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燃气机热泵自动控制系统的研究

王明涛  
【摘要】:燃气机热泵是一种高效节能、经济环保的新型供热空调装置,国内外学者对其进行了广泛而深入的研究。本文对燃气机热泵自动控制系统的软、硬件进行了优化和完善,对燃气机热泵的过热度控制机理、燃气机特性和变容量调节的特点进行了研究,提出了适合各子系统的控制策略,实现了燃气机热泵的高效稳定运行。主要研究内容如下: 优化与完善了燃气机热泵自动控制系统软、硬件部分,实现了被控变量的精确检测和执行机构的快速响应;采用机理建模与实验建模相结合的方法,建立了燃气机热泵系统各控制回路的控制模型,为实现燃气机热泵的自动控制奠定基础。 对蒸发器过热度的控制机理和动态特性进行了理论分析和实验研究,结果表明,压缩机转速是决定制冷剂流量的主要因素,电子膨胀阀的开度应与压缩机转速相匹配。为了补偿压缩机转速变化与蒸发器非线性因素对过热度控制的影响,本文提出了过热度增益调度控制策略,并对其控制效果进行了实验研究,研究表明:增益调度控制策略具有良好的设定值跟踪性能和抗干扰性能。 结合燃气机热泵的实际运行工况,根据人工经验和专家知识,将燃气机的运行工况概括为四种典型工况。基于各种工况的运行规律,提出了燃气机转速专家控制策略。建立了燃气机转速控制仿真模型,研究了突加负载、变容量调节和受到干扰等工况下,专家控制的燃气机转速响应过程;并将专家控制策略应用于燃气机转速的实时控制。仿真和实验结果表明:专家控制策略可以有效减少突加负载造成的燃气机转速波动;具有良好的变容量调节特性和抗干扰性能。 针对燃气机热泵和串级控制的特点,提出了燃气机热泵变容量调节的串级控制策略,其中主回路控制热泵系统的出水温度,副回路控制燃气机转速。理论分析和实验研究表明:燃气机热泵串级控制系统可以改善燃气机热泵的特性、增强燃气机热泵的抗干扰能力和整体稳定性,较好的适应了燃气机热泵的变容量调节。


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