直膨式太陽能輔助熱泵調(diào)節(jié)與控制關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、直膨式太陽能輔助熱泵系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的空氣源熱泵基礎(chǔ)上，將太陽能熱利用技術(shù)與其有機(jī)結(jié)合，旨在最大限度地獲得空氣中低品位熱能與太陽能，是一種集熱泵空調(diào)與熱泵熱水器于一體的多功能復(fù)合裝置。近年來“節(jié)能環(huán)保、降耗減排”一直受到國家宏觀政策的鼓勵(lì)與國家“十五”、“十一五”科技計(jì)劃項(xiàng)目的支持。因此直膨式太陽能輔助熱泵系統(tǒng)的研制具有顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。
　　直膨式太陽能輔助熱泵系統(tǒng)由于將太陽能集熱器與室外換熱器并聯(lián)，系統(tǒng)熱力循環(huán)追求空調(diào)系統(tǒng)最佳

2、運(yùn)行工況品質(zhì)是控制策略的第一考慮因素；另一方面由于系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了蓄熱水箱，用以最大限度地儲(chǔ)存熱能，從而用來彌補(bǔ)太陽能光照不足與長時(shí)間低溫天氣低品位熱源的不足。由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其控制目標(biāo)的改變，顯然常規(guī)熱泵控制策略與方法不能照搬套用。太陽能輔助熱泵復(fù)合系統(tǒng)與常規(guī)熱泵空調(diào)系統(tǒng)相比，既有其共性的一面，更有其特別之處。研究直膨式太陽能熱泵復(fù)合熱泵系統(tǒng)控制策略與控制方法是該項(xiàng)目技術(shù)趨于完善、走向成熟的關(guān)鍵。這是近年來太陽能熱利用領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題，也是該

3、技術(shù)領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)之一。
　　山東科技大學(xué)先進(jìn)熱泵技術(shù)實(shí)驗(yàn)室于2005年11月研究開發(fā)了一套小型太陽能輔助熱泵多功能復(fù)合機(jī)系統(tǒng)（DX-SAHPM）實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，隨后的兩年時(shí)間內(nèi)，課題組不斷深入研究與完善，取得了新的研究進(jìn)展。本課題在此背景基礎(chǔ)上，針對直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)中壓縮機(jī)變頻技術(shù)、電子膨脹閥控制技術(shù)及其太陽能熱泵系統(tǒng)工作性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。探討了直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)采用壓縮機(jī)變頻技術(shù)，力求在最短時(shí)間內(nèi)機(jī)組產(chǎn)生的負(fù)荷與建筑物室內(nèi)所

4、需負(fù)荷相匹配的控制策略與方法；采用電子膨脹閥對系統(tǒng)工質(zhì)流量進(jìn)行數(shù)字調(diào)節(jié)，使其輸出工質(zhì)流量最佳限度滿足蒸發(fā)器熱負(fù)荷需求；
　　本文以理論分析、系統(tǒng)仿真相結(jié)合的方法，研究壓縮機(jī)變頻系統(tǒng)和電子膨脹閥節(jié)流系統(tǒng)在供熱工況下的特性，采用穩(wěn)態(tài)集中參數(shù)法，分別建立了壓縮機(jī)與電子膨脹閥控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，根據(jù)各自控制目標(biāo)，提出了變頻壓縮機(jī)和電子膨脹閥PID控制策略，并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真分析。針對PID控制參數(shù)的整定，文中分別用Matlab對VFC控制系

5、統(tǒng)和EEV控制系統(tǒng)的閉環(huán)時(shí)域特性進(jìn)行仿真，通過時(shí)域特性分析，確定PID調(diào)節(jié)器中KP、Ti、Td三個(gè)參數(shù)，仿真結(jié)果顯示采用PID控制后系統(tǒng)的控制特性明顯改善。
　　本文以準(zhǔn)確、可靠檢測系統(tǒng)熱物理參數(shù)為原則，針對變頻壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速與室內(nèi)負(fù)荷匹配、電子膨脹閥的開度與蒸發(fā)器過熱度匹配為控制目標(biāo)，提出了以PLC為微處理核心、人機(jī)界面作為實(shí)時(shí)監(jiān)控的控制方案。介紹了VFC-EEV實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制原理、給出了VFC和EEV控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方法。<