KR20010026185A - Apparatus and method for optimal operation point auto-detection in linear compressor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선형압축기(Linear Compressor)가 최대의 효율을 내는 탑클리어런스(Top Clearance)를 자동으로 검출,제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 피스톤의 왕복행정거리(이하 "스트로크(Stroke)"라 함)를 가변하면서 최적운전점을 찾아 환경의 변화와 관계없이 최적의 운전점에서 운전하도록 하는 선형압축기의 최적운전점 자동검출장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for automatically detecting and controlling a top clearance in which a linear compressor achieves maximum efficiency, and in particular, a reciprocating stroke distance of a piston (hereinafter referred to as "stroke"). The present invention relates to an apparatus and method for automatically detecting an optimum operating point of a linear compressor that finds an optimal operating point while operating the optimal operating point regardless of environmental changes.
도1은 종래 선형압축기의 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이, 제어신호에 의해 교류전원을 공급하는 전기회로부(10)와; 상기 전기회로부(10)에서 공급하는 제어된 전원에 의해 압축을 수행하는 선형압축기(30)와; 스트로크 지령치에 따른 스트로크로 동작하도록 상기 전기회로부(10)의 전류를 제어하는 제어부(20)로 구성된다.1 is a circuit diagram of a conventional linear compressor, and as shown therein, an electric circuit section 10 for supplying AC power by a control signal; A linear compressor (30) for performing compression by the controlled power supplied from the electric circuit unit (10); And a control unit 20 for controlling the current of the electric circuit unit 10 to operate with a stroke according to the stroke command value.
상기 전기회로부(10)는 60헤르쯔의 전원에 공진하기 위한 콘덴서(C)와; 전류를 감지하기 위한 저항(R)과; 상기 선형압축기(30)로 인가되는 교류전원을 상기 제어부(20)의 출력에 의해 인가 또는 차단하는 트라이액(T)으로 구성된다.The electrical circuit unit 10 includes a capacitor C for resonating to a 60 Hz power source; A resistor R for sensing current; Triac (T) for applying or blocking the AC power applied to the linear compressor 30 by the output of the control unit 20.
상기 선형압축기(30)는 상기 콘덴서(C)와 60헤르쯔에서 전기적 공진하여 자계를 형성하는 권선(31)과; 상기 권선(31)에서 발생한 자계에 대해 척력을 일으켜 전달하는 영구자석(33)과; 상기 권선(31)과 영구자석(33)에서 발생한 자계를 선형압축기(30) 내부에 가둬 큰 척력이 발생하도록 하는 적층된 철심(36)과; 상기 영구자석(33)에서 생긴 척력으로 상하운동을 하는 피스톤(32)과; 상기 피스톤(32)이 하향으로 척력을 받을 때 압축되었다가 상향으로 척력을 받을때 상기 피스톤(32)을 밀어내는 스프링(35)과; 압축기(30)를 통해 가스의 흡입과 토출이 이루어지도록 하는 밸브(34)로 구성된다.The linear compressor (30) includes a winding (31) for electrically resonating with the capacitor (C) at 60 Hz to form a magnetic field; A permanent magnet 33 which generates and transmits repulsive force to a magnetic field generated by the winding 31; A stacked iron core 36 which traps the magnetic field generated in the winding 31 and the permanent magnet 33 inside the linear compressor 30 to generate a large repulsive force; A piston (32) which moves up and down with the repulsive force generated by the permanent magnet (33); A spring 35 which is compressed when the piston 32 is repulsed downward and pushes the piston 32 when the piston 32 is repulsed upward; It consists of a valve 34 to allow the suction and discharge of the gas through the compressor (30).
또, 상기 제어부(20)는 상기 전기회로부(10)에서 상기 선형압축기(30)로 공급되는 스트로크 전압(V0∼V3)을 입력받아 스트로크를 추정하는 센서리스(Sensorless) 스트로크추정기(21)와; 상기 센서리스 스트로크추정기(21)에서 추정한 스트로크 정보와 스트로크 지령치가 일치하도록 위상제어하여 생성되는 신호를 상기 트라이액(T)의 게이트로 보내는 스트로크제어기(22)로 구성된다.In addition, the control unit 20 includes a sensorless stroke estimator 21 for estimating stroke by receiving stroke voltages V0 to V3 supplied from the electric circuit unit 10 to the linear compressor 30; The stroke controller 22 sends a signal generated by phase control so that the stroke information estimated by the sensorless stroke estimator 21 and the stroke command value coincide with the gate of the triac T.
이와 같이 구성된 종래 기술에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the prior art configured in this way in detail as follows.
센서리스 스트로크추정기(21)는 역기전력을 포함한 선형모터를 모형화 함으로써 구할 수 있고, 상기 선형모터는 도2에 도시한 바와 같이, 저항(R)과 인덕턴스(L)와 피스톤의 속도에 비례하는 역기전압 성분으로 모형화 할 수 있다.The sensorless stroke estimator 21 can be obtained by modeling a linear motor including a counter electromotive force, and the linear motor is a counter electromotive force proportional to the speed of the resistance (R), inductance (L) and the piston as shown in FIG. Can be modeled by component.
이를 방정식으로 표현하면 다음과 같다.If this is expressed as equation, it is as follows.
여기서, x는 스트로크, L은 모터의 인덕턴스, R은 모터의 권선저항, α는 역기전력상수, i는 모터에 흐르는 전류, V는 모터양단전압이다.Where x is the stroke, L is the inductance of the motor, R is the winding resistance of the motor, α is the back EMF constant, i is the current flowing through the motor, and V is the voltage across the motor.
상기 식을 스트로크에 대해 정리하면,Summarizing the above formula for stroke,
가 되고, 상기 식을 회로나 알고리듬으로 구현하여 스트로크를 추정하는데, 이를 센서리스 스트로크추정기라고 한다.The equation is implemented by a circuit or an algorithm to estimate the stroke, which is called a sensorless stroke estimator.
상기 센서리스 스트로크추정기(21)는 전류감지용 저항(R)의 양단 전압값(V0, V1)과 선형압축기(30)로 인가되는 양단 전압값(V2,V3)을 통해 실제스트로크 값을 추정하여 스트로크 제어기(22)로 전달한다.The sensorless stroke estimator 21 estimates the actual stroke value through the voltage values V0 and V1 at both ends of the current sensing resistor R and the voltage values V2 and V3 applied to the linear compressor 30. Transfer to stroke controller 22.
그러면, 상기 스트로크 제어기(22)는 스트로크 지령치와 상기 센서리스 스트로크추정기(21)의 스트로크 정보를 받아, 상기 스트로크 정보가 스트로크 지령치와 같아지도록 위상제어를 행한다.Then, the stroke controller 22 receives the stroke command value and the stroke information of the sensorless stroke estimator 21, and performs phase control so that the stroke information is equal to the stroke command value.
이후에 상기 스트로크 제어기(22)는 두 스트로크가 같아지도록 위상제어하여 얻어진 제어신호를 전기회로부(10)의 트라이액(T)으로 제공한다.Thereafter, the stroke controller 22 provides a control signal obtained by the phase control so that the two strokes are equal to the triac T of the electric circuit unit 10.
이때, 상기 스트로크제어기(22)에서 제어신호를 입력받은 트라이액(T)의 온오프 동작에 의해 상기 선형압축기(30)로 인가되는 전원이 제어된다.At this time, the power applied to the linear compressor 30 is controlled by the on-off operation of the triac T, which receives the control signal from the stroke controller 22.
그리고, 이 제어전원에 의해, 도3과 도4에 도시한 바와 같이, 상기 선형압축기(30)의 효율이 가장 좋은 운전점인 탑클리어런스가 영이 되는 지점으로 스트로크가 조정된다.3 and 4, the stroke is adjusted to the point where the top clearance, which is the driving point with the best efficiency of the linear compressor 30, becomes zero, as shown in Figs.
상기에서와 같이 종래의 기술에 있어서, 압축기의 제어부가 일률적으로 피스톤의 스트로크를 지정하여 센서리스 스트로크추정기와 실제 스트로크 정보 사이의 오차와 흡입,토출압력에 의한 피스톤의 중심점 이동의 오차를 압축기에 적용하지 못함으로써 탑클리어런스의 정밀한 제어를 하지 못하는 문제점이 있었다.In the prior art as described above, the compressor control unit uniformly designates the stroke of the piston to apply the error between the sensorless stroke estimator and the actual stroke information and the movement of the center point of the piston due to suction and discharge pressure to the compressor. By not doing so, there was a problem in that precise control of the top clearance was not possible.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 피스톤의 스트로크가 탑클리어런스가 영이 되는 부근에서 발생하는 불안정현상을 피해 탑클리어런스가 영이 되는 점을 자동검출하여 동작하도록 하는 선형압축기의 최적운전점 자동검출장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was created to solve the above-mentioned conventional problems, and the linear stroke to operate by automatically detecting the point of the top clearance is zero to avoid the instability that occurs in the vicinity of the top clearance is zero piston It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for automatically detecting an optimum operating point of a compressor.
도1은 종래 선형압축기의 구성을 보인 회로도.1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional linear compressor.
도2는 선형 모터의 등가회로도.2 is an equivalent circuit diagram of a linear motor.
도3은 간략화된 선형압축기의 구조도.3 is a structural diagram of a simplified linear compressor.
도4는 피스톤의 힘-변위 관계도.4 is a force-displacement relationship diagram of a piston.
도5는 본 발명 선형압축기의 최적운전점 자동검출장치의 구성을 보인 회로도.Figure 5 is a circuit diagram showing the configuration of the optimum operating point automatic detection device of the linear compressor of the present invention.
도6은 도5에서, 최적운전점 자동검출기의 최적운전점을 자동으로 검출하기 위한 타이밍도.FIG. 6 is a timing diagram for automatically detecting an optimum operating point of the optimum operating point automatic detector in FIG. 5; FIG.
도7은 도6에서, 불안정 영역을 판별하기 위한 방법을 보여주는 설명도.FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method for determining an unstable region in FIG. 6; FIG.
도8은 본 발명 선형압축기의 최적운전점 자동검출방법의 동작흐름도.Figure 8 is a flow chart of the optimum operating point automatic detection method of the linear compressor of the present invention.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
10 : 전기회로부 20 : 최적운전 제어부10: electric circuit unit 20: optimum operation control unit
21 : 센서리스 스트로크추정기 22 : 스트로크제어기21 sensorless stroke estimator 22 stroke controller
23 : 최적운전점 자동검출기 24 : 스트로크 지령치변환기23: Optimum operating point automatic detector 24: Stroke command value converter
30 : 선형압축기 31 : 권선30: linear compressor 31: winding
32 : 피스톤 33 : 영구자석32: piston 33: permanent magnet
34 : 밸브 35 : 스프링34: valve 35: spring
36 : 적층된 철심 R : 전류감지용 저항36: laminated iron core R: resistance for current sensing
T : 트라이액 C : 콘덴서T: Triac C: Condenser
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전기회로부에서 검출되는 스트로크 전압에 의해 실제스트로크를 추정하는 센서리스 스트로크추정기와; 임의의 스트로크 지령치와 상기 센서리스 스트로크추정기의 실제스트로크를 입력받아 크기 비교를 해서, 스트로크의 불안정상태를 감지하고 최적운전점을 검출하는 최적운전점 자동검출기와; 상기 최적운전점 자동검출기의 출력에 따라 스트로크 지령치를 보정하여 이를 상기 최적운전점 자동검출기로 피드백(feedback)시키는 스트로크 지령치변환기와; 상기 스트로크 지령치변환기에 의해 보정된 스트로크 지령치와 상기 센서리스 스트로크추정기의 실제스트로크 값을 입력으로 보정된 스트로크 지령치에 맞춰 실제스트로크가 동작하도록 제어하는 스트로크 제어기를 구비한 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a sensorless stroke estimator for estimating the actual stroke by the stroke voltage detected in the electrical circuit portion; An optimum operating point automatic detector for detecting a stroke instability and detecting an optimal operating point by comparing an arbitrary stroke command value with an actual stroke of the sensorless stroke estimator; A stroke command value converter for correcting the stroke command value according to the output of the optimum operating point automatic detector and feeding it back to the optimum operating point automatic detector; And a stroke controller for controlling the actual stroke to operate according to the stroke command value corrected by the stroke command value corrected by the stroke command value converter and the actual stroke value of the sensorless stroke estimator.
또한, 본 발명은 스트로크 지령치가 하한점보다 큰지를 비교하여 작을 경우 스트로크 지령치를 일정량 증가시키는 제 1단계와; 일정시간을 정해서 이 시간 동안에만 실제 스트로크 값이 스트로크 지령치보다 일정크기만큼 크거나 작은지를 비교하여 스트로크의 불안정상태 여부를 판단하는 제 2단계와; 상기 제 2단계의 판단결과 불안정영역이면, 스트로크 지령치를 일정크기만큼 증가시킨 후 불안정여부를 판정하는 동작을 반복하여 최적운전점을 검출하는 제 3단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention includes a first step of increasing the stroke command value by a small amount when comparing the stroke command value is greater than the lower limit; A second step of determining whether the stroke is unstable by setting a predetermined time and comparing whether the actual stroke value is larger or smaller than the stroke command value by a predetermined size only during this time; If the result of the determination of the second step is an unstable region, it is characterized in that the third step of detecting the optimal operating point by increasing the stroke command value by a predetermined size and repeating the operation for determining whether the instability.
이하, 본 발명에 따른 일실시예에 대한 동작과 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the operation and effect of an embodiment of the present invention will be described in detail.
도5는 본 발명 선형압축기의 최적운전점 자동검출장치의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이, 제어신호에 따라 교류전원을 조절하는 전기회로부(10)와; 상기 전기회로부(10)에서 공급하는 제어전원에 의해 최적의 스트로크로 조정되어 압축을 수행하는 선형압축기(30)와; 스트로크 지령치와 일치하도록 실제스트로크의 상태를 감지해서 불안정여부를 파악하고, 스트로크가 불안정해짐에 따라 스트로크 지령치에 변화를 주어 실제스트로크가 최적운전점으로 운전하도록 제어하는 최적운전제어부(20)로 구성된다.5 is a circuit diagram showing the configuration of the automatic operation point detection device of the linear compressor of the present invention. As shown therein, an electric circuit unit 10 for controlling AC power according to a control signal; A linear compressor (30) for adjusting compression to an optimal stroke by a control power supplied from the electric circuit unit (10); It consists of an optimum operation control unit 20 that detects the state of the actual stroke to match the stroke command value, determines whether it is unstable, and changes the stroke command value as the stroke becomes unstable to control the actual stroke to operate at the optimum operating point. .
상기 전기회로부(10)와 상기 선형압축기(30)의 구성은 종래의 기술과 동일하다.The configuration of the electric circuit unit 10 and the linear compressor 30 is the same as in the prior art.
다만, 최적운전제어부(20)의 구성에 있어서 전류감지용 저항(R)의 양단전압(V0,V1)과 선형압축기에 인가되는 전압(V2,V3)을 입력으로 실제스트로크 값을 추정하는 센서리스 스트로크추정기(21)와; 스트로크 지령치와 상기 센서리스 스트로크추정기(21)의 스트로크정보를 입력으로 크기 비교하여 스트로크의 불안정상태를 감지하고 최적운전점을 검출하는 최적운전점 자동검출기(23)와; 상기 최적운전점 자동검출기(23)의 출력에 따라 스트로크 지령치를 보정하여 이를 상기 최적운전점 자동검출기(23)로 피드백시키는 스트로크 지령치변환기(24)와; 상기 스트로크 지령치변환기(24)의 출력인 보정된 스트로크 지령치와 상기의 센서리스 스트로크추정기(21)의 실제스트로크 값을 입력받아 보정된 스트로크 지령치에 맞춰 실제스트로크가 동작하도록 제어하는 스트로크 제어기(22)로 구성된다.However, in the configuration of the optimum operation control unit 20, the sensorless estimating the actual stroke value by inputting the voltages V0 and V1 of the current sensing resistor R and the voltages V2 and V3 applied to the linear compressor. A stroke estimator 21; An optimum operating point automatic detector (23) which detects an instability of the stroke and detects an optimal operating point by comparing the stroke command value with the stroke information of the sensorless stroke estimator 21 as an input; A stroke command value converter (24) for correcting the stroke command value according to the output of the optimum operating point automatic detector (23) and feeding it back to the optimum operating point automatic detector (23); A stroke controller 22 which receives the corrected stroke command value output from the stroke command value converter 24 and the actual stroke value of the sensorless stroke estimator 21 and controls the actual stroke to operate according to the corrected stroke command value. It is composed.
도 8에 도시한 바와 같이, 스트로크 지령치가 하한점보다 큰지를 비교하여 작을 경우 스트로크를 일정크기(Δs)만큼 증가시키는 제 1단계와; 일정시간(Δt)을 정해서 이 시간 동안에만 실제 스트로크 값이 스트로크 지령치보다 일정크기(Δx)만큼 크거나 작은지를 비교하고 스트로크의 불안정상태 여부를 판단하는 제 2단계와; 상기 제 2단계의 판단결과 불안정영역이면, 스트로크를 일정크기(Δs)만큼 증가시킨 후 불안정여부를 판정하는 동작을 반복하여 최적운전점을 검출하는 제 3단계로 이루어진다.As shown in FIG. 8, a first step of increasing the stroke by a predetermined magnitude Δs when the stroke command value is smaller than the lower limit is compared; A second step of determining a predetermined time Δt to compare whether the actual stroke value is larger or smaller than the stroke command value by a predetermined size Δx only during this time and to determine whether the stroke is unstable; If the result of the determination of the second step is an unstable region, the third step of detecting the optimal operating point is repeated by increasing the stroke by a predetermined size Δs and repeating the operation of determining the instability.
상기 제 2단계는 일정시간(Δt)이 경과하면 스트로크 지령치를 일정크기(Δs)만큼 증가시키고, 일정시간(Δt)이 경과하기 전에는 실제스트로크 값이 스트로크 지령치보다 일정크기(Δx)만큼 크거나 작은지를 비교하는 제 1단계와; 상기 제 1단계의 비교결과 실제스트로크가 스트로크 지령치보다 일정크기(Δx)만큼 크거나 작다고 판정이 되면 변곡점으로 인식하여, 이 변곡점이 일정회수(n) 이상 발생할 경우 불안정판정을 하고 그렇지 않으면 상기 제 1단계로 궤환하는 제 2단계로 이루어진다.The second step is to increase the stroke command value by a certain size (Δs) after a certain time (Δt), and before the elapsed time (Δt), the actual stroke value is larger or smaller than the stroke command value (Δx). Comparing the first step; If it is determined that the actual stroke is larger or smaller than the stroke command value by a predetermined magnitude Δx, the first stroke is recognized as an inflection point. If the inflection point is more than a predetermined number n, an instability is determined. The second step is to return to the step.
이와 같이 구성한 본 발명에 따른 일실시에의 동작 과정 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation process and the effect of the embodiment according to the present invention configured as described above are as follows.
일반적으로 선형압축기의 효율이 가장 좋은 운전점인 탑클리어런스가 영이 되는 지점의 경계에서는 미소한 부하의 변화에 대하여도 스트로크가 떨리는 불안정 현상이 발생하게 되어 고효율 운전이 불가능하였다.In general, at the boundary of the point where the top clearance, which is the most efficient driving point of the linear compressor, becomes zero, the instability phenomenon of the stroke is generated even with the change of the minute load.
그러나, 탑클리어런스가 계속적으로 완전히 영인 지점에서는 불안정현상이 없는 안정영역이며, 또한 이 점은 효율이 가장 좋고 소음도 가장 적은 지점이다.However, at the point where the top clearance is continuously zero, it is a stable area with no instability, and this point is the point with the highest efficiency and the lowest noise.
따라서, 본 발명은 불안정현상이 나타나는 지점에 도달하면 그 곳으로부터 일정크기(Δs)만큼 스트로크 지령치를 증가시켜 최적운전점을 검출하고, 이렇게 검출한 스트로크 지령치로 운전하도록 한다.Therefore, the present invention increases the stroke command value by a certain size Δs from the point where the unstable phenomenon occurs and detects the optimum operating point, and operates at the detected stroke command value.
전기회로부(10)와 선형압축기(30)의 동작은 종래의 기술과 동일하다.The operation of the electric circuit unit 10 and the linear compressor 30 is the same as in the prior art.
다만, 본 발명 최적운전제어부(20)의 동작에 있어서, 최적운전점 자동검출기(23)는 스트로크 지령치가 적정동작 지점인 하한점에 이를 때까지 스트로크 지령치변환기(24)에 스트로크의 증가를 명령하고, 상기 스트로크 지령치변환기(24)에서 보정되어 피드백된 스트로크 지령치가 하한점이상이 되면 보정된 스트로크 지령치와 상기 센서리스 스트로크추정기(21)의 실제스트로크 값을 비교하면서 불안정영역에 도달했는지 여부를 판단한다.However, in the operation of the optimum operation control unit 20 of the present invention, the optimum operating point automatic detector 23 instructs the stroke command value converter 24 to increase the stroke until the stroke command value reaches the lower limit of the proper operation point. When the stroke command value corrected and fed back by the stroke command value converter 24 becomes higher than the lower limit point, it is determined whether the unstable region is reached while comparing the corrected stroke command value with the actual stroke value of the sensorless stroke estimator 21. .
이때 불안정영역에 도달하면 즉시 스트로크 지령치를 일정크기(Δs)만큼 증가시킨 후 불안정여부를 다시 판정하게 되고, 다시 불안정 판정이 되면 안정영역에 이를 때까지 상기 과정을 반복수행한다.At this time, if the unstable region is reached, the stroke command value is increased by a predetermined size Δs, and the instability is again determined. If the instability is determined, the process is repeated until the unstable region is reached.
여기서 센서리스 스트로크추정기(21)는 전기회로부(10) 내부의 전류감지용 저항(R)의 양단 전압값(V0, V1)과 선형압축기(30)로 인가되는 양단 전압값(V2,V3)을 통해 스트로크 값을 추정하여 상기 최적운전점 자동검출기(23)와 상기 스트로크제어기(22)로 전달한다.Here, the sensorless stroke estimator 21 measures the voltage values V0 and V1 of both ends of the current sensing resistor R in the electrical circuit unit 10 and the voltage values V2 and V3 applied to the linear compressor 30. By estimating the stroke value through the optimum operating point automatic detector 23 and the stroke controller 22.
그러면, 상기 스트로크제어기(22)는 상기 스트로크 지령치변환기(24)의 출력과 상기 센서리스 스트로크추정기(21)의 출력을 비교하여 제어신호를 전기회로부(10)의 트라이액(T)의 게이트로 보내게 된다.Then, the stroke controller 22 compares the output of the stroke command value converter 24 with the output of the sensorless stroke estimator 21 and sends a control signal to the gate of the triac T of the electric circuit unit 10. It becomes.
이상의 과정에서 불안정영역으로 판단하고 즉시 스트로크를 일정크기(Δs)만큼 증가시킨 후 검출되는 안정영역이 선형압축기(30)의 최적운전점이 된다.In the above process, it is determined that the unstable region and immediately increases the stroke by a predetermined size Δs, and the stable region detected is the optimum operating point of the linear compressor 30.
또, 상기 스트로크제어기(22)의 제어신호는 전기회로부(10)의 트라이액(T)의 게이트로 인가되어 선형압축기(30)로 유입되는 전류의 량을 조절하게 된다. 이에 따라 선형압축기(30)는 피스톤의 스트로크가 조정되어 최대의 효율을 내는 동작을 실시할 수 있게 된다.In addition, the control signal of the stroke controller 22 is applied to the gate of the triac (T) of the electric circuit unit 10 to adjust the amount of current flowing into the linear compressor (30). Accordingly, the linear compressor 30 is capable of adjusting the stroke of the piston to achieve the maximum efficiency.
상기 최적운전제어부(20)의 동작과정을 첨부한 도 6의 타이밍도와 도 8의 동작흐름도를 참조하여 상세히 설명한다.With reference to the timing diagram of FIG. 6 and the flowchart of FIG. 8 attached to the operation of the optimum operation control unit 20 will be described in detail.
먼저, 최적운전점 자동검출기(23)에서 초기 입력한 스트로크 지령치를 읽어 점차적으로 스트로크 지령치를 증가시키면서 스트로크 지령치가 하한점에 이르렀는 지를 확인한다.First, the stroke command value initially input by the optimum operating point automatic detector 23 is read, and it is checked whether the stroke command value reaches the lower limit while gradually increasing the stroke command value.
이때, 스트로크 지령치가 하한점보다 작으면 하한점에 이를 때까지 최적운전점 자동검출기(24)에서는 스트로크 지령치변환기(25)를 통해 스트로크 지령치를 일정크기(Δs)만큼 증가시켜 보정한다.At this time, when the stroke command value is smaller than the lower limit point, the optimum operating point automatic detector 24 increases the stroke command value by a constant size Δs through the stroke command value converter 25 until the lower limit point is reached and corrects it.
여기서 하한점은 실험적으로 결정할 수 있고, 선형압축기 동작을 위한 최저의 스트로크 값으로 설정한다.The lower limit can be determined experimentally and set to the lowest stroke value for linear compressor operation.
상기와 같은 동작이 수행되는 동안 스트로크 제어기(22)는 상기 스트로크 지령치변환기(24)에서 나오는 보정된 스트로크 지령치에 따라 실제스트로크가 동작하도록 제어신호를 출력하게 된다.While the above operation is performed, the stroke controller 22 outputs a control signal to operate the actual stroke according to the corrected stroke command value from the stroke command value converter 24.
보정된 스트로크 지령치가 하한점보다 커지면 일정시간(Δt)을 측정하기 시작하고, 일정시간(Δt)이 경과하기 전에 최적운전점 자동검출기(23)에서 센서리스 스트로크추정기(21)에서 추정한 실제 스트로크의 값과 상기의 보정된 스트로크 지령치를 비교하여 불안정 정도를 판단한다.When the corrected stroke command value is larger than the lower limit, the measured time starts to be measured, and the actual stroke estimated by the sensorless stroke estimator 21 in the optimum operating point automatic detector 23 before the fixed time elapses. The degree of instability is determined by comparing the value of and the corrected stroke command value.
실제 스트로크 값이 보정된 스트로크 지령치보다 일정크기(Δx)만큼 크거나 작으면 변곡점으로 인식하게 되고, 이 변곡점이 연속적으로 일정회수(n)이상 발생하면, 도 7에 도시한 것과 같이, 불안정한다고 판정하게 된다.If the actual stroke value is larger or smaller than the corrected stroke command value by a constant size (Δx), it is recognized as an inflection point. Done.
상기에서 변곡점이 생기지 않거나 일정회수(n) 미만으로 변곡점이 발생하면, 즉 안정하다고 판정되면, 일정시간(Δt)이 경과하기 전까지 상기 과정을 반복 수행한다. 그리고, 일정시간(Δt)이 경과하면 자동으로 일정크기(Δs) 만큼 스트로크지령치를 키워주고 상기 과정을 반복한다.If the inflection point does not occur or the inflection point occurs less than the predetermined number n, that is, determined to be stable, the process is repeated until the predetermined time Δt elapses. When the predetermined time Δt elapses, the stroke command value is automatically increased by a predetermined size Δs and the above process is repeated.
이상과 같은 과정을 불안정영역이 최초로 나타날 때까지 반복 수행한다. 불안정영역이 최초로 나타나면 즉시 일정크기(Δs)만큼 스트로크 지령치를 상향 조정한 뒤 다시 불안정 여부를 판정한다.Repeat the above procedure until the first unstable region appears. If an unstable area first appears, immediately adjust the stroke command value by a certain amount (Δs) and then determine whether it is unstable again.
이때, 불안정할 경우 다시 일정크기(Δs)만큼 스트로크 지령치를 상향 조정하는 동작을 안정할 때까지 반복한다.At this time, if it is unstable, the operation of adjusting the stroke command value upward by a certain size Δs again is repeated until it is stable.
안정하다는 판정이 되면 정상 운전을 수행하는 데, 이 동작점이 최적동작점이 되는 것이다.When it is determined that it is stable, normal operation is performed, and this operating point becomes the optimum operating point.
여기서, 일정크기(Δs,Δx)나 일정시간(Δt), 일정회수(n)는 실험적으로 결정된, 동작을 위한 최적값을 사용한다.Here, the constant magnitude Δs, Δx, the constant time Δt, and the constant frequency n use an optimal value determined experimentally.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 압축기의 조립 산포 및 선형모터의 상수값(L,R,역기전력상수)의 산포, 센서리스 스트로크추정기의 산포, 부하의 변화 등으로 인하여 스트로크 값이 달라지는 환경에 상관없이 최적의 동작을 위한 스트로크를 자동검출하여 고효율의 탑클리어런스를 얻을 수 있어 선형압축기를 채용한 냉장고 및 에어컨의 고효율 및 저소음, 저소비전력을 실현시키는 효과가 있다.As described above, the present invention can be used regardless of the environment in which the stroke value is changed due to the assembly dispersion of the compressor, the dispersion of constant values (L, R, counter electromotive force constant) of the linear motor, the dispersion of the sensorless stroke estimator, and the load change. By automatically detecting the stroke for optimal operation, high-efficiency top-clearance can be obtained, which has the effect of realizing high efficiency, low noise, and low power consumption of refrigerators and air conditioners employing linear compressors.
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