KR100502299B1 - 인버터 공기 조화기의 압축기 운전 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 최대 운전 주파수와 최소 운전 주파수를 설정하는 단계와, 상기 최대 운전 주파수에서의 최대 온도차와 희망 온도를 설정하는 단계와, 실내 온도(T_room)를 검출하는 단계와, 상기 검출된 실내 온도(T_room)와 설정 온도(T_set ) 사이의 온도차(T_diff)를 산출하는 단계와, 상기 온도차(T_diff)에 해당하는 운전주파수를 마이크로 프로세서에서 연산하는 단계와, 상기 마이크로 프로세서에서 연산된 운전주파수로 압축기를 구동시키는 것으로, 기존의 테이블 방식의 운전주파수 제어 방법에 비해 저장 메모리 용량 감소와 운전 주파수결정 속도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

인버터 공기 조화기의 압축기 운전 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING COMPRESSOR OF INVERTOR AIR CONDITIONER}

본 발명은 인버터 공기 조화기의 압축기 운전 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자가 요구하는 희망 온도와 실내 온도에 따라서 압축기의 운전 주파수를 기존의 매트릭스 방식 대신에 설정 온도와 실내 온도차에 따라 압축기의 운전 주파수를 연산하여 가변시키도록 하는 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어 방법에 관한 것이다.

공기조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 장치로, 여름에는 실내를 냉방 상태로 조절하고, 겨울에는 실내를 따듯한 난방 상태로 조절한다. 또한, 공기 조화기는 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정 상태로 조절한다. 이렇게 공기 조화기와 같은 생활의 편의 제품이 점차적으로 확대, 사용되면서 소비자들은 높은 에너지 사용 효율과 성능 향상 및 사용에 편리한 제품을 요구하게 되었다.

이러한 요구 조건에 부합하여 개발된 것이 인버터 공기조화기이다. 인버터 공기 조화기는 공기 조화기 내부로 입력되는 교류 전압을 DC전압으로 변환시킨 후, 다시 교류 전압으로 변환시켜 압축기의 구동 전원으로 사용한다. 따라서, 인버터 공기조화기는 공기조화기 내부로 입력되는 교류전압을 감지한 후, 그에 따른 압축기 운전 주파수를 설정하고, 설정된 운전 주파수에 비례하여 압축기 구동 전압을 발생시킨다.

도1은 일반적인 공기 조화기의 개략적인 구성도로, 상기 설명의 인버터 공기조화기에 대해서 도 1을 참조해서 살펴보면 다음과 같다.

인버터 공기조화기는, 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 열교환기(10)로 구성된 실내기(20)와, 압축기(64) 및 열교환기(15) 등으로 구성된 실외기(30)로 분리되고 있다. 상기 실내기(20)와 실외기(30)에는 각 구성을 제어하기 위한 마이크로프로세서(13,50)가 내장되며, 실내기(20)에 내장된 마이크로프로세서(13)와 실외기(30)에 내장된 마이크로프로세서(50)는 서로간의 제어를 위하여 필요할 때 데이터를 송수신한다.

상기 구성의 인버터 공기조화기는 다음의 방법으로 제어가 된다.

우선, 사용자가 실내기(20)에 구비된 키입력수단(도시하지 않음)을 이용하여 냉/난방운전에 따른 원하는 운전모드를 설정한다. 이후, 설정된 운전모드 상에서 압축기의 구동을 위한 설정온도를 설정하면, 설정된 온도가 실내기(20) 내부의 마이크로프로세서(13)에서 인식된다. 상기 실내기(20)의 마이크로프로세서(13)는 설정된 온도를 통신수단(도시하지 않음)을 통해서 실외기(30) 측으로 전송한다. 또한, 실내기(20)의 마이크로프로세서(13)는 공기조화기 내부로 입력되는 상용교류전압을 감지한다. 이렇게 감지된 교류전압의 크기에 따라서 마이크로프로세서(13)는 압축기의 구동을 위한 운전주파수를 설정한다. 그리고 설정된 운전주파수 또한 실외기(30) 측으로 전송한다.

상기 실외기(30)의 마이크로프로세서(50)는 운전모드 및 설정온도를 입력하여, 그에 따른 냉방운전 또는 난방운전을 제어한다. 상기 마이크로프로세서(50)가 설정온도에 도달하기까지 압축기(64)의 동작 제어를 수행할 때, 기결정된 운전주파수에 따른 온/오프신호를 출력하고, 이 신호에 기초해서 압축기(64) 구동전압이 발생된다.

그러나, 이러한 종래 기술에 의한 주파수 제어 방식은 약속 제어 방식으로 각각의 운전모드와 사용자가 원하는 희망온도와 실내 온도 사이의 온도차에 대해 압축기의 운전 주파수를 할당하는 운전 테이블 및 매트릭스를 작성하여 3상 인버터를 제어하는 것으로, 이러한 약속 제어 방식은 각각의 운전 테이블 및 메트릭스를 일일이 비교 검토해야하므로 마이크로 프로세서의 연산 시간이 길어지게 되는 단점이 있었다.

또한, 각 운전 모드에 따른 압축기 운전주파수 테이블 작성으로 마이크로 프로세서 및 기타 메모리 등의 저장 장치의 용량이 커져 원가 상승의 원인 및 프로그램의 부담이 커져 제품에 대한 검증 및 신뢰성을 확보하는데 어려운 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 최대 운전 주파수와 최소 운전 주파수 및 최대 운전주파수로 구동하기 위한 최대 온도차를 설정한 후 실내 온도와 설정온도의 온도차이에 따라 압축기의 운전주파수를 연산하여 제어하기 위한 인버터 공기조화기의 압축기 운전 제어 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 인버터 공기 조화기의 압축기 제어 방법에 있어서, 최대 운전 주파수와 최소 운전 주파수를 설정하는 단계와, 상기 최대 운전 주파수로 구동하기 위한 최대온도차와 희망 온도를 설정하는 단계와, 실내 온도(T_room)를 검출하는 단계와, 상기 검출된 실내 온도(T_room)와 설정 온도(T_set) 사이의 온도차(T_diff)를 산출하는 단계와, 상기 온도차(T_diff)에 해당하는 운전주파수를 마이크로 프로세서에서 연산하는 단계와, 상기 마이크로 프로세서에서 연산된 운전주파수로 압축기를 구동시키는 것을 특징으로 하는 인버터 공기 조화기의 압축기 운전 제어 방법에 관한 것이다.

이때, 상기 마이크로 프로세서에서 운전 주파수를 연산하는 단계는 압축기 운전 주파수={(최대 운전 주파수-최소 운전 주파수/최대 운전 주파수로 구동하기 위한 최대 온도차)×실제 온도차(T_diff)}+최소 운전 주파수의 식에 의해 연산하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 2는 본 발명에 의한 인버터 공기 조화기의 압축기 운전을 제어하기 위한 개략적인 구성도이다.

여기에 도시된 바와 같이 각각의 센서에서 감지되는 신호를 감지하는 센서 검출부(200)와, 상기 센서 검출부(200)에서 온도와 설정온도의 온도차를 산술 연산하고 온도차에 의해 압축기(500)의 운전주파수를 제어하는 마이크로 프로세서(300)와, 상기 압축기를 구동시키는 스위칭 소자로 구성되는 인버터 회로부(400)로 구성된다.

이때, 상기 마이크로 프로세서(300)에는 최대 운전 주파수와, 최대 운전 주파수 및 운전 주파수의 가변폭이 설정되어 있다.

도3은 본 발명에 의한 인버터 공기 조화기의 압축기 운전을 제어하기 위한 개략적인 흐름도이다.

여기에 도시된 바와 같이 먼저, 최대 운전주파수와 최소 운전 주파수를 설정하고(S10), 최대 운전 주파수로 구동하기 위한 최대 온도차를 설정한 후(S20) 희망 온도(T_set)를 설정한다(S30).

이어서, 센서 검출부를 통해 실내 온도(T_room)를 검출하고(S40), 상기 검출된 실내 온도(T_room)와 설정 온도(T_set) 사이의 온도차(T_diff)를 산출한다(S50).

이어서, 온도차에 따른 설정 주파수를 연산하고(S60), 연산된 설정 주파수를 해당 운전주파수로 압축기를 구동시킨다(S70).

도4는 본 발명에 의한 인버터 공기조화기의 압축기 설정주파수를 나타낸 그래프이다.

여기서 실내 온도(T_room)와 설정 온도(T_set) 사이의 온도차(T_diff)에 의한 운전주파수는 다음과 같이 구할 수 있다.

만약 냉방 영역일 경우 온도차는 (T_{diff_cold})=(T_room)-(T_set), 난방 영역일 경우 온도차는 (T_{diff_warm})=(T_set)-(T_room)이 된다.

이때, 온도차(T_diff)는 마이크로 프로세서에 내장되거나 외장된 A/D 변환기(미도시함)에서 센서에서 검출된 온도를 직접 읽는데, 온도차이 1℃당 센서값을 "04"로 하고, 최대 운전주파수는 120Hz, 최소 운전 주파수를 20Hz로 한다.

이때, 실제 온도차(T_diff)가 3℃ 일 경우 센서의 온도차는 "12"가 되며, 실제 온도차가(T_diff)가 0℃일 경우 센서의 온도차는 "00"이 된다.

이때, 상기 센서에서 검출된 실내 온도를 A/D 변환기를 통해 읽는데, 온도차가 1℃일 경우 센서의 온도차는 "04"가 되는 것으로, 이는 각 센서 사양별로 다를수 있다.

압축기 운전 주파수={(최대 운전 주파수-최소 운전 주파수/최대 운전 주파수로 구동하기 위한 센서의 온도차)×실제 온도차(T_diff)}+최소 운전 주파수

예를 들면 다음과 같다.

1.온도차(T_diff)가 0℃일 경우, 센서의 온도차는 "00"이므로

압축기 운전 주파수={(120-20)/12×0}+20=20이 된다.

따라서 온도 변화량이 0℃이기 때문에 초기 운전 주파수인 20Hz로 압축기를 구동하게 된다.

2.온도차(T_diff)가 1℃일 경우, 센서의 온도차는 "04"가 되므로

압축기 운전 주파수={(120-20)/12×4}+20=53이 된다.

따라서 초기 운전주파수와 가변 운전 주파수의 합인 53Hz가 된다.

3.온도차(T_diff)가 3℃일 경우, 센서의 온도차는 "12"가 되므로

압축기 운전 주파수={(120-20)/12×12}+20=120이 된다.

따라서 운전 주파수는 최대 온도차인 3℃가 되므로 압축기 운전 주파수는 120Hz가 된다.

본 발명은 상기와 같이 최대 운전 주파수로 구동하기 위한 최대 온도차가 설정되고 그에 따라 실내 온도와 설정온도의 차에 의해 연산된 운전주파수로 압축기를 구동함으로써 운전 주파수 결정 속도를 향상시킬 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 마이크로 프로세서에 최대 운전주파수와 최소 운전 주파수 사이 및 최대 운전 주파수로 구동하기 위한 최대 온도차가 설정되어 있어 실내 온도와 설정온도의 온도차에 따라 간단하게 압축기의 운전주파수를 연산함으로써 저장 메모리의 용량을 감소시킬 뿐만 아니라 운전주파수의 결정 속도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도1은 일반적인 공기 조화기의 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명에 의한 인버터 공기 조화기의 압축기 운전을 제어하기 위한 개략적인 구성도이다.

도3은 본 발명에 의한 인버터 공기 조화기의 압축기의 운전을 제어하기 위한 개략적인 흐름도이다.

도4는 본 발명에 의한 인버터 공기조화기의 압축기 설정주파수를 나타낸 그래프이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

100 : 전원 입력부 200 : 센서 검출부

300 : 마이크로프로세서 400 : 인버터 회로부

500 : 3상 인버터 압축기

Claims (2)

1. 인버터 공기 조화기의 압축기 제어 방법에 있어서,

   최대 운전 주파수와 최소 운전 주파수를 설정하는 단계와,

   상기 최대 운전 주파수로 구동하기 위한 최대 온도차와 희망 온도를 설정하는 단계와,

   실내 온도(T_room)를 검출하는 단계와,

   상기 검출된 실내 온도(T_room)와 설정 온도(T_set) 사이의 온도차(T_diff)를 산출하는 단계와,

   상기 온도차(T_diff)에 해당하는 운전주파수를 마이크로 프로세서에서 연산하는 단계와,

   상기 마이크로 프로세서에서 연산된 운전주파수로 압축기를 구동시키는 것을 특징으로 하는 인버터 공기 조화기의 압축기 운전 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 마이크로 프로세서에서 운전 주파수를 연산하는 단계는 아래의 수학식에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 인버터 공기조화기의 압축기 제어 방법.

   [수학식]

   압축기 운전 주파수={(최대 운전 주파수-최소 운전 주파수/최대 운전 주파수로 구동하기 위한 최대 온도차)×실제 온도차(T_diff)}+최소 운전 주파수