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基于CO_2工质热泵热水器热泵电控系统研究

罗战强  
【摘要】:基于CO_2工质的热泵热水器可以为厨房、浴池和地热提供热水。而地热水可循环使用,从而提高了水资源的利用率。通过对CO_2流量、水流量、各电磁阀等的控制,使流出的水达到预先设定的温度。 开发适于CO_2热泵热水器的高效压缩机和耐用高压的高效换热器以及完善的控制策略将是以后CO_2热泵热水器研究的三大重点。而本文的研究重点是热泵电控系统及控制策略。 本文研究基于CO_2工质的热泵热水器热泵电控系统。介绍了研究和应用背景及其与电机相关技术的发展,分析了热泵电控系统的构成与工作原理,其中详细介绍了无刷直流电动机控制系统的构成、原理、数学模型以及运行特性,分析了系统所要实现的功能,阐述了系统的控制策略,通过仿真与试验检验了控制策略的有效性以及电控系统是否达到所要完成的功能。 为实现基于CO_2工质的热泵热水器所要求的功能,设计了以美国Microchip公司dsPIC30F6010为核心控制器的硬件电路,不但应用PID和在线自整定模糊PID控制策略编制软件程序并进行调试,而且通过MATLAB软件建立无刷直流电动机模型验证控制策略并进行仿真,以检验控制策略的合理性和有效性;同时为保证以dsPIC30F6010为核心控制器的供电电源的品质和隔离度,采用开关电源技术,研制多路隔离输出DC-DC开关电源;完成控制器硬件电路设计和控制程序设计。构造了一个较完整的电机调速系统,实现了基于CO_2工质的热泵热水器所要求的功能。


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