針對采用工頻控制的曲柄連桿傳動(dòng)斯特林制冷機(jī)在冷端溫度控制和節(jié)能方面的問題,提出了基于單片機(jī)的斯特林制冷機(jī)變頻控制方案�；谇B桿斯特林制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)和變頻控制原理,提出了分段速變頻控制和PID變頻控制策略;以MC9S12DG256單片機(jī)為核心控制硬件,應(yīng)用MM420變頻器控制電動(dòng)機(jī),采用組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明,兩種控制策略不僅能夠?qū)崿F(xiàn)制冷機(jī)冷端溫度的穩(wěn)定控制,且控制精度較高,節(jié)能效果顯著,節(jié)能率分別為31.6%和37.6%。

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【部分圖文】：

圖1 曲柄連桿型斯特林制冷機(jī)組成示意圖

綜合上述式(2)、(3)和(4)可知,可以通過控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率來調(diào)整斯特林制冷機(jī)的活塞組件運(yùn)行速度,進(jìn)而調(diào)整冷端溫度的變化量。當(dāng)制冷機(jī)冷端溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí),控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率,降低活塞組件運(yùn)動(dòng)的速度,能夠維持冷端溫度不變,避免冷端出現(xiàn)溫度反復(fù)波動(dòng),影響制冷溫度恒定。此外,電動(dòng)....

圖2 單片機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

硬件設(shè)計(jì)以MC9S12DG256[5]單片機(jī)為核心,完成制冷機(jī)的數(shù)據(jù)采集、信號控制、邏輯算法運(yùn)算以及通信功能。本單片機(jī)外圍電路簡單、數(shù)據(jù)處理能力高達(dá)25MHz,內(nèi)置通信模塊采用工業(yè)級設(shè)計(jì),抗干擾能力強(qiáng),非常適合用作邏輯控制運(yùn)算以及通信功能系統(tǒng)的控制�？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。溫度....

圖3 PID變頻控制策略

與分段速變頻控制相比,PID控制具有更好的穩(wěn)定性和控制精度。單片機(jī)MC9S12DG256以當(dāng)前的冷端溫度作為反饋信號,將冷端溫度的當(dāng)前值與目標(biāo)設(shè)定溫度進(jìn)行比較實(shí)現(xiàn)PID控制。如果冷端溫度的當(dāng)前值與目標(biāo)設(shè)定溫度的差值大于4℃時(shí),則單片機(jī)控制變頻器以50Hz頻率驅(qū)動(dòng)斯特林制冷機(jī)電動(dòng)....

圖4 分段速控制與PID控制冷端溫度變化圖

與采用工頻(50Hz)曲柄連桿斯特林制冷機(jī)運(yùn)行相比較,采用變頻控制,單片機(jī)會(huì)根據(jù)制冷機(jī)冷端的溫度實(shí)時(shí)改變驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率,使制冷機(jī)的能耗降低同時(shí)提高冷端溫度控制精度和穩(wěn)定性,溫度變化較為緩慢和光滑。在實(shí)際應(yīng)用中,分段速變頻控制策略與PID變頻控制策略均體現(xiàn)了較好的電能節(jié)省率,....

本文編號：4013803