智能变频户式空调模糊控制系统的设计与实现

论文摘要

近十年,随着房地产行业的空前繁荣,特别是办公用房和商业用房规模的快速上升,促进了户式空调行业的飞速发展,但是在采用户式空调的工业建筑中普遍存在着高能耗问题,这一问题给各城市的供配电带来了沉重的压力。随着人们生活水平的提高及能源短缺问题的日益加重,提高空调的舒适度与节能减降耗成为了行业发展的必然趋势。将变频调速技术应用于空调器中,可以对压缩机进行变频调速来减少其开停次数,满足了节能降耗的要求。同时,降低了室温波动,提高舒适度,获得了更好的空气调节效果。根据客户要求,在查阅了大量资料和现场调研后,设计了变频户式空调控制系统的硬件电路。在变频户式空调控制系统中采用ST7意法单片机作为其硬件电路的核心处理器,变频板的逆变部分采用了三菱公司的DIP-IPM（智能功率模块）。IPM智能功率模块是集门极驱动、短路、过流、欠压和过热等保护功能于一体的IGBT功率器件,其结构紧凑、性能稳定、工作可靠,大大缩短了产品的开发周期。在变频压缩机的控制系统中采用先进的SVPWM技术,能使压缩机根据室内需要的冷（热）量不同,连续、动态、实时地调整其制冷（热）量,使其始终保持在较合理的运转状态下,同时还能进一步提高电压利用率和频率分辨率,使压缩机运行更加平稳,提高空调的效率,达到节能降耗的效果。由于空调系统是一个典型的多输入多输出、具有大滞后特性的非线性系统,其精确数学模型难以取得,且时间常数较大。本文针对上述的问题,从理论上对模糊控制技术在变频户式空调中的应用进行了研究,以提高空调系统的控制精度、稳定性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.1.1 课题的研究背景
• 1.1.2 课题的研究意义
• 1.2 国内外研究的现状及水平
• 1.2.1 户式中央空调的现状及发展趋势
• 1.2.2 变频调速技术研究的现状及发展
• 1.2.3 模糊控制研究的现状及发展
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.4 论文章节安排
• 第2章 变频户式空调工作原理和压缩机变频控制
• 2.1 置换通风/冷却顶板系统
• 2.2 变频户式空调器的结构及工作原理
• 2.3 变频空调器的特点
• 2.4 压缩机变频调速控制原理
• 2.4.1 压缩机转速与制冷量的关系
• 2.4.2 压缩机调速原理
• 2.4.3 压缩机变频调速的基本控制方式
• 2.4.4 PWM逆变器分类及调制技术
• 2.5 本章小结
• 第3章 变频户式空调控制系统硬件电路设计
• 3.1 变频户式空调控制系统整体设计
• 3.2 主控制板硬件电路设计
• 3.2.1 最小系统电路
• 3.2.2 开关量输入输出电路
• 3.2.3 模拟量输入电路
• 3.3 变频板硬件电路设计
• 3.3.1 变频板主电路设计
• 3.3.2 变频板控制电路设计
• 3.4 显示板硬件电路设计
• 3.5 电源板电路硬件设计
• 3.5.1 TOP222Y介绍
• 3.5.2 高频开关电源电路
• 3.6 印制板及实物图
• 3.7 本章小结
• 第4章 SVPWM技术在变频户式空调控制系统中的实现
• 4.1 三相交流异步电机的数学模型
• 4.2 空间矢量调制（SVPWM）原理
• 4.3 空间矢量调制（SVPWM）技术算法的实现
• ref所处的扇区'>4.3.1 判断参考电压U_ref所处的扇区
• 4.3.2 各扇区内电压矢量作用时间的计算
• 4.3.3 逆变器开关状态切换点计算
• 4.4 实验结果及相关波形分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 温度模糊控制器设计
• 5.1 模糊控制概述
• 5.2 模糊控制系统的基本原理
• 5.3 模糊控制器设计的基本方法
• 5.3.1 模糊控制器的结构
• 5.3.2 精确量的模糊化
• 5.3.3 模糊控制规则设计
• 5.3.4 模糊量到精确量的反模糊化
• 5.4 空调压缩机变频模糊控制器的设计
• 5.4.1 输入变量的模糊化
• 5.4.2 模糊推理规则表
• 5.5 仿真结果与分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间获奖情况