공기 조화기의 압축기 구동장치 및 그 구동방법

申请号 KR1020100011492 申请日 2010-02-08 公开(公告)号 KR1020110092055A 公开(公告)日 2011-08-17
申请人 엘지전자 주식회사; 发明人 김원석; 홍영호; 최양광;
摘要 PURPOSE: A device for driving a compressor of an air conditioner and a driving method thereof are provided to measure a phase compensating angle minimizing speed ripples, store it as a table, and apply compensation torque with an optimal phase compensating angle with reference to the table in operation. CONSTITUTION: A device for driving a compressor of an air conditioner comprises a motor, an inverter(220) and a control unit(230). The motor rotates a compressor. The inverter comprises a plurality of switching elements. The inverter outputs AC power with a given phase and a given amplitude by switching operation to drive the motor. The control unit detects the frequency and phase current for the compressor. The control unit reads a phase compensating angle corresponding to the frequency or the phase current. The control unit compensates the load torque of the motor using the read phase compensating angle.
权利要求
  • 공기 조화기의 압축기 구동 장치에 있어서,
    상기 압축기를 회전시키는 모터;
    복수개의 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 동작에 의해 소정 위상 및 소정 진폭을 갖는 교류 전원을 출력하여 상기 모터를 구동하는 인버터; 및
    상기 압축기용 모터의 주파수 및 상전류를 검출하고, 상기 주파수 또는 상전류에 해당하는 위상 보상각을 판독하고, 상기 판독된 위상 보상각을 사용하여 상기 모터의 부하 토크를 보상하는 제어부를 포함하는 압축기 구동 장치.
  • 제1항에 있어서,
    상기 위상 보상각은 상기 주파수에 해당하는 위상 보상각 및 상기 전류에 해당하는 위상 보상각의 평균인 구동 장치.
  • 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 주파수 또는 상전류에 해당하는 위상 보상각을 미리 측정된 데이터를 기반으로 생성된 테이블로부터 판독하는 구동 장치.
  • 제3항에 있어서,
    상기 주파수에 해당하는 위상 보상각은 상기 상전류를 일정한 값으로 설정한 상태에서 특정 모터의 주파수에 대해 상기 모터의 속도 리플을 최소화하는 위상 보상각인 구동 장치.
  • 제3항에 있어서,
    상기 상전류에 해당하는 위상 보상각은 상기 주파수를 일정한 값으로 설정한 상태에서 모터의 특정 상전류값에 대해 상기 모터의 속도 리플을 최소화하는 위상 보상각인 구동 장치.
  • 공기 조화기의 압축기 구동 장치 제어 방법에 있어서,
    상기 압축기용 모터의 주파수를 검출하는 단계;
    상기 압축기용 모터의 상전류를 검출하는 단계;
    상기 속도 또는 전류에 해당하는 위상 보상각을 판독하는 단계; 및
    상기 판독된 위상 보상각을 사용하여 상기 모터의 부하 토크를 보상하는 단계를 포함하는 구동 장치 제어 방법.
  • 제6항에 있어서,
    상기 위상 보상각은 상기 주파수에 해당하는 위상 보상각 및 상기 전류에 해당하는 위상 보상각의 평균인 구동 장치 제어 방법.
  • 제6항에 있어서,
    상기 주파수 또는 상전류에 해당하는 위상 보상각은 미리 측정된 데이터를 기반으로 생성된 테이블로부터 판독되는 구동 장치 제어 방법.
  • 제8항에 있어서,
    상기 주파수에 해당하는 위상 보상각은 상기 상전류를 일정한 값으로 설정한 상태에서 특정 모터의 주파수에 대해 상기 모터의 속도 리플을 최소화하는 위상 보상각인 구동 장치 제어 방법.
  • 제8항에 있어서,
    상기 상전류에 해당하는 위상 보상각은 상기 주파수를 일정한 값으로 설정한 상태에서 모터의 특정 상전류값에 대해 상기 모터의 속도 리플을 최소화하는 위상 보상각인 구동 장치 제어 방법.
  • 说明书全文

    공기 조화기의 압축기 구동장치 및 그 구동방법{Apparatus for dirving compressor of an air conditioner and method for driving the same}

    본 발명은 공기조화기의 압축기 구동장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.

    보다 구체적으로, 본 발명은 공기조화기의 압축기, 특히 싱글 로터리 압축기의 부하 토크를 보상할 때, 최적의 위상 보상각을 갖는 보상토크를 제공하는 방법에 관한 것으로서, 주어진 모터의 상전류 및 주파수에 대해 최적, 즉 속도 리플을 최소로 하는 위상 보상각을 측정하여 테이블로 저장하고, 실제 구동시에는 테이블을 참조하여 최적의 위상 보상각을 갖는 보상 토크를 인가할 수 있다.

    공기조화기는 방, 거실, 사무실 또는 영업 점포 등의 공간에 배치되어 공기의 온도, 습도, 청정도 및 기류를 조절하여 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 하는 장치이다.

    공기조화기는 일반적으로 일체형과 분리형으로 나뉜다. 일체형과 분리형은 기능적으로는 같지만, 일체형은 냉각과 방열의 기능을 일체화하여 가옥의 벽에 구멍을 뚫거나 창에 장치를 걸어서 설치한 것이고, 분리형은 실내측에는 냉/난방을 수행하는 실내기를 설치하고 실외측에는 방열과 압축 기능을 수행하는 실외기를 설치한 후 서로 분리된 두 기기를 냉매 배관으로 연결시킨 것이다.

    한편, 공기조화기에는 압축기, 팬 등에 모터가 사용되며, 이를 구동하기 위한 구동장치가 사용되고 있다. 모터 구동장치는 상용 교류 전원을 입력받아 직류 전압으로 변환하고, 직류 전압을 소정 주파수의 상용 교류 전원으로 변환하여 모터에 공급함으로써, 압축기, 팬 등의 모터를 구동하도록 제어한다.

    본 발명은 공기 조화기의 압축기를 구동하는 모터의 속도 리플을 최소화할 수 있는 최적의 위상 보상각을 갖는 보상 토크를 인가하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

    본 발명의 일 실시예에 따라 공기 조화기의 압축기 구동 장치가 제공된다. 상기 압축기 구동 장치는, 상기 압축기를 회전시키는 모터; 복수개의 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 동작에 의해 소정 위상 및 소정 진폭을 갖는 교류 전원을 출력하여 상기 모터를 구동하는 인버터; 및 상기 압축기용 모터의 주파수 및 상전류를 검출하고, 상기 주파수 또는 상전류에 해당하는 위상 보상각을 판독하고, 상기 판독된 위상 보상각을 사용하여 상기 모터의 부하 토크를 보상하는 제어부를 포함한다.

    본 발명의 다른 실시예에 따라, 공기 조화기의 압축기 구동 장치 제어 방법이 제공된다. 상기 제어 방법은, 상기 압축기용 모터의 주파수를 검출하는 단계; 상기 압축기용 모터의 상전류를 검출하는 단계; 상기 주파수 또는 상전류에 해당하는 위상 보상각을 판독하는 단계; 및 상기 판독된 위상 보상각을 사용하여 상기 모터의 부하 토크를 보상하는 단계를 포함한다.

    본 발명에 따르면, 각 공기 조화기 구동용 모터에 대해, 모터의 속도 리플을 최소화할 수 있는 최적의 위상 보상각을 갖는 보상 토크를 제공할 수 있다.

    도 1은 본 발명과 관련된 공기조화기의 개략도이다.
    도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 압축기 구동장치를 도시한 회로도이다.
    도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 구동 장치 제어 방법을 나타낸다.
    도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 모터의 상전류를 임의의 값으로 고정시키고, 모터의 주파수를 변경시키면서 각 주파수에 대한 최적의 위상 보상각을 측정한 그래프이다.
    도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 모터의 주파수를 임의의 값으로 고정시키고, 모터의 상전류를 변경시키면서 각 상전류에 대한 최적의 위상 보상각을 측정한 그래프이다.
    도 9는 도 7의 측정결과를 기반으로 생성한 테이블이고, 도 10은 도 8의 측정결과를 기반으로 생성한 테이블이다.
    도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 최적의 위상 보상각으로 부하 토크를 보상하는 방법을 나타내는 순서도이다.

    이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

    도 1은 본 발명과 관련된 공기조화기의 개략도이다.

    도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(50)는, 크게 실내기(I)와 실외기(O)로 구분된다.

    실외기(O)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(2)와, 압축기를 구동하는 압축기용 구동 장치(2b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(4)와, 실외 열교환기(4)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(5a)과 실외팬(5a)을 회전시키는 구동 장치(5b)로 이루어진 실외 송풍기(5)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(6)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(10)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(3) 등을 포함한다.

    실내기(I)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(8)와, 실내측 열교환기(8)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(9a)과 실내팬(9a)을 회전시키는 구동 장치(9b)로 이루어진 실내 송풍기(9) 등을 포함한다.

    실내측 열교환기(8)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(2)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.

    또한, 공기조화기(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.

    한편, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 압축기 구동장치는 도면에서 도시한, 공기 조화기의 압축기(2)를 동작시키기 각 구동 장치(2b)일 수 있다.

    한편, 도 1에서는 실내기(I)와 실외기(O)를 각각 1개씩 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 압축기 구동장치는 이에 한정되지 않으며, 복수개의 실내기와 실외기를 구비하는 멀티형 공기조화기, 한 개의 실내기와 복수개의 실외기를 구비하는 공기조화기 등에도 적용이 가능함은 물론이다.

    도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 압축기 구동장치를 도시한 회로도이다.

    본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 압축기 구동장치는, 상술한 바와 같이 압축기를 동작 시키위한 모터를 포함할 수 있다. 특히, 부하에 따라 그 변동이 큰 압축기, 예를 들어, 싱글 로타리(single rotary) 방식의 압축기 등일 수 있다. 다양한 압축기가 가능하지만, 이하에서는 싱글 로타리 방식의 압축기를 예로하여, 이 압축기를 구동하기 위한 구동장치를 설명한다.

    도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 도 2의 구동장치(200)는, 컨버터(210), 인버터(220), 제어부(230), 입력전류 검출부(A), 및 출력전류 검출부(E)를 포함한다. 또한, 도 2의 전동기 구동장치(200)는 리액터(L), 평활 커패시터(C), dc 단 전압 검출부(B) 등을 더 포함할 수도 있다.

    리액터(L)는, 상용 교류 전원(205)과 컨버터(210) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(210)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다.

    입력전류 검출부(A)는 상용 교류 전원(205)으로부터 입력되는 입력전류(i s )를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 전류센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력전류(i s )는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 입력전압(v s )의 추정 및 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)의 생성을 위해, 제어부(230)에 입력될 수 있다.

    컨버터(210)는 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(205)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(205)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(205)의 종류에 따라 컨버터(210)의 내부 구조도 달라진다. 예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다.

    컨버터(210)는 스위칭 소자를 구비하여, 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행한다. 한편, 컨버터(210)는 다이오드 등으로 이루어져 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.

    평활 커패시터(C)는 컨버터(210)의 출력단에 접속된다. 컨버터(210)로부터 출력되는 변환된 직류 전원을 평활하게 된다. 이하에서는 컨버터(210)의 출력단을 dc 단 또는 dc 링크단이라고 한다. dc 단에서 평활된 직류 전압은 인버터(220)에 인가된다.

    dc 단 전압 검출부(B)는 평활 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 입력전압(v s )의 추정 및 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)의 생성을 위해, 제어부(230)에 입력될 수 있다.

    인버터(220)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 전동기(250)에 출력한다.

    인버터(220)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.

    인버터(220) 내의 스위칭 소자들은 제어부(230)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 전동기(250)에 출력되게 된다.

    출력전류 검출부(E)는, 인버터(220)와 삼상 전동기(250) 사이에 흐르는 출력전류(i o )를 검출한다. 즉, 전동기(250)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력전류를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 한 상 또는 두 상의 출력전류를 검출할 수도 있다.

    출력전류 검출부(E)는 인버터(220)와 전동기(250) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 션트 저항은 인버터(220)의 3개의 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)에 일단이 각각 접속될 수 있다.

    검출된 출력전류(i o )는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 제어부(230)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(i o )에 기초하여, 입력전류를 추정하는 데에 사용될 수 있다. 또한, 검출된 출력전류(i o )는, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 생성에 사용될 수도 있다.

    제어부(230)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력전류(i o )에 기초하여 전동기(250)의 위치, 즉 전동기(250)의 회전자의 위치를 추정할 수 있으며, 또한, 전동기(250)의 회전 속도를 산출할 수 있다. 또한, 이와 같이 추정된 위치 및 회전 속도를 기반으로 하여, 속도 지령에 따라 전동기(250)가 구동되도록 여러 제어 동작을 수행하여, 펄스폭이 가변되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다.

    이와 같이, 별도의 전동기 위치 검출 소자 등을 사용하지 않고, 출력 전류를 검출하고, 출력 전류에 따라 전동기(250)의 위치 및 속도를 추정하고, 추정된 속도가 속도 지령에 추종하도록 피드백 제어를 하는 것을 센서리스 알고리즘(sensor algorithm)에 의한 제어라 한다. 이러한 센서리스 알고리즘에 의한 제어 동작은, 전동기(250)의 초기 기동시에는 수행되지 않다가, 전동기(250)의 회전 속도가 소정치 이상되는 경우부터 수행되는 것이 가능하다.

    한편, 제어부(230)는, 본 발명의 실시예와 관련하여, 일정 속도 지령에 따라 전동기를 구동하도록 제어하며, 이러한 일정 속도 지령에 따라 전동기(250)를 구동하도록 제어하고, 센서리리 알고리즘에 의해, 즉 전동기(250)의 출력 전류(i o )에 의해, 속도 지령 또는 속도 지령과 소정 범위 내의 기준 속도에 대응하는 제1 및 제2 기계각을 순차적으로 검출하며, 검출되는 제1 및 제2 기계각에 따라 최대 속도 기계각을 산출한다. 최대 속도 기계각에 따라 산출된 복수의 부하 토크 패턴 중 속도 리플이 최소가 되는 최적의 부하 패턴 테이블을 선정한다.

    제어부(230)는, 선정된 최적의 부하 패턴 테이블에 따라 전동기(250)의 부하 토크를 보상할 수 있다. 이에 따라, 일정 속도 운전시 부하 토크로 인한 속도 리플을 간단하게 그리고 현저히 줄일 수 있게 된다.

    한편, 제어부(230)는, 상술한 검출된 제1 및 제2 기계각이 정상 범위인 지 판단하는 것도 가능하다. 정상 범위가 아닌 것으로 판단되는 경우, 제1 및 제2 기계각 중 적어도 하나를 보정하고, 이러한 제1 및 제2 기계각에 기초하여, 일정 속도 하에서의 최대 속도 기계각을 산출한다.

    예를 들어, 제어부(230)는, 전동기(250)의 출력 전류(i o )에 기초하여, 회전자의 위치를 추정하며, 이에 따라 전동기(250)의 제1 및 제2 기계각을 순차적으로 검출한다. 그리고, 순차 검출되는 제1 및 제2 기계각을 이용하여, 전동기(250)의 최대 속도 리플에 해당하는 최대 속도 기계각을 산출한다. 이때, 최대 속도 기계각은, 검출되는 제1 및 제2 기계각의 평균을 이용하여 산출할 수 있다. 한편, 이러한 순차 검출되는 제1 및 제2 기계각의 크기가 순차적이지 않는 경우, 죽, 제1 기계각의 크기가 제2 기계각의 크기보다 더 큰 경우, 이를 보상하는 것이 바람직하다.

    한편, 제어부(230)는, 인버터(220)의 스위칭 동작을 제어한다. 이를 위해, 제어부(230)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(i o )를 입력받아, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 생성하여 이를 인버터(220)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 PWM(pulse width modulation)용 스위칭 제어신호일 수 있다.

    한편, 제어부(230)는, 컨버터(210)의 스위칭 동작도 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(230)는, dc 단 전압 검출부(B)에서 검출되는 dc 단 전압(Vdc)을 입력받아, 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)를 생성하여 이를 컨버터(210)에 출력할 수 있다. 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)는 PWM용 스위칭 제어신호일 수 있다.

    삼상 전동기(250)는 고정자와 회전자를 구비하며, 각상의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. 전동기(250)의 종류로는 BLDC(blushless DC) 전동기, synRM(Synchronous Reluctance Motor) 등 다양한 형태가 가능하다.

    삼상 전동기(250)는, 공기조화기의 압축기용 전동기일 수 있다. 특히, 부하 변동이 심한 싱글 로타리(single rotary)식 압축기일 수 있다.

    한편, 제어부(230)는 실외기 제어부로서, 실내기에 별도로 배치될 수 있는 실내기 제어부와의 통신을 더 수행하는 것도 가능하다. 실외기 제어부는, 실내기 제어부와의 통신에 의해 운전 지령을 수신하며, 수신된 운전 지령에 기초하여 후술하는 속도 지령치를 결정할 수 있게 된다.

    또한, 상술한 공기조화기의 전동기 구동장치(200)의 제어부(230)는, 실외기에 사용되는 팬용 전동기 및 압축기용 전동기(250)를 동시에 제어하는 것도 가능하다.

    도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 압축기 구동 장치 제어 방법을 설명한다.

    도 3은 싱글 로터리(single rotary) 압축기용 모터의 각속도 변화를 나타낸다. 이상적으로는 모터의 각속도는 일정하여야 하지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 압축기를 구동하는 모터의 속도는 일정하지 않고 변화를 나타내게 된다. 즉, 속도 리플이 존재하게 된다. 속도 리플의 원인은 정확히 알려져 있지 않고, 다만 부하 변화, 전류 크기 등 주변 환경의 다양한 요인에 의해 발생하는 것으로 추측된다.

    이와 같은 속도 리플을 제거하기 위해, 부하 토크를 보상하는 방법을 사용한다.

    도 4는 단일 로터리 압축기용 모터의 모터 토크(TM)와 부하 토크(TL)의 관계를 나타낸다. 모터 토크(TM)는 모터를 구동하는 토크를 말하고, 부하 토크(TL)는 모터에 걸리는 부하에 의한 토크를 말한다. 모터 토크(TM)가 부하 토크(TL)보다 크면 모터가 가속되고, 모터 토크(TM)가 부하 토크(TL) 보다 작으면 감속된다. 또한, 모터가 정지상태에서 구동하려면 항상 모터 토크(TM)가 부하 토크(TL)보다 커야 한다.

    도 4에 도시된 바와 같이 모터 토크(TM)는 약간의 리플을 갖지만, 거의 일정한 패턴을 나타내게 된다. 싱글 로터리 압축기용 모터의 부하 토크는 큰 변화량을 보이고, 특히 대용량 싱글 로터리 압축기에서는 부하 토크의 변화량이 매우 심해진다.

    부하 토크의 변화를 보상하기 위해 도 5와 같이 부하 토크(TL)와 반대 방향이고 크기가 동일한 보상 토크(TL')를 인가한다. 실질적으로, 보상 토크(TL')는 모터 토크(TM)에 인가되는 상전류의 크기 및 주파수를 조절함으로써, 모터 토크(TM)를 상승시킴으로써 인가할 수 있다.

    이상적으로는, 보상 토크(TL')는 도 4와 같이 부하 토크(TL)와 정반대 방향이고, 그 위상도 동일하여야 한다. 그러나, 실질적으로, 부하 토크(TL)를 측정한 뒤에, 그 부하 토크와 동일한 패턴을 갖는 보상 토크(TL')를 생성하기 위한 상전류및 위상을 인가하여도 정확한 부하 토크(TL)와 정반대의 크기를 갖는 보상 토크(TL')가 생성되지 않는다. 이는 특정 상전류와 위상을 입력하여도 기계적 오차, 전기적 오차, 부하 변화 등으로 인해 그에 해당하는 정확한 보상 토크(TL')가 발생하지 않기 때문이다.

    특히, 실질적으로 보상 토크(TL')의 위상 오차가 문제되는 경우가 많다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 부하 토크(TL)를 보상하기 위한 보상 토크(TL')를 인가하기 위해 상전류와 위상각을 입력하여도, 실질적으로는 위상 오차가 발생하여 이상적인 보상 토크(TL')보다 위상이 빠르거나(TL'') 느린(TL''') 보상 토크가 인가되게 된다.

    본 발명에서는 이와 같은 위상 오차를 부하 토크(TL)로부터 산출하지 않고, 모터의 주파수와 상전류 값을 고정시키고, 그 때 속도 리플을 최소로 하는 위상 보상각을 측정하고, 이를 테이블로 만들어 놓고, 그 테이블을 참조하여 인가할 보상 토크(TL')의 위상을 결정하는 방법을 사용한다.

    즉, 모터의 상전류를 임의의 값으로 고정시키고, 주파수를 변경시키면서, 각각의 주파수에 대해 속도 리플을 최소로 하는 위상 보상각을 측정한다. 그리고, 모터의 주파수를 임의의 값으로 고정시키고, 모터의 상전류를 변경시키면서, 각각의 상전류 값에 대해 모터의 속도 리플을 최소로하는 위상 보상각을 측정한다. 그리고 나서, 모터를 구동할 때, 모터의 부하 토크(TL)를 참조하여 보상 토크(TL')를 인가하는 것이 아니라, 모터에 인가되는 주파수 및 상전류에 해당하는 최적의 위상 보상각, 즉 속도 리플을 최소로 하는 위상 보상각을 인가하게 된다.

    도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 모터의 상전류를 임의의 값으로 고정시키고, 모터의 주파수를 변경시키면서 각 주파수에 대한 최적의 위상 보상각을 측정한 그래프이다.

    도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 모터의 주파수를 임의의 값으로 고정시키고, 모터의 상전류를 변경시키면서 각 상전류에 대한 최적의 위상 보상각을 측정한 그래프이다.

    도 7에 측정한 결과를 표로 만들면 도 9가 되고, 도 8의 결과를 표로 만들면 도 10이 된다.

    예를 들어, 압축기용 모터를 구동하면, 압축기의 제어부는 모터에 인가되는 상전류와 주파수를 측정하여, 각 상전류 및 주파수에 해당하는 최적의 위상 보상값을 도 9 또는 도 10으로부터 검출하여 그에 해당하는 위상 보상각을 사용하여 보상 토크(TL')를 인가한다.

    실시예에 따라, 구동 중인 모터의 상전류에 해당하는 최적의 위상 보상각과, 주파수에 해당하는 최적의 위상 보상각이 다른 경우는, 상기 두 위상 보상각의 평균을 사용할 수 있다.

    동일한 생산 라인에서 생산된 압축기용 모터도 실질적으로 구동 시에는 서로 다른 부하 토크 특성을 나타낸다. 본 발명에 제안하는 방법은 생산이 완료된 모터마다 상전류 및 주파수와 최적 위상 보상각의 관계를 나타내는 테이블을 생성하여 압축기의 제어부 또는 제어부가 판독할 수 있는 저장 장치에 저장함으로써, 구동 장치의 부하 토크(TL)를 최적으로 보상할 수 있다.

    도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 최적의 위상 보상각으로 부하 토크를 보상하는 방법을 나타내는 순서도이다.

    단계(S11)에서, 공기 조화기의 압축기용 모터의 주파수를 검출한다. 단계(S12)에서, 모터의 상전류를 검출한다. 단계(S13)에서, 저장되어 있는 테이블로부터 검출된 상전류 및 주파수에 해당하는 위상 보상각을 판독한다. 단계(S14)에서, 판독된 위상 보상각을 사용하여 보상 토크를 발생시킨다. 즉, 부하 토크를 보상한다. 실시예에 따라서는, 검출된 상전류에 해당하는 위상 보상각과, 검출된 주파수에 해당하는 위상 보상각이 다른 경우에는 이들의 평균값을 사용할 수 있다.

    이상 다양한 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이 실시예들에 한정되지 않는다. 당업자는 위 실시예들에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이고, 이들 변형예들도 본 발명의 범위에 포함된다.

    O :실외기 I : 실내기
    2 : 압축기 2b : 구동 장치
    4 : 실외측 열교환기
    5a : 실외팬(5a) 5b : 구동 장치
    5 : 실외 송풍기 6 : 팽창기구
    10 : 절환밸브 3 : 어큐뮬레이터
    8 : 실내측 열교환기 9a : 실내팬
    9b : 구동 장치 9 : 실내 송풍기
    210:컨버터 220:인버터
    230:제어부

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