小型VRV中央空调系统优化控制研究

论文摘要

小型VRV中央空调系统具有一机多室制冷功能,冷量分配灵活,节省安装空间,与传统中央空调相比投资成本较少,已成为商用和家用空调产业的主流。小型VRV中央空调由单台压缩机和冷凝器,与多个室内蒸发器与电子膨胀阀联接而成,构成一个复杂的多变量、强耦合、非线性的系统。如何对小型VRV中央空调系统进行变容量、变流量控制是实现系统节能的关键问题也是控制难点问题。本文在沈阳市科技攻关重点项目和辽宁省教育厅基金项目的资助下,对小型VRV中央空调系统的控制方法进行了研究。首先,分析了小型VRV中央空调系统的工作原理,并分别分析了变频压缩机、电子膨胀阀、蒸发器、冷凝器的机理模型。其次,对小型VRV中央空调系统提出了如下控制方法:利用模糊控制策略,以等效温差及等效温差变化率作为模糊控制器的输入,控制压缩机的转速,从而改变制冷循环的冷媒量,以满足系统的制冷量与房间的总体负荷量相匹配;针对蒸发器过热度的非线性、强干扰等特点,在确定的制冷容量基础上,设计了过热度智能控制器,对于不同蒸发条件下的过热度,通过变论域模糊控制方法,调节电子膨胀阀开度,实现对每一个蒸发器过热度的最佳控制,保证系统稳定运行和提高VRV空调系统的能效比。最后,对控制电子膨胀阀开度而设计的变论域模糊控制器进行了仿真研究,并且与普通模糊控制器的控制效果进行了比较。结果表明,在控制精度、达到稳态值的快速性以及抗干扰性等方面变论域模糊控制器都要优越干普通模糊控制器。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 小型VRV中央空调系统相关技术研究现状
• 1.2.1 小型VRV中央空调系统关键技术发展现状
• 1.2.2 制冷系统建模方法现状
• 1.2.3 小型VRV中央空调系统优化控制技术应用现状
• 1.3 本文研究的主要工作
• 第2章 小型VRV中央空调系统的原理及建模
• 2.1 小型VRV中央空调系统的原理及特点
• 2.2 系统各部件机理建模
• 2.2.1 变频压缩机模型
• 2.2.2 电子膨胀阀模型
• 2.2.3 蒸发器模型
• 2.2.4 冷凝器模型
• 2.3 本章小结
• 第3章 小型VRV中央空调系统优化控制相关基础知识
• 3.1 模糊控制
• 3.1.1 模糊控制的数学基础
• 3.1.2 模糊控制的基本原理
• 3.1.3 模糊控制系统的基本结构
• 3.2 变论域模糊控制
• 3.2.1 变论域模糊控制思想及其优点
• 3.2.2 变论域模糊控制的理论基础
• 3.2.3 变论域模糊控制器的一般结构
• 3.3 本章小结
• 第4章 小型VRV中央空调系统冷量匹配及过热度优化控制研究
• 4.1 总体控制系统方案设计
• 4.2 冷量匹配控制器设计
• 4.2.1 等效温差及等效温差变化率的计算方法
• 4.2.2 控制器模糊空间划分
• 4.2.3 控制规则
• 4.3 过热度优化控制
• 4.3.1 控制器设计
• 4.3.2 仿真研究
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢