中央空调变流量节能控制系统的研究与设计

【摘要】：能源是人类生存和社会发展必须的物质基础,节约能源是保障经济社会持续、快速、健康发展的重大战略问题。随着我国城市化和工业化进程的发展,公共建筑和工业建筑的规模和数量不断增加,建筑能耗不断上升,建筑节能在节能应用领域中占有重要的地位。中央空调作为现代建筑不可缺少的重要基础设施,为人们创造了舒适高效的工作和生活环境的同时,也带来了巨大的能源消耗,约占建筑物总耗能的40～60%,中央空调系统的节能降耗日益引起人们的关注。传统的中央空调水系统基于定流量方式运行,设备按照建筑物最大冷热负荷进行选型,并且留下足够余量。而空调系统负荷是随着室外气象条件的变化而变化的,绝大多数时间段水量的输送都处于过剩状态,造成电能的严重浪费。因此,定流量运行方式被变流量运行方式所取代已经成为中央空调系统节约能耗的必然趋势。 本文简述了中央空调水系统的发展历史,分析了中央空调系统变流量节能原理及实现方法,设计了一套中央空调变流量节能控制装置。该装置以节能控制器为核心,配之以变频器,通过采集冷水系统的温度、压力等信号,对中央空调进行变流量运行控制。系统负荷情况通过设置不同的控制参数来合理反映,使空调系统能够更好地适合负荷的变化。 中央空调系统具有非线性、大滞后性和参数时变性的特点,因此采用传统的PID控制方法存在很大难度。本设计在结合了模糊控制和PID算法的优势的基础上,在中央空调变流量节能控制系统中,运用了参数自适应模糊PID算法,这样既能够快速地调节温度,提高系统的稳定性,又能够使系统的稳态误差变小。 该变流量节能控制系统性能稳定,抗干扰能力较强,能够满足中央空调系统的基本需求,市场前景广阔。 【关键词】：中央空调 变流量节能 模糊PID算法 CAN总线
【学位授予单位】：吉林建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU831.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题的研究背景与实际意义11-13
• 1.2 中央空调水系统的发展历程13-14
• 1.3 国内外研究现状14-16
• 1.4 本课题的主要研究内容16-18
• 第2章 中央空调系统变流量节能原理和实现方法18-29
• 2.1 变流量节能原理18-21
• 2.1.1 变流量的基本概念18-19
• 2.1.2 变流量节能基本原理19-21
• 2.2 变流量节能控制技术的实现21-27
• 2.2.1 变流量节能控制技术原理21-22
• 2.2.2 冷冻水系统变频调速技术22-24
• 2.2.3 冷却水系统变频调速技术24-26
• 2.2.4 冷却塔风机变频调速技术26-27
• 2.3 变流量节能控制方案27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 基于参数自适应模糊PID算法的温差自动调节29-48
• 3.1 模糊控制系统的基本结构及工作原理29-31
• 3.1.1 基本结构30
• 3.1.2 工作原理30-31
• 3.2 PID调节器31-38
• 3.2.1 比例调节器的特性及其对调节质量的影响32-33
• 3.2.2 积分调节器的特性及其对调节质量的影响33-34
• 3.2.3 比例积分微分调节器的特性及其对调节质量的影响34-36
• 3.2.4 PID控制器的参数整定36-37
• 3.2.5 传统的PID温度控制算法37-38
• 3.3 参数自适应模糊PID算法38-40
• 3.3.1 算法简介38-39
• 3.3.2 PID控制器参数自整定原则39-40
• 3.4 模糊控制器的设计40-47
• 3.4.1 结构设计41
• 3.4.2 输入输出量的模糊化41-44
• 3.4.3 模糊控制规则的确定44-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 中央空调变流量节能控制系统的硬件设计48-71
• 4.1 中央空调变流量节能控制系统的总体设计48-50
• 4.2 智能控制器模块50-52
• 4.2.1 STC单片机的优点50
• 4.2.2 时钟电路50-51
• 4.2.3 复位电路51-52
• 4.3 温度测量电路52-56
• 4.3.1 铂热电阻的特性53-54
• 4.3.2 测温电路的设计54-56
• 4.4 模拟量输出电路56-60
• 4.4.1 DAC0832芯片特性57
• 4.4.2 DAC0832的输出方式57-58
• 4.4.3 D/A转换电路58-60
• 4.5 系统电源60-61
• 4.6 RS232通信接口电路61-63
• 4.7 液晶触摸屏63-65
• 4.7.1 电路触摸屏特性63-64
• 4.7.2 本系统的人机交互界面64-65
• 4.8 CAN总线通讯模块65-69
• 4.8.1 CAN总线的特点65-67
• 4.8.2 CAN总线信息协议格式67
• 4.8.3 CAN通信接口电路67-69
• 4.9 开关量控制检测模块69-70
• 4.10 本章小结70-71
• 第5章 中央空调变流量节能控制系统的软件设计71-80
• 5.1 主程序71-72
• 5.2 温度转换与显示子程序72-73
• 5.3 冷却泵变频控制子程序73-74
• 5.4 定时中断子程序74-76
• 5.5 CAN通信子程序76-79
• 5.6 本章小结79-80
• 结论80-81
• 参考文献81-85
• 附录185-87
• 附录287-88
• 附录388-89
• 附录489-100
• 攻读学位期间发表的学术论文100-103
• 致谢103

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