直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)微型自動(dòng)控制器開(kāi)發(fā)及其控制性能研究

【摘要】： 近年來(lái),隨著太陽(yáng)能熱利用和熱泵技術(shù)的快速發(fā)展,太陽(yáng)能供熱水技術(shù)逐步成為目前能源界研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn),直膨式太陽(yáng)能熱泵技術(shù)也逐步得到推廣。然而,就直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)而言,還存在一些問(wèn)題有待繼續(xù)深入研究。本文則對(duì)直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器的自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行了研究,重點(diǎn)是系統(tǒng)的控制方案以及控制策略的研究,開(kāi)發(fā)直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)微型自動(dòng)控制器,并對(duì)其控制性能進(jìn)行了相關(guān)研究。在本課題研究過(guò)程中,開(kāi)展了以下的具體工作: 1.針對(duì)我國(guó)的氣候條件及城鄉(xiāng)建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),自行設(shè)計(jì)并建造出一套具有小型化、實(shí)用化特征的直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器樣機(jī)。 2.對(duì)直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)進(jìn)行熱力學(xué)指標(biāo)分析,提出直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器系統(tǒng)的控制要求。 3.根據(jù)直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器工作性能以及系統(tǒng)控制要求,提出系統(tǒng)的控制方案以及控制策略,自行設(shè)計(jì)微型中央控制裝置,以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的制冷劑節(jié)流(循環(huán)流量)控制以及系統(tǒng)壓縮機(jī)的容量控制,包括硬件SCH設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、軟件算法、軟件編制以及系統(tǒng)軟硬件調(diào)試。 4.對(duì)直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器系統(tǒng)進(jìn)行在線控制實(shí)驗(yàn)研究,分析微型控制器的控制性能,并在運(yùn)行過(guò)程中,不斷完善系統(tǒng)硬件以及軟件設(shè)計(jì),使控制裝置更安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行以及更符合系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律。 5.基于研究結(jié)果,提出可行的控制方案,包括目標(biāo)過(guò)熱度選取、壓縮機(jī)頻率匹配、控制方案確定和參數(shù)整定等; 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能熱泵 過(guò)熱度 電子膨脹閥 PI控制算法 調(diào)節(jié)特性 變頻 485通訊
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類(lèi)號(hào)】：TK513
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 概述12-14
• 1.2 太陽(yáng)能熱泵技術(shù)的分類(lèi)及其工作原理14-16
• 1.3 直膨式太陽(yáng)能熱泵技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)16-21
• 1.3.1 太陽(yáng)能熱泵技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究歷史16-17
• 1.3.2 直膨式太陽(yáng)能熱泵技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)17-19
• 1.3.3 典型的國(guó)外樣機(jī)技術(shù)研究成果19-20
• 1.3.4 直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水技術(shù)目前存在的主要問(wèn)題20-21
• 1.4 本文的主要工作21-23
• 第二章 直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器原理及其熱力學(xué)指標(biāo)分析23-37
• 2.1 概述23-24
• 2.2 直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器的工作原理24-26
• 2.2.1 熱泵原理24-25
• 2.2.2 直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器工作原理25-26
• 2.3 直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器理論循環(huán)的熱力學(xué)分析26-30
• 2.3.1 熱力學(xué)第一定律分析指標(biāo)27-28
• 2.3.2 熱力學(xué)第二定律分析指標(biāo)28-30
• 2.4 直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器系統(tǒng)總體性能分析30-36
• 2.4.1 熱泵性能理論分析30-33
• 2.4.2 直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器實(shí)驗(yàn)裝置33-34
• 2.4.3 熱力學(xué)第一定律分析結(jié)果34
• 2.4.4 熱力學(xué)第二定律分析結(jié)果34-35
• 2.4.5 改善各部件性能的方法35-36
• 2.5 結(jié)論36-37
• 第三章 直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器微型自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)37-59
• 3.1 概述37
• 3.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)37-47
• 3.2.1 傳感器部件38-40
• 3.2.2 鍵盤(pán)掃描40-41
• 3.2.3 微處理器41-42
• 3.2.4 電子膨脹閥控制部分42-44
• 3.2.5 變頻控制部分44-46
• 3.2.6 人機(jī)接口部分46-47
• 3.2.7 系統(tǒng)防死鎖部分47
• 3.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)47-59
• 3.3.1 軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與軟件編譯48
• 3.3.2 軟件設(shè)計(jì)調(diào)試48-49
• 3.3.3 控制算法的選擇49
• 3.3.4 系統(tǒng)控制軟件的結(jié)構(gòu)體系49-59
• 3.3.4.1 Main 主程序設(shè)計(jì)51-53
• 3.3.4.2 定時(shí)器TimerA53
• 3.3.4.3 定時(shí)器Timer153-54
• 3.3.4.4 定時(shí)器TimerX54
• 3.3.4.5 電子膨脹閥驅(qū)動(dòng)54-56
• 3.3.4.6 RS 485 總線遠(yuǎn)程通訊56-59
• 第四章 直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器控制性能研究59-75
• 4.1 概述59
• 4.2 實(shí)驗(yàn)性能分析59-65
• 4.2.1 DX-SAHPWH 系統(tǒng)的性能分析59-64
• 4.2.2 微型自動(dòng)控制裝置64-65
• 4.3 電子膨脹閥特性研究65-73
• 4.3.1 電子膨脹閥特性研究控制裝置65-66
• 4.3.2 電子膨脹閥控制研究66-70
• 4.3.2.1 集熱板過(guò)熱度控制回路66-67
• 4.3.2.2 控制方案設(shè)計(jì)67-68
• 4.3.2.3 控制策略的制定68-70
• 4.3.3 過(guò)熱度PI 控制的實(shí)現(xiàn)70-72
• 4.3.3.1 控制算法的選擇70-71
• 4.3.3.2 控制參數(shù)的整定71
• 4.3.3.3 控制軟件的設(shè)計(jì)71-72
• 4.3.4 熱力膨脹閥與電子膨脹閥控制集熱板過(guò)熱度的實(shí)驗(yàn)對(duì)比72-73
• 4.4 結(jié)論73-75
• 第五章 結(jié)論及工作展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 致謝79-80
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80

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