(31) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터(102b)를 구동하는 압축기 모터 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있다. 모터 구동부를 모터 구동 장치 또는 압축기 구동 장치로 명명할 수도 있다.

한편, 실내기(21) 내의 실내 팬(109a)은, 실내 팬 모터(109b)를 구동하는 실내 팬 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있다.

실외 팬 구동부를 실외 팬 구동 장치로 명명할 수도 있다. 또한, 실내 팬 구동부를 실내 팬 구동 장치로 명명할 수도 있다.

이하에서는 도 3을 참조하여 구동부의 일예를 설명한다.

도 3은 도 1의 공기조화기가 구비하는 압축기 구동 장치의 간략한 내부 블록도이다.

도 4를 참조하면, 압축기 구동 장치는, 입력 전원부(310), 역률 보정부(PFC, 320), 인버터(330)를 포함할 수 있다.

입력 전원부(310)에는 전원이 입력된다. 예를 들어, 입력 전원부(310)에는 교류 전원이 입력될 수 있다. 또한, 입력 전원부(310)는, 입력 교류 전원의 노이즈를 제거하는 필터부를 더 포함할 수 있다.

역률 보정부(320)는 교류 전원의 역률을 보상할 수 있다. 또한, 역률 보정부(320)는 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환함과 동시에 공급되는 전원에 대한 역률을 보상할 수 있다.

이때, 역률 보상 제어는 제어부(350)의 제어신호에 의해 수행될 수 있다.

역률 보정부(320)는, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 변환된 직류 전원을 출력할 수 있다.

이를 위해, 역률 보정부(320)는, 정류부(미도시)를 포함하여, 입력 교류 전원을 정류하여 정류된 전원을 출력할 수 있다. 예를 들어, 역률 보정부(320)는 브리지 다이오드를 구비할 수 있다.

한편, 역률 보정부(320)의 내부 구성은 공지된 다양한 회로 중 어느 하나를 적용할 수 있다.

예를 들어, 역률 보정부(320)는 입력 전원으로부터 역률을 개선하기 위한 리액터(미도시) 및 개패시터(미도시)를 포함할 수 있다, 리액터는 에너지를 보관하고, 캐패시터는 충방전을 계속하여 상기 직류 전원의 갑작스런 변화가 있을 경우, 상기 리액터가 전류를 보완하는 역할을 하여, 고조파 왜곡의 영향을 최소화할 수 있다.

또한, 역률 보정부(320)는 제어부(350)에 의해 스위칭 온 또는 오프로 동작하는 스위칭 소자(미도시)를 더 포함할 수 있다.

또는, 역률 보정부(320)는 정류된 전원이 입력되는 리액터와 리액터의 출력단에 연결되는 역전류 방지 다이오드, 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 스위칭 소자가 오프되면, 역전류 방지 다이오드가 도통하여, 리액터에는 출력전압에서 입력전압을 뺀 전압이 걸리고, 리액터 전류는 선형적으로 감소한다. 이때 입력단에서 출력단으로 파워가 공급되면서 dc단 캐패시터에 충전되고 압축기에도 에너지가 공급된다. 이러한 동작이 반복되면 리액터 전류가 입력전압의 위상을 추종하게 되면서 역률이 개선될 수 있다.

제어부(350)는 역률 보정부(320)의 스위칭 소자를 제어하여 역률 보상 제어 기능을 온(on)하거나 오프(off)할 수 있다. 본 명세서에서 역률 보정부(320)가 온(on) 상태라는 것은, 역률 보상 제어 기능이 온(on)된 상태를 의미하고, 역률 보정부(320)가 오프(off) 상태라는 것은, 역률 보상 제어 기능이 오프(off)된 상태를 의미할 수 있다

실시예에 따라서, 교류 전원을 정류하는 정류부는 역률 보정부(320) 외부에 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에, 역륙 보정부(320)는 역률 보상을 수행하는 소자들로 구성될 수 있다.

한편, 압축기 구동 장치는, 역률 보정부(320)에서 출력된 직류 전원을 저장하는 dc 단 커패시터(C), 상기 dc 단 커패시터(C)에 저장된 상기 직류 전원을 변환하여 출력하는 인버터(330)를 포함할 수 있다.

dc 단 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, dc 단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.

한편, dc 단 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.

직류 전원은 인버터(330)를 통해 일정 전압 또는 주파수의 교류전압으로 변환되고, 변환된 전원이 압축기 모터(340)로 공급하게 된다.

인버터(330)는, 제어부(350)의 제어에 따라, 압축기 모터(340)를 구동하여, 압축기(102)를 운전할 수 있다.

한편, 도 3에서는 하나의 제어부(350)가 역률 보정부(320)와 인버터(330)를 제어하는 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기는 역률 보정부(320)를 제어하는 PFC 제어부와 인버터(330)를 제어하는 인버터 제어부를 포함할 수 있다. 또는, 제어부(350)가 PFC 제어부와 인버터 제어부를 포함할 수 있다. 여기서, PFC 제어부는 역률 보상 기능을 온/오프할 수 있고, 인버터 제어부는 인버터(330)의 동작을 제어할 수 있다.

인버터(330)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 압축기 모터(340)에 출력할 수 있다.

인버터(330)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자 및 하암 스위칭 소자가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결된다. 각 스위칭 소자에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.

인버터(330) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부로부터의 인버터 스위칭 제어신호에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 압축기 모터(340)에 출력되게 된다.

인버터 제어부는, 인버터의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 펄스폭 변조 방식(PWM)의 인버터 스위칭 제어신호를 인버터에 출력할 수 있다.

압축기 모터(340)는 센서 모터 및 센서리스 모터 중 적어도 하나이며, 상기 센서 모터 및 센서리스 모터가 동시에 개별적으로 구동될 수 있다.

또한, 압축기 모터(340)는 압축기(102)의 부하 용량에 따라 제어부(350)의 제어에 따라 운전주파수가 가변되어 동작할 수 있다.

모터(340)는, 고정자와 회전자를 구비하며, 각상의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. 모터(230)의 종류로는 BLDC(Brushless DC electric motor), synRM(Synchronous reluctance motor) 등 다양한 형태가 가능하다.

제어부(350)는 역률 보정부(320)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 스위칭 제어신호를 역률 보정부(320)에 출력한다. 스위칭 제어신호는 검출되는 입력전류 및 dc링크단 전압을 기초로 생성되어 역률 보정부(320)에 출력될 수 있다.

또한, 제어부(350)는 인버터(330)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터용 스위칭 제어신호를 인버터(330)에 출력한다. 인버터용 스위칭 제어신호는 PWM용 스위칭 제어신호로서, 검출되는 출력 전류를 기초로 생성되어 인버터(330)에 출력된다.

도 3을 참조하면, 입력전류 검출수단(361)은 상용 교류 전원으로부터의 입력전류를 검출한다. 입력전류 검출수단(361)은 상용 교류 전원과 역률 보정부(320) 사이에 위치하나, 경우에 따라 상용 교류 전원과 필터부 사이에 위치할 수 있다. 입력전류 검출수단(361)으로 전류센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 입력전류 검출수단(151)은 검출된 입력전류를 제어부(350)로 인가하며, 검출된 입력전류는 스위칭 제어 신호의 생성, 및 과전류 등의 보호 동작에 사용된다.

dc링크단 전압 검출수단(362)은 dc링크단의 전압을 검출한다. dc링크단 전압 검출수단(362)으로 dc링크단의 양단 사이에 저항 등이 사용될 수 있다. 검출된 dc링크단의 전압은 제어부(350)로 인가되어, 스위칭 제어 신호의 생성, 및 과전압 등의 보호 동작에 사용된다

출력전류 검출수단(363)은 인버터(330) 출력단의 출력전류 즉, 모터(340)에 인가되는 전류를 검출한다.

출력전류 검출수단(363)은 인버터(330)와 모터(340) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 또한, 출력전류 검출수단(363)은 상기 인버터(330) 내의 3개의 하암스위칭 소자에 일단이 각각 접속되는 션트 저항일 수 있다. 검출된 출력전류는 제어부(350)에 인가되어, 인버터 스위칭 제어 신호의 생성 및 과전류 등의 보호 동작에 사용된다.

한편, 제어부(350)는 센서리스 알고리즘에 따라 전압을 추정하고, 압축기의 운전주파수 및 소비전력을 산출할 수 있다.

또는, 센서를 구비하는 실시예의 경우, 센서에서 측정되는 데이터가 제어부(350)로 전달되고, 제어부(350)는 센서로부터 수신된 데이터에 기초하여 압축기의 운전주파수 및 소비전력을 산출할 수 있다.

제어부(350)는 역률 보정부(320)를 제어하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하는 경우, 압축기의 운전주파수, 소비전력을 고려하여 역률 보정부(320)의 역률보상 제어가 수행되도록 제어할 수 있다.

한편, 역률 보상 히스테리시스(Hysteresis) 제어를 위한 히스테리시스 존(Hysteresis zone)이 설정될 수 있다.

제어부(350)는 히스테리시스 존(Hysteresis zone)에서의 운전상태에서 소비전력으로 판단하여 역률 보정부(320) 온/오프(On/Off)를 결정할 수 있다.

도 4와 도 5는 역률 보정부의 히스테리시스 제어에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 4는 3kW PFC 구동의 히스테리시스(Hysteresis) 설정 예를 도시한 것이고, 도 5는 도 4의 설정에서 역률 보정부(320)의 PFC 온/오프(On/Off)에 따른 드라이브 효율을 나타낸 것이다.

도 4와 도 5를 참조하면, 히스테리시스 존(Hysteresis zone)의 제1 기준치는 1000W, 제2 기준치는 1200W로 설정될 수 있다.

이 경우에, 제어부(350)는 판별되는 소비전력이 1200W보다 커지면, PFC가 온(on)되도록 역률 보정부(320)를 제어할 수 있다. 즉, 소비전력이 1200W보다 커지면, PFC 제어에 진입할 수 있다.

또한, 제어부(350)는 판별되는 소비전력이 1000W보다 이하이면, PFC가 오프(Off)되도록 역률 보정부(320)를 제어할 수 있다. 즉, 소비전력이 1000W보다 이하이면, PFC 제어에서 탈출할 수 있다.

실외기의 효율 측면에서 PFC 진입 시점의 결정은 중요한 의미를 가진다. 이 때, 히스테리시스 존(Hysteresis zone)은 드라이브의 잦은 PFC 진입 탈출을 방지하기 위하여 설정되어 안정성을 높일 수 있다.

하지만, 히스테리시스 존(Hysteresis zone)의 상승, 하강 기준치가 설정되어, PFC 진입/탈출에는 일정 밴드(Band)가 존재하며, 실제 운전시 부하 상승 또는 하강 방향에 따라 밴드(Band)로 인해 최고효율로 운전할 수가 없다는 문제점이 있었다.

도 5와 같이, 히스테리시스 존 설정 및 부하 방향에 따라 효율을 손해보는 효율 손해 영역 구간이 발생한다.

하지만, 본 발명에 따르면, 히스테리시스 존(Hysteresis zone)에서 몇 조건을 만족할 경우에 PFC 진입/탈출을 함으로써 공기조화기 운전 중 실외기가 항상 최고 효율 조건으로 운전하도록 할 수 있다.

이에 따라, 히스테리시스 존에서 구동 효율 하강으로 인해 낭비되는 소비전력을 개선할 수 있다.

제어부(350)는, 압축기 구동부에서의 전압/전류 센싱으로 계산되는 소비전력의 값이 히스테리시스 존 이내일 경우, 추가 조건을 고려하여, 역률 보정부(320)의 PFC 제어 온/오프를 제어할 수 있다. 여기서, 압축기 구동부는, 도 3을 참조하여 설명한 압축기 구동 장치일 수 있다.

도 4와 도 5와 같이, 히스테리시스 존(Hysteresis zone)의 제1 기준치가 1000W, 제2 기준치는 1200W로 설정된 예를 살펴보면, 현재 부하가 다음 제1 조건과 같이 히스테리시스 존 이내이면, 제어부(450)는 현재 부하가 변하는 중이 아님을 확인하게 된다.

제1 조건: 1000W < 운전부하 ≤ 1200W

제어부(350)는 소정 시간 동안의 압축기 운전주파수 변동이 없는 경우에 압축기 운전이 안정화되었다고 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(350)는 압축기 제어주기의 2주기 동안(30s * 2)에 압축기 운전주파수 변동이 없을 경우에, 소비전력 평균값 산출/비교 과정으로 진입할 수 있다.

현실적으로, 측정되거나 산출되는 운전주파수는 소정 변동 폭이 존재할 가능성이 크므로 제어부(350)는 소정 시간 동안의 압축기 운전주파수 변동이 소정 범위 이내이면, 소비전력 평균값 산출/비교 과정으로 진입할 수 있다.

소비전력 평균값 산출/비교 과정에서 제어부(350)는 역률 보정부(350)의 상태를 반전시켜, 두 상태에서의 소비전력 평균값을 산출하여 비교할 수 있다.

예를 들어, 현재 PFC On(Off)일경우, 1분간의 소비 전력을 평균값을 산출하고 PFC Off(On)을 하여 1분 간의 소비전력을 평균값을 산출하여 비교할 수 있다.

이때, 제어부(350)는 PFC On(Off)의 소비전력이 낮을경우 On(Off)으로 운전할 수 있다. 즉, 두 상태 중 소비전력이 낮은 쪽으로 역률 보정부(350)의 운전 상태를 결정할 수 있다. 이에 따라, 히스테리시스 존에서 구동 효율 하강으로 인해 낭비되는 소비전력을 개선할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법의 순서도이다.

도 6을 참조하면, 먼저, 소정 운전모드에 따라 압축기의 운전이 시작되면(S610), 제어부(350)는, 상기 압축기의 소비전력을 판별할 수 있다(S620).

한편, 상기 압축기의 소비전력은 상기 압축기의 구동부에서 측정되는 전압 및 전류 값에 기초하여 산출될 수 있다. 여기서, 압축기 구동부는, 도 3을 참조하여 설명한 압축기 구동 장치일 수 있다.

제어부(350)는 센서리스 알고리즘에 따라 전압을 추정하고, 압축기의 운전주파수 및 소비전력을 산출할 수 있다.

제어부(350)는, 상기 판별된 소비전력이 제1 기준치보다 크고 제2 기준치 이하이면(S630), 제1 기간 동안의 상기 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인지 판별할 수 있다(S640).

즉, 현재 부하가 상술한 제1 조건과 같이 제1 기준치와 제2 기준치로 설정되는 히스테리시스 존 이내이면(S630), 제어부(450)는 제2 조건으로 제1 기간 동안의 상기 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인지 판별하여, 현재 부하가 변하는 중이 아님을 확인하게 된다(S640).

상기 제1 기간 동안의 상기 압축기의 운전주파수 변동이 상기 기준 범위 이내면(S640), 제어부(350)는, 제2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제1 소비전력 평균값(A)을 산출할 수 있다(S650).

이후, 제어부(350)는, 역률 보정부(320)의 상태를 제1 상태에서 제2 상태로 반전시키고(S660), 상기 제2 상태에서 상기 제2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제2 소비전력 평균값(B)을 산출할 수 있다(S670).

여기서, 상기 제1 상태가 온(on)이면, 상기 제2 상태는 오프(off)이고, 상기 제1 상태가 오프(off)이면, 상기 제2 상태는 온(on) 상태일 수 있다. 즉, 제어부(350)는, 역률 보정부(320)의 상태를 반전심키면서, 온/오프 상태에서의 소비전력 평균값을 산출할 수 있다.

상기 제1 소비전력 평균값(A)이 상기 제2 소비전력 평균값(B)보다 크지 않으면(S680), 제어부(350)는, 상기 역률 보정부(320)의 상태를 상기 제2 상태에서 상기 제1 상태로 반전시킬수 있다(S690).

만약, 상기 제1 소비전력 평균값(A)이 상기 제2 소비전력 평균값(B)보다 크면, 제어부(350)는, 상기 역률 보정부(320)의 상태를 상기 제2 상태로 유지할 수 있다.

즉, 제어부(350)는, 두 상태 중 소비전력이 낮은 쪽으로 역률 보정부(350)의 운전 상태를 결정할 수 있다. 이에 따라, 히스테리시스 존에서 구동 효율 하강으로 인해 낭비되는 소비전력을 개선할 수 있다.

한편, 제어부(350)는, 상기 제1 기간 동안의 소비전력이 상기 제1 기준치 이하이면, 상기 역률 보정부(320)의 상태를 오프(off) 상태로 제어할 수 있고, 상기 제1 기간 동안의 소비전력이 상기 제2 기준치보다 크면, 상기 역률 보정부(320)의 상태를 온(on) 상태로 제어할 수 있다.

즉, 제어부(350)는, 제1 기준치와 제2 기준치 사이 범위가 아닌 구간에서는 종래의 히스테리시스 제어를 동일하게 수행하여 지나치게 잦은 스위칭을 방지하여 높은 안전성은 유지할 수 있다.

실시예에 따라서, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간은 동일하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 압축기의 부하 변동 판단 기간인 제1 기간과 소비전력 평균값 산출 기간인 제2 기간을 동일하게 1분으로 설정할 수 있다. 이에 따라, 타이머 및 제어를 더 간단하게 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 홈 공기조화기의 제어 방법은, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

전원부: 310
역률 보정부 : 320
인버터 : 330
제어부 : 350

Claims

소정 운전모드에 따라 압축기의 운전이 시작되는 단계;
상기 압축기의 소비전력을 판별하는 단계;
상기 소비전력이 제1 기준치보다 크고 제2 기준치 이하이고, 제1 기간 동안의 상기 압축기의 운전주파수 변동이 기준 범위 이내인지 판별하는 단계;
상기 제1 기간 동안의 상기 압축기의 운전주파수 변동이 상기 기준 범위 이내인 경우에, 제2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제1 소비전력 평균값을 산출하는 단계;
역률 보정부의 상태를 제1 상태에서 제2 상태로 반전시키는 단계;
상기 제2 상태에서 상기 제2 기간 동안의 소비전력 평균값인 제2 소비전력 평균값을 산출하는 단계; 및,
상기 제1 소비전력 평균값이 상기 제2 소비전력 평균값보다 크지 않으면, 상기 역률 보정부의 상태를 상기 제2 상태에서 상기 제1 상태로 반전시키는 단계를 포함하고,
상기 압축기의 부하 변동 판단 기간인 상기 제1 기간은, 상기 압축기 제어주기의 2주기와 동일하게 설정되며
상기 소비전력 평균값 산출 기간인 상기 제2 기간은, 상기 제1 기간과 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 소비전력 평균값이 상기 제2 소비전력 평균값보다 크면, 상기 역률 보정부의 상태를 상기 제2 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 상태가 온(on)이면, 상기 제2 상태는 오프(off)이고, 상기 제1 상태가 오프(off)이면, 상기 제2 상태는 온(on)인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 기간 동안의 소비전력이 상기 제1 기준치 이하이면, 상기 역률 보정부의 상태를 오프(off) 상태로 제어하는 단계;를 더 포함하는 공기조화기의 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 기간 동안의 소비전력이 상기 제2 기준치보다 크면, 상기 역률 보정부의 상태를 온(on) 상태로 제어하는 단계;를 더 포함하는 공기조화기의 제어 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 압축기의 소비전력은 상기 압축기의 구동부에서 측정되는 전압 및 전류 값에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.