直膨式太陽能輔助熱泵調節(jié)與控制關鍵技術研究.pdf

1、直膨式太陽能輔助熱泵系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的空氣源熱泵基礎上，將太陽能熱利用技術與其有機結合，旨在最大限度地獲得空氣中低品位熱能與太陽能，是一種集熱泵空調與熱泵熱水器于一體的多功能復合裝置。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與國家“十五”、“十一五”科技計劃項目的支持。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)濟與社會效益。
　　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)追求空調系統(tǒng)最佳

2、運行工況品質是控制策略的第一考慮因素；另一方面由于系統(tǒng)中設計了蓄熱水箱，用以最大限度地儲存熱能，從而用來彌補太陽能光照不足與長時間低溫天氣低品位熱源的不足。由于系統(tǒng)結構及其控制目標的改變，顯然常規(guī)熱泵控制策略與方法不能照搬套用。太陽能輔助熱泵復合系統(tǒng)與常規(guī)熱泵空調系統(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合熱泵系統(tǒng)控制策略與控制方法是該項目技術趨于完善、走向成熟的關鍵。這是近年來太陽能熱利用領域的熱點話題，也是該

3、技術領域研究的焦點之一。
　　山東科技大學先進熱泵技術實驗室于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合機系統(tǒng)（DX-SAHPM）實驗樣機，隨后的兩年時間內(nèi)，課題組不斷深入研究與完善，取得了新的研究進展。本課題在此背景基礎上，針對直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)中壓縮機變頻技術、電子膨脹閥控制技術及其太陽能熱泵系統(tǒng)工作性能進行了系統(tǒng)研究。探討了直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)采用壓縮機變頻技術，力求在最短時間內(nèi)機組產(chǎn)生的負荷與建筑物室內(nèi)所

4、需負荷相匹配的控制策略與方法；采用電子膨脹閥對系統(tǒng)工質流量進行數(shù)字調節(jié)，使其輸出工質流量最佳限度滿足蒸發(fā)器熱負荷需求；
　　本文以理論分析、系統(tǒng)仿真相結合的方法，研究壓縮機變頻系統(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，分別建立了壓縮機與電子膨脹閥控制系統(tǒng)數(shù)學模型，根據(jù)各自控制目標，提出了變頻壓縮機和電子膨脹閥PID控制策略，并進行了計算機仿真分析。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)時域特性進行仿真，通過時域特性分析，確定PID調節(jié)器中KP、Ti、Td三個參數(shù)，仿真結果顯示采用PID控制后系統(tǒng)的控制特性明顯改善。
　　本文以準確、可靠檢測系統(tǒng)熱物理參數(shù)為原則，針對變頻壓縮機的轉速與室內(nèi)負荷匹配、電子膨脹閥的開度與蒸發(fā)器過熱度匹配為控制目標，提出了以PLC為微處理核心、人機界面作為實時監(jiān)控的控制方案。介紹了VFC-EEV實驗系統(tǒng)的控制原理、給出了VFC和EEV控制系統(tǒng)的軟硬件設計方法。<