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直膨式太阳能热泵热水系统微型自动控制器开发及其控制性能研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-19 00:28:10
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直膨式太阳能热泵热水系统微型自动控制器开发及其控制性能研究【摘要】:近年来,随着太阳能热利用和热泵技术的快速发展,太阳能供热水技术逐步成为目前能源界研究开发的热点,直膨式太阳能热泵

【摘要】: 近年来,随着太阳能热利用和热泵技术的快速发展,太阳能供热水技术逐步成为目前能源界研究开发的热点,直膨式太阳能热泵技术也逐步得到推广。然而,就直膨式太阳能热泵热水系统而言,还存在一些问题有待继续深入研究。本文则对直膨式太阳能热泵热水器的自动控制技术进行了研究,重点是系统的控制方案以及控制策略的研究,开发直膨式太阳能热泵热水系统微型自动控制器,并对其控制性能进行了相关研究。在本课题研究过程中,开展了以下的具体工作: 1.针对我国的气候条件及城乡建筑的结构特点,自行设计并建造出一套具有小型化、实用化特征的直膨式太阳能热泵热水器样机。 2.对直膨式太阳能热泵热水器进行了实验研究,根据实测数据对直膨式太阳能热泵系统进行热力学指标分析,提出直膨式太阳能热泵热水器系统的控制要求。 3.根据直膨式太阳能热泵热水器工作性能以及系统控制要求,提出系统的控制方案以及控制策略,自行设计微型中央控制装置,以实现系统的制冷剂节流(循环流量)控制以及系统压缩机的容量控制,包括硬件SCH设计、PCB设计、软件算法、软件编制以及系统软硬件调试。 4.对直膨式太阳能热泵热水器系统进行在线控制实验研究,分析微型控制器的控制性能,并在运行过程中,不断完善系统硬件以及软件设计,使控制装置更安全、稳定、可靠运行以及更符合系统运行规律。 5.基于研究结果,提出可行的控制方案,包括目标过热度选取、压缩机频率匹配、控制方案确定和参数整定等; 【关键词】:太阳能热泵 过热度 电子膨胀阀 PI控制算法 调节特性 变频 485通讯
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TK513
【目录】:
  • 摘要5-7
  • Abstract7-12
  • 第一章 绪论12-23
  • 1.1 概述12-14
  • 1.2 太阳能热泵技术的分类及其工作原理14-16
  • 1.3 直膨式太阳能热泵技术的国内外研究现状及发展趋势16-21
  • 1.3.1 太阳能热泵技术的国内外研究历史16-17
  • 1.3.2 直膨式太阳能热泵技术的研究现状和发展趋势17-19
  • 1.3.3 典型的国外样机技术研究成果19-20
  • 1.3.4 直膨式太阳能热泵热水技术目前存在的主要问题20-21
  • 1.4 本文的主要工作21-23
  • 第二章 直膨式太阳能热泵热水器原理及其热力学指标分析23-37
  • 2.1 概述23-24
  • 2.2 直膨式太阳能热泵热水器的工作原理24-26
  • 2.2.1 热泵原理24-25
  • 2.2.2 直膨式太阳能热泵热水器工作原理25-26
  • 2.3 直膨式太阳能热泵热水器理论循环的热力学分析26-30
  • 2.3.1 热力学第一定律分析指标27-28
  • 2.3.2 热力学第二定律分析指标28-30
  • 2.4 直膨式太阳能热泵热水器系统总体性能分析30-36
  • 2.4.1 热泵性能理论分析30-33
  • 2.4.2 直膨式太阳能热泵热水器实验装置33-34
  • 2.4.3 热力学第一定律分析结果34
  • 2.4.4 热力学第二定律分析结果34-35
  • 2.4.5 改善各部件性能的方法35-36
  • 2.5 结论36-37
  • 第三章 直膨式太阳能热泵热水器微型自动控制系统设计37-59
  • 3.1 概述37
  • 3.2 控制系统硬件设计37-47
  • 3.2.1 传感器部件38-40
  • 3.2.2 键盘扫描40-41
  • 3.2.3 微处理器41-42
  • 3.2.4 电子膨胀阀控制部分42-44
  • 3.2.5 变频控制部分44-46
  • 3.2.6 人机接口部分46-47
  • 3.2.7 系统防死锁部分47
  • 3.3 控制系统软件设计47-59
  • 3.3.1 软件设计开发与软件编译48
  • 3.3.2 软件设计调试48-49
  • 3.3.3 控制算法的选择49
  • 3.3.4 系统控制软件的结构体系49-59
  • 3.3.4.1 Main 主程序设计51-53
  • 3.3.4.2 定时器TimerA53
  • 3.3.4.3 定时器Timer153-54
  • 3.3.4.4 定时器TimerX54
  • 3.3.4.5 电子膨胀阀驱动54-56
  • 3.3.4.6 RS 485 总线远程通讯56-59
  • 第四章 直膨式太阳能热泵热水器控制性能研究59-75
  • 4.1 概述59
  • 4.2 实验性能分析59-65
  • 4.2.1 DX-SAHPWH 系统的性能分析59-64
  • 4.2.2 微型自动控制装置64-65
  • 4.3 电子膨胀阀特性研究65-73
  • 4.3.1 电子膨胀阀特性研究控制装置65-66
  • 4.3.2 电子膨胀阀控制研究66-70
  • 4.3.2.1 集热板过热度控制回路66-67
  • 4.3.2.2 控制方案设计67-68
  • 4.3.2.3 控制策略的制定68-70
  • 4.3.3 过热度PI 控制的实现70-72
  • 4.3.3.1 控制算法的选择70-71
  • 4.3.3.2 控制参数的整定71
  • 4.3.3.3 控制软件的设计71-72
  • 4.3.4 热力膨胀阀与电子膨胀阀控制集热板过热度的实验对比72-73
  • 4.4 结论73-75
  • 第五章 结论及工作展望75-76
  • 参考文献76-79
  • 致谢79-80
  • 攻读学位期间发表的学术论文80


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