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基于嵌入式系统的余热回收vrv智能控制器设计

基于嵌入式系统的余热回收VRV智能控制器设计

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作者：张文超沈阳工业大学

学位级别：硕士

余热回收vrv(Waste Heat Recovery Variable Refrigerant Volume)空调是集冷凝热回收技术与vrv空调的变制冷剂流量技术为一体的新型空调系统。冷凝热回收技术将vrv空调运行过程中所排放的废热回收再利用;而vrv(Variable Refrigerant Vol... 详细信息

余热回收vrv(Waste Heat Recovery Variable Refrigerant Volume)空调是集冷凝热回收技术与vrv空调的变制冷剂流量技术为一体的新型空调系统。冷凝热回收技术将vrv空调运行过程中所排放的废热回收再利用;而vrv(Variable Refrigerant Volume)空调系统将多联机、变频、节能等多种技术集于一身,依靠其能耗较小而且工作性能稳定等优势,被广泛应用于住宅建筑中。然而,冷凝热回收技术的加入会增加vrv空调系统的不确定性,为系统的稳定控制带来困难。因此,研究适用于余热回收vrv空调这一新型空调系统的控制策略具有重要意义。为此本文做了如下工作:首先,分析了余热回收vrv空调系统的结构和制冷循环原理,以及主要部件的运行机理,建立了空调系统的工程化模型。针对房间送风温度扰动较大的特点,设计了改进差分进化(MDE)算法和串级PID控制方法相结合的室内机控制器,使用MDE算法整定主、副PID控制器参数,实现对室温的精准控制。其次,针对制冷压缩机吸气压力扰动参数复杂,具有非线性、时变性、大滞后等特点,设计了变论域模糊PID和模糊前馈补偿器相结合的制冷机控制器,变论域模糊PID控制是以吸气压力的误差及其变化率为输入,在线调整PID控制器参数,控制制冷压缩机吸气压力进而实现制冷量控制。同时,针对余热回收vrv空调中板式热交换器水温变化对系统稳定性的影响,设计了模糊前馈补偿器,提前修正制冷压缩机频率。通过仿真验证MDE串级PID控制器能够有效减小送风温度出现波动情况下对房间温度的影响,同时表明变论域模糊PID与模糊前馈补偿器相结合的方法,改善了热回收水温变化对制冷量的影响。然后,在上述研究确定的控制策略的基础上,基于嵌入式系统开发了余热回收vrv空调智能控制器,完成了硬件电路并制成PCB板,开发了嵌入式控制器驱动程序、室内机控制程序和制冷机控制程序。最后,以实验室物理实物模型搭建了能源综合利用实验平台,在实验平台上对嵌入式控制器进行了实验。实验结果表明,设计的嵌入式控制器运行稳定,控制算法达到了预期效果,可满足余热回收vrv空调实际控制需求。

关键词：余热回收vrv空调改进差分进化算法串级控制变论域模糊PID 嵌入式系统

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