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一拖三变频空调模糊变频控制器关键技术的应用

发布日期:2018-06-01 作者: 点击:

  (1)软硬件设计。硬件设计上,采用了单片机M37750+IPM模块的最小硬件结构,M37750是三菱公司高性能的16位单片机,其最高指令速度为250ns。内含三相PWM波形发生器,可直接输出6路PWM脉冲,死区时间软件设置,驱动能力达20mA。这样一片芯片即可完成变频的全部控制功能。IPM模块是三菱公司90年代最先进的智能IGBT功率模块,它将6路驱动电路、保护电路(过流、短路、过热、负压)、低开关损耗、低通态压降的IGBT做在一块模块内,使用非常方便,这样的组合价格略高些,但特别适合大规模生产,降低了生产成本,增加了可靠性。

  软件设计上,采用了10kHz的开关频率,这是因为虽然人的听觉范同是在20~16000Hz,但是人耳对大于10kHz的噪音不敏感,而频率越高,功率模块的开关损耗越大,所需散热器尺寸越大,二者兼顾,故取10kHz。

  波形产生方式采用了磁通轨迹法(亦称空间电压矢量法)。这种方法电压利用率高,低频谐波转矩小,频率范围15~150Hz(或25~60Hz),频率分辨率小于0. 1Hz,分辨率越高,压缩机运行过程越平稳。

  由于使用了IPM模块,死区时间可减至5μs,这样高的开关频率,低的死区时间使得变频器谐波成分大大减小。

  此外,设计了高性能的开关电源作为控制电源,在交流100~300V大范围内都能正常工作,这样在电网电压很低的情况也能可靠工作,根据对电网电压的检测,压缩机降至相应频率上工作,只不过制冷量减少了而已。

  (2)电子膨胀阀控制。空调器中,变频控制根据负荷的变化实现压缩机制冷量的连续调节,为了保证制冷系统的最佳控制,同时要求制冷剂供液量的调节范围宽,调节反应快。因此,电子膨胀阀的使用与控制对制冷系统的性能起着至关重要的作用。

  1)过热度的控制。我们在室内机蒸发器管外壁与蒸发器出口处的管外壁分别放置两只热敏电阻,由单片机检测出蒸发温度与蒸发器出口温度,采用带前馈的模糊控制算法调节相应电子膨胀阀的开度,实现过热度的闭环调节,以达到最大能效比。

  2)热泵除霜不换相。使用电子膨胀阀与压缩机变频调速及室内外风机控制配合除霜可使除霜快速、节能,并能除霜对室温的影响减到最小,提高舒适度。具体方法是:单片机检测室外环境温度和室外交换器温度,作出结霜判断,除霜时,四通阀不换相。电子膨胀阀全开,压缩机高速运行,室外机关闭,室内风扇微风运行。这样,压缩机的高温排气在室内换热器排出少量热后,全部到达室外热交换器排热除霜,而此时室内供暖作用并不间断,因而室内温度下降不多。

  3)压缩机起停控制节能。在停机时将电子膨胀阀完全关闭,阻止冷凝器的高温液体流入蒸发器,压缩机起动前,先将电子膨胀阀全开,使系统高低压侧压力平衡,然后再开机,这样既可以轻载起动,又减少停机中的热损失,减少了能量损失。

  (3)模糊控制技术的应用。模糊控制技术在家电领域应用呈现出了强大生命力,模糊控制不需要确切地了解对象的数字模型,而是用语言来描述受控的模型,这就可以充分利用有经验的优秀操作者对过程细微的,独特的认识,在复杂条件下提供适当的输出。模糊控制本质上是一种非线性控制器,对于工作条件在大范围内变动、过程运态具有非线性的系统,比传统控制更为有效。在房间空调温控系统中,空气的泄露、人物的数量、房间开门的次数等,都是不确定的因素,制冷量与压缩机转速也是非线性关系。因此采用模糊控制,比传统控制温度精度高,过渡过程优良,舒适性提高。

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