초록 ▼

리니어 냉매 압축기의 궁극적인 목표는 마찰 손실을 최소화하고, 부하에 대응한 운전을 통해 소비전력을 낮추어 에너지를 절약하는데 있다고 할 수 있다. 특히, 리니어 냉매 압축기가 소비전력에 아주 유리한 이유는 냉매 가스를 압축하는 피스톤의 운동이 기구적으로 구속되지 않고 자유롭기 때문에 부하에 대응하여 왕복 구간을 제어 하는 것이 가능하기 때문이다. 센서리스에 의한 제어 기술은 피스톤의 속도 검출에 의한 피스톤 위치 산출 방법이 대표적인 기술로 전압ㆍ전류 등의 정보에 의해 특별한 기구적 장치 없이도피스톤의 위치를 판단할 수 있게 되어

리니어 냉매 압축기의 궁극적인 목표는 마찰 손실을 최소화하고, 부하에 대응한 운전을 통해 소비전력을 낮추어 에너지를 절약하는데 있다고 할 수 있다. 특히, 리니어 냉매 압축기가 소비전력에 아주 유리한 이유는 냉매 가스를 압축하는 피스톤의 운동이 기구적으로 구속되지 않고 자유롭기 때문에 부하에 대응하여 왕복 구간을 제어 하는 것이 가능하기 때문이다. 센서리스에 의한 제어 기술은 피스톤의 속도 검출에 의한 피스톤 위치 산출 방법이 대표적인 기술로 전압ㆍ전류 등의 정보에 의해 특별한 기구적 장치 없이도피스톤의 위치를 판단할 수 있게 되어 제품의 구조가 단순해지고 센서의 수명과 오동작의 여부에 따라 냉매 압축기의 수명 등이 영향을 받지 않으므로 냉매 압축기의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있고, 원가를 절감할 수 있는 장점을 가진다. 반면에 수시로 복잡하게 변화하는 부하 상황에 신속 정확하게 대응할 수 없다는 단점도 있으며, 오버스트로크에 의한 충돌의 가능성도 존재할 수도 있다. 따라서, 안정적이며 정확한 위치제어를 보장할 수 있는 제어기의 구현인가가 가장 중요한 평가의 기준이 된다.
센서/센서리스 리니어컴프레서 위치 제어기의 아나로그 회로 구현 및 TI DSP chip 을 마이크로프로세서로 채택하여 제어기를 디지털로 구현하여 노이즈에 강한 회로를 구현하였다. 기존의 리니어 압축기 제어기술은 진동모터를 제어하는 것으로 불안정 감시장치, 피스톤 제어장치, 스트로크 제어장치, 스트로크추정기 등 많은 부분으로 나누어져 대부분 아날로그로 제어되어 왔으나 DSP 프로세서를 사용하여 하나의 디지털 제어장치로 모든 부분을 구현하였다. 진동모터의 제어뿐만 아니라 액정디스플레이(LCD), 온도감시장치 등 리니어 압축기를 사용하는 기기의 외부장치 제어를 DSP Processor로 관장하는 것을 포함하였다.
리니어 컴프레서의 매개변수 추정에 대한 알고리즘을 구현하고, 추정된 매개변수들을 통해서 센서리스 리니어 컴프레서의 피스톤 위치를 좀 더 정확하게 추정하기 위하여 전류와 피스톤 위치의 변화에 따른 인덕턴스와 전동기 상수를 추정하였다. 추정된 인덕턴스와 전동기 상수를 2차형의 곡면 함수로 구성하여 곡면매개 방정식의 상수를 추정하였으며, 추정된 2차형의 곡면함수를 축약함으로써 기존의 데이터의 크기를 3100[byte]에서 최소 98[byte]로 데이터를 축약하는 방안에 대한 연구도 함께 진행하였다. 데이터의 크기를 줄이고, 오차율의 증가를 가능한 억제하면서 오차율과 정밀도 사이의 타협을 통해서 센서리스 리니어 컴프레서 시스템의 성능향상 방안에 대해서 연구하였다. 또한, 본 연구에서는 냉장고 및 에어컨에 적용된 리니어 모터 매개변수 추정 알고리즘의 동적 성능평가를 추진하였다. 모터 매개변수를 추정하여 ROM Table 에 저장한 뒤 이를 이용하여 선형압축기의 스트로크를 추정하는 방식을 PIM I 이라 하고, 추정된 모터 매개변수를 곡면방정식으로 근사화하여 이를 이용하여 선형압축기의 스트로크를 추정하는 방식을 PIM II 이라 하고, 마지막으로 리니어 컴프레서의 모터 매개변수 추정방식 PIM II의 추정오차를 줄이기 위해 추정된 모터 매개변수의 영역을 S1, S2, S3, S4로 나눈 다음 각각의 영역에서 매개변수 추정방식 PIM II 를 수행한 것이 PIM III 매개변수 추정알고리즘으로 정할 때, 각각의 알고리즘을 선형압축기에 적용하여 동특성향상 정도를 모의실험 및 성능시험 통해 확인하였다. 스트로크 명령치를 0.011m에서 0.019m 까지 0.001m 씩 키우면서 실험한 결과, 정상상태에서, Constant, PIM I, PIM II, 그리고 PIM III 알고리즘에 대해 각각 6.36%, 1.74%, 2.88%, 2.66% 의 평균 스트로크 오차를 얻었다. 더불어, abrupt shut-down 스트로크 추정 알고리즘은 인덕턴스의 추정오차를 배제하기 위해 순간적으로 모터의 전류를 차단시 모터 양단에 걸리는 전압을 측정하면 이 전압은 오직 마그네트의 진동에 의한 역기전력만을 반영한다는 원리를 이용하였다. abrupt shut-down 알고리즘에서는 인덕턴스   혹은 저항  에 무관하므로 두 매개변수의 변동이나 오차에 강인한 특성을 갖는다. 실험을 통해 얻은 결과는, 본 알고리즘이 인덕턴스   혹은 저항  에 무관하지만, 전류가 작으면 이 또한 영향이 작게 되어 그 장점이 크게 부각되지는 못했다. 한편, 단점으로는 스트로크 추정을 위해 잠시 전류를 차단해야 하는 문제를 내포하고 있다. 마지막으로, 전류루프를 갖는 선형압축기 스트로크 제어를 위해 사용되는 5개의 서로 다른 순시 스트로크 및 전류 추정기의 성능 분석을 통해서 어떤 추정기로 순시 진폭 추정기를 사용하였을 때, 좋은 제어성능을 나타내는 가를 비교 및 분석하였다.
(출처: 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4 1. 연구과제의 개요 ... 4 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 5 5. 연구결과의 활용계획 ... 6 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 6Ⅲ. 연구성과 ... 7끝페이지 ... 14