KR100367606B1 - 벡터를 이용한 리니어 컴프레샤의 운전제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벡터를 이용한 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 관한 것으로, 전류와 변위의 벡터를 이용하여 TDC가 '0'이 지점인 각각의 변곡점을 구하여 그 변곡점을 공통으로 갖도록 스트로크전압을 제어함으로써 최적의 상태로 운전할 수 있도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 리니어컴프레샤의 인가되는 전류와 그 리니어컴프레샤의 양단에 걸리는 전압으로 변위를 계산하는 변위계산부와; 상기 전류와 상기 변위계산부의 변위에 대응되는 궤적의 최대 전류 벡터를 검출하는 전류최대벡터검출부와; 상기 전류와 상기 변위계산부의 변위에 대응되는 궤적의 최대 변위 벡터를 검출하는 변위최대벡터검출부와; 상기 최대 전류 벡터와 상기 최대 변위 벡터의 차이를 구하여 벡터 크기를 검출하는 벡터크기검출부와; 상기 최대 전류 벡터를 상기 최대 변위 벡터로 제산하여 위상신호를 검출하는 위상검출부와; 상기 벡터크기검출부의 벡터크기를 이전에 검출된 벡터크기와 비교하여 변곡점을 검출하는 벡터크기변곡점검출부와; 상기 위상검출부의 위상신호를 이전에 검출된 위상신호와 비교하여 변곡점을 검출하는 위상변곡점검출부와; 상기 벡터크기변곡점검출부와 상기 위상변곡점검출부로부터 벡터크기변곡점검출신호와 위상변곡점신호가 입력되면 그 두신호를 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악으로 단속시켜 상기 리니어컴프레샤에 스트로크전압을 인가하는 전기회로부를 포함하여 구성한다.

Description

벡터를 이용한 리니어 컴프레샤의 운전제어장치{DRIVING CONTROL APPARATUS FOR LINEAR COMPRESSOR IN USING VECTOR}

본 발명은 벡터를 이용한 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 관한 것으로, 특히 전류와 변위의 벡터를 이용하여 TDC가 '0'이 지점인 각각의 변곡점을 구하여 그 변곡점을 공통으로 갖도록 스트로크전압을 제어함으로써 최적의 상태로 운전할 수 있도록 한 벡터를 이용한 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 리니어 컴프레샤(Linear Compressor)는 회전운동을 직선운동으로 변환하는 크랜크 샤프트가 없어 마찰 손실이 적으므로, 효율면에서 다른 컴프레샤 보다 효율이 좋으며, 또한 리니어 컴프레샤가 냉장고나 에어컨으로 사용될 경우, 리니어 컴프레샤에 인가되는 스트로크전압을 가변시켜줌에 따라 압축비를 가변할 수 있어 가변 냉력 제어에도 사용될 수 있는 장점이 있는 것으로, 이와 같은 리니어 컴프레샤를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 일반적인 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤(L.COMP)와; 스트로크 전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤 (L.COMP)에 발생하는 전압을 검출하는 전압검출부(30)와; 스트로크전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(20)와; 상기 전압검출부(30) 및 전류 검출부(20)로부터 검출된전압과 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 리니어컴프레샤(L.COMP)에 스트로크전압을 인가하는 전기회로부(10)로 구성되고, 이와같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 리니어 컴프레샤(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 스트로크전압에 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 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 발생하는 전압과 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 전압과 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 리니어컴프레샤(L.COMP)에 인가되는 스트로크전압을 증가시킨다.

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

그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 장치는, 기구적 운동 특성이 심한 비선형성을 가지고 있으므로 그 비선형성을 감안하지 않는 선형적인 제어 방법으로는 정밀 제어가 불가능한 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 입력전류와 변위 의 벡터를 이용하여 각각의 변곡점을 인식하여 그 변곡점이 공통으로 존재하도록 스트로크를 제어함으로써, 비선형적 특성에 의한 오차도 감안하여 피스톤의 티디씨 제어가 가능하고, 이로 인해 리니어 컴프레샤의 운전 효율을 향상시키도록 한 벡터를 이용한 리니어 컴프레샤의 운전제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도2는 본 발명 벡터를 이용한 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도3은 도2에 있어서, 전류와 변위사이의 대응 관계를 나타낸도.

도4는 도2에 있어서, 스위칭제어신호의 듀티비를 증가시킴에 따른 벡터크기신호의 변화를 나타낸도.

도5는 도2에 있어서, 스위칭제어신호의 듀티비를 증가시킴에 따른 위상신호의 변화를 나타낸도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

1:전기회로부 2:전류검출부

3:전압검출부 4:전류최대벡터검출부

5:변위계산부 6:변위최대벡터검출부

7:벡터크기검출부 8:위상검출부

9:위상변곡점검출부 10:벡터크기변곡점검출부

11:마이크로컴퓨터

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 리니어컴프레샤의 인가되는 전류와 그 리니어컴프레샤의 양단에 걸리는 전압으로 변위를 계산하는 변위계산부와; 상기 전류와 상기 변위계산부의 변위에 대응되는 궤적의 최대 전류 벡터를 검출하는 전류최대벡터검출부와; 상기 전류와 상기 변위계산부의 변위에 대응되는 궤적의 최대 변위 벡터를 검출하는 변위최대벡터검출부와; 상기 최대 전류 벡터와 상기 최대 변위 벡터의 차이를 구하여 벡터 크기를 검출하는 벡터크기검출부와; 상기 최대 전류 벡터를 상기 최대 변위 벡터로 제산하여 위상신호를 검출하는 위상검출부와; 상기 벡터크기검출부의 벡터크기를 이전에 검출된 벡터크기와 비교하여 변곡점을 검출하는 벡터크기변곡점검출부와; 상기 위상검출부의 위상신호를 이전에 검출된위상신호와 비교하여 변곡점을 검출하는 위상변곡점검출부와; 상기 벡터크기변곡점검출부와 상기 위상변곡점검출부로부터 벡터크기변곡점검출신호와 위상변곡점신호가 입력되면 그 두신호를 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악으로 단속시켜 상기 리니어컴프레샤에 스트로크전압을 인가하는 전기회로부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 벡터를 이용한 패턴인식을 이용한 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명 벡터를 이용한 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와같이 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤와; 스트로크 전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤에 발생하는 전압을 검출하는 전압검출부와; 스트로크전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부와; 상기 전압검출부 및 전류 검출부로부터 검출된 전압과 전류로 변위를 계산하는 변위계산부와; 상기 전류검출부의 전류와 상기 변위계산부의 변위를 입력받아 그 전류와 변위에 대응되는 궤적의 최대 전류 벡터를 검출하는 전류최대벡터검출부와; 상기 전류검출부의 전류와 상기 변위계산부의 변위를 입력받아 그 전류와 변위에 대응되는 궤적의 최대 변위 벡터를 검출하는 변위최대벡터검출부와; 상기 최대 전류 벡터와 상기 최대 변위 벡터의 차이를 구하여 그에 따른 벡터 크기를 검출하는벡터크기검출부와; 상기 최대 전류 벡터를 상기 최대 변위 벡터로 제산하여 그에 따른 위상신호를 검출하는 위상검출부와; 상기 벡터크기검출부로부터 벡터크기를 입력받아 이를 이전에 검출된 벡터크기와 비교하여 그에 따라 변곡점을 검출하는 벡터크기변곡점검출부와; 상기 위상검출부로부터 위상신호를 입력받아 이를 이전에 검출된 위상신호와 비교하여 그에 따른 변곡점을 검출하는 위상변곡점검출부와; 상기 벡터크기변곡점검출부와 상기 위상변곡점검출부로부터 벡터크기변곡점검출신호와 위상변곡점신호가 입력되면 그 두신호를 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악으로 단속시켜 상기 리니어컴프레샤에 스트로크전압을 인가하는 전기회로부로 구성하며, 이와같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 리니어 컴프레샤(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 스트로크전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.

즉, 전기회로부(1)의 트라이악(Tr1)이 마이크로컴퓨터(11)의 스위칭제어신호에 의해 턴온주기가 길어짐에 의해 스트로크가 증가되면, 그 스트로크에 의해 리니어 컴프레샤(L.COMP)가 구동된다.

이때, 전압검출부(3)와 전류검출부(2)는 상기 리니어 컴프레샤 (L.COMP)에서 발생하는 전압과 전류를 각기 검출하여 이를 변위계산부(500)에 인가하고, 이에 따라 상기 변위계산부(5)는 상기 전압검출부(3)의 검출전압과 상기 전류검출부(2)의 검출전류를 이용하여 변위를 계산하여 출력한다.

한편, 전류최대벡터검출부(4)는, 도3과 같이 상기 전류검출부(2)의 전류와 상기 변위계산부(5)의 변위에 대응되는 궤적의 최대 전류벡터를 검출하고, 변위최대벡터검출부(6)는, 도3과 같이 전류검출부(2)의 전류와 상기 변위계산부(5)의 변위에 대응되는 궤적의 최대 변위 벡터를 검출한다.

이후, 벡터크기검출부(7)는 상기 전류최대벡터검출부(4)의 최대 전류 벡터와 상기 변위최대벡터검출부(6)의 최대 변위 벡터의 차이를 구하여 그에 따른 벡터 크기를 검출하여 이를 벡터크기변곡점검출부(10)에 인가하고, 또한 위상검출부(8)는 상기 전류최대벡터검출부(4)의 최대전류벡터를 상기 변위최대벡터검출부(6)의 최대 변위 벡터로 제산하여 그에 따른 위상신호를 검출하여 이를 위상변곡점검출부(9)에 인가한다.

이에 따라, 상기 벡터크기변곡점검출부(10)는 상기 벡터크기검출부 (7)의 벡터크기를 이전에 검출된 벡터크기와 비교하여 변곡점을 검출하여 이를 마이크로컴퓨터(11)에 인가하고, 또한 상기 위상변곡점검출부(9)는 상기 위상검출부(8)의 위상신호를 이전에 검출된 위상신호와 비교하여 변곡점을 검출하여 이를 마이크로컴퓨터(11)에 인가한다.

그러면, 상기 마이크로컴퓨터(11)는 상기 벡터크기변곡점검출부(7)와 상기 위상변곡점검출부(9)로부터 벡터크기변곡점검출신호와 위상변곡점신호가 입력되면 그 두신호를 비교하여 벡터크기변곡점과 위상변곡점을 공통으로 갖도록 하는 스위칭제어신호를 출력하고, 이에 따라 전기회로부(1)는 상기 마이크로컴퓨터(11)의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜 상기 리니어컴프레샤(L.COMP)에 스트로크전압을 인가하여 그 리니어컴프레샤(L.COMP)의 운전을 제어한다.

여기서, 도4는 스위칭제어신호의 듀티비를 증가시킴에 따른 벡터크기신호의 변화를 나타낸 것으로, 실험에 의해 변곡점이 발생하는 구간이 TDC가 '0'인 지점임을 알 수 있다.

그리고, 도5는 스위칭제어신호의 듀티비를 증가시킴에 따른 위상신호의 변화를 나타낸 것으로, 변곡점이 발생하는 구간이 TDC가 '0'인 지점임을 알 수 있다.

다시 말해서, 본 발명은 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 운전시에 발생하는 전류와 변위의 벡터를 이용하여 TDC가 '0'이 지점인 각각의 변곡점을 구하여, 그 변곡점을 공통으로 갖도록 하는 스위칭제어신호로 트라이악 (Tr1)의 온/오프 주기를 제어하여 리니어컴프레샤(L.COMP)의 운전을 제어한다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 리니어 컴프레샤 운전시, 기구적인 특성에 의한 비선형적특성을 감지하기 하기 위해, 입력전류와 변위의 벡터로 각각의 변곡점을 인식하여 그 변곡점이 공통으로 존재하도록 스트로크를 제어함으로써, 비선형적 특성에 의한 오차도 감안하여 피스톤의 티디씨 제어가 가능하고, 이로 인해 리니어 컴프레샤의 운전 효율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 리니어컴프레샤에 인가되는 전류와 그 리니어컴프레샤의 양단에 걸리는 전압으로 변위를 계산하는 변위계산부와; 상기 전류와 상기 변위계산부의 변위에 대응되는 궤적의 최대 전류 벡터를 검출하는 전류최대벡터검출부와; 상기 전류와 상기 변위계산부의 변위에 대응되는 궤적의 최대 변위 벡터를 검출하는 변위최대벡터검출부와; 상기 최대 전류 벡터와 상기 최대 변위 벡터의 차이를 구하여 벡터 크기를 검출하는 벡터크기검출부와; 상기 최대 전류 벡터를 상기 최대 변위 벡터로 제산하여 위상신호를 검출하는 위상검출부와; 상기 벡터크기검출부의 벡터크기를 이전에 검출된 벡터크기와 비교하여 변곡점을 검출하는 벡터크기변곡점검출부와; 상기 위상검출부의 위상신호를 이전에 검출된 위상신호와 비교하여 변곡점을 검출하는 위상변곡점검출부와; 상기 벡터크기변곡점검출부와 상기 위상변곡점검출부로부터 벡터크기변곡점검출신호와 위상변곡점신호가 입력되면 그 두신호를 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악으로 단속시켜 상기 리니어컴프레샤에 스트로크전압을 인가하는 전기회로부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 운전제어장치.
2. 제1 항에 있어서, 마이크로컴퓨터는 벡터크기변곡점과 위상변곡점을 공통으로 갖도록 하는 스위칭제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의운전제어장치.