近年來隨著智能控制理論以及計(jì)算機(jī)和變頻技術(shù)的飛速發(fā)展,眾多學(xué)者對壓縮式制冷系統(tǒng)展開深入研究。傳統(tǒng)的壓縮式制冷機(jī)組通常在固定的額定頻率下運(yùn)行,其制冷量是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工況設(shè)計(jì)的,雖然可滿足最大制冷量的需求,但不具備隨工況和熱負(fù)荷的變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)制冷量的特性。對壓縮式制冷機(jī)組采取隨工況和熱負(fù)荷變化而實(shí)時(shí)變頻控制的策略,不僅能夠節(jié)省能源而且能夠大大的提高室內(nèi)環(huán)境的舒適度。然而,壓縮式制冷系統(tǒng)的特性較為復(fù)雜,建立精確的制冷系統(tǒng)模型更加困難,進(jìn)而制約了大量依賴于模型的控制策略在壓縮式制冷系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。為此,本文從壓縮式制冷系統(tǒng)簡單、高效的建模方法著手研究,進(jìn)而探索壓縮式制冷機(jī)組高效、穩(wěn)定的變頻控制策略。本文主要研究內(nèi)容如下:首先,本文提出了一種壓縮式制冷系統(tǒng)的雙輸入雙輸出的魯棒建模方法。該方法以壓縮機(jī)的頻率和電子膨脹閥的開度為系統(tǒng)模型的輸入量,以蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)器出口制冷劑的過熱度為系統(tǒng)模型的輸出量,基于單變量間一階加純滯后關(guān)系的假設(shè)前提,利用最小二乘法從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中辨識模型未知參數(shù),從而建立具有魯棒性的雙輸入雙輸出的系統(tǒng)模型。辨識模型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來源于實(shí)驗(yàn)室中已搭建的壓縮式制冷機(jī)組實(shí)驗(yàn)平臺。系統(tǒng)模... 

【文章來源】：山東建筑大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

壓縮式制冷系統(tǒng)圖

山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文-8-圖2.2壓縮式制冷系統(tǒng)主要部件耦合關(guān)系圖由圖2.2可以看出，制冷機(jī)組的主要部件之間存在耦合，可以簡單的總結(jié)為：一個(gè)部件的輸出作為另一個(gè)的部件的輸入，影響著它的輸出，而此時(shí)的輸出又會(huì)作為前者的輸入，對其輸出產(chǎn)生影響。兩個(gè)部件的輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)之間互相影響，存在耦合。正因?yàn)閴嚎s式制冷機(jī)組的主要部件之間存在耦合關(guān)系。所以，在對壓縮式制冷系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，很難做到每個(gè)部件的動(dòng)作只影響一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)。在改變電子膨脹閥開度時(shí)，過熱度會(huì)發(fā)生改變，但是，此時(shí)并不只有這一個(gè)參數(shù)發(fā)生了改變，蒸發(fā)溫度也會(huì)隨之改變，此時(shí)，為保障蒸發(fā)溫度在系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，壓縮機(jī)頻率會(huì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。這也充分說明，壓縮式制冷系統(tǒng)具有耦合特性。除此之外，外界因素與制冷系統(tǒng)之間也存在相互影響的關(guān)系，外界因素主要有室外環(huán)境溫度和系統(tǒng)負(fù)荷。制冷系統(tǒng)負(fù)荷對蒸發(fā)器的換熱性能產(chǎn)生影響，影響著制冷壓力和制冷劑的質(zhì)量流量，室外溫度因素對換熱器的性能產(chǎn)生影響，同時(shí)也影響著制冷劑的質(zhì)量流量。2.2.3壓縮式制冷系統(tǒng)滯后特性壓縮式制冷系統(tǒng)具有滯后特性。圖2.3描述了制冷機(jī)組中的制冷循環(huán)過程。制冷系統(tǒng)的滯后特性表現(xiàn)在當(dāng)制冷機(jī)組中的某個(gè)部件發(fā)生改變時(shí)，相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)變化存在滯后性。以電子膨脹閥和壓縮機(jī)的變化為例，具體說明如下：

山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文-9-圖2.3制冷機(jī)組循環(huán)示意圖當(dāng)電子膨脹閥開度改變時(shí)，壓縮機(jī)的吸氣量會(huì)立即發(fā)生變化，排氣量未立刻發(fā)生改變。由于冷凝器、蒸發(fā)器分別與壓縮機(jī)的排氣管道、吸氣管道相連接，所以壓縮機(jī)的吸氣量與排氣量的變化必然引起蒸發(fā)壓力與冷凝壓力的改變。吸氣量發(fā)生變化時(shí)，需要等待部分時(shí)間進(jìn)行排氣調(diào)節(jié)，才能達(dá)到新的平衡狀態(tài)，由此可見冷凝壓力的變化是滯后于蒸發(fā)壓力的。當(dāng)壓縮機(jī)頻率改變時(shí)，壓縮機(jī)的進(jìn)出口壓力產(chǎn)生變化，必然引起蒸發(fā)壓力與冷凝壓力的改變。此時(shí)，電子膨脹閥的開度沒有立即發(fā)生改變，導(dǎo)致電子膨脹閥兩端的壓力差改變，對蒸發(fā)壓力和冷凝壓力造成影響。所以，需要等待部分時(shí)間才能使得蒸發(fā)器和冷凝器中的壓力維持平衡。2.3壓縮式制冷系統(tǒng)控制問題分析傳統(tǒng)壓縮式制冷系統(tǒng)往往按照標(biāo)準(zhǔn)工況設(shè)計(jì)，制冷機(jī)組通常依據(jù)最大冷熱負(fù)荷量選型。然而，系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中多數(shù)時(shí)間是在部分負(fù)荷下工作的，且運(yùn)行中的工況也實(shí)時(shí)變化，導(dǎo)致運(yùn)行效率不高。所以，為確保制冷系統(tǒng)在任何工況下都具有較高的運(yùn)行效率，制冷系統(tǒng)中的可控部件需要隨工況的變化實(shí)時(shí)調(diào)整。在本章2.2節(jié)中介紹了溫度參數(shù)對制冷系統(tǒng)的影響，由此可知，對于壓縮式制冷系統(tǒng)影響較大的是蒸發(fā)溫度、過熱度等溫度參數(shù)，因此可以通過制冷系統(tǒng)的可控部件實(shí)現(xiàn)對各個(gè)溫度參數(shù)的控制，以提高制冷系統(tǒng)的運(yùn)行效率。本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)通過壓縮機(jī)的頻率控制蒸發(fā)溫度eT，電子膨脹閥的開度控制蒸發(fā)器出口制冷劑的過熱度shT，控制關(guān)系如圖2.4所示。

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