發布時間:2016-01-26
(1)軟硬件設計。硬件設計上,采用了單片機M37750+IPM模塊的最小硬件結構,M37750是三菱公司高性能的16位單片機,其最高指令速度為250ns。內含三相PWM波形發生器,可直接輸出6路PWM脈沖,死區時間軟件設置,驅動能力達20mA。這樣一片芯片即可完成變頻的全部控制功能。IPM模塊是三菱公司90年代最先進的智能IGBT功率模塊,它將6路驅動電路、保護電路(過流、短路、過熱、負壓)、低開關損耗、低通態壓降的IGBT做在一塊模塊內,使用非常方便,這樣的組合價格略高些,但特別適合大規模生產,降低了生產成本,增加了可靠性。
軟件設計上,采用了10kHz的開關頻率,這是因為雖然人的聽覺范同是在20~16000Hz,但是人耳對大于10kHz的噪音不敏感,而頻率越高,功率模塊的開關損耗越大,所需散熱器尺寸越大,二者兼顧,故取10kHz。
波形產生方式采用了磁通軌跡法(亦稱空間電壓矢量法)。這種方法電壓利用率高,低頻諧波轉矩小,頻率范圍15~150Hz(或25~60Hz),頻率分辨率小于0. 1Hz,分辨率越高,壓縮機運行過程越平穩。
由于使用了IPM模塊,死區時間可減至5μs,這樣高的開關頻率,低的死區時間使得變頻器諧波成分大大減小。
此外,設計了高性能的開關電源作為控制電源,在交流100~300V大范圍內都能正常工作,這樣在電網電壓很低的情況也能可靠工作,根據對電網電壓的檢測,壓縮機降至相應頻率上工作,只不過制冷量減少了而已。
(2)電子膨脹閥控制??照{器中,變頻控制根據負荷的變化實現壓縮機制冷量的連續調節,為了保證制冷系統的最佳控制,同時要求制冷劑供液量的調節范圍寬,調節反應快。因此,電子膨脹閥的使用與控制對制冷系統的性能起著至關重要的作用。
1)過熱度的控制。我們在室內機蒸發器管外壁與蒸發器出口處的管外壁分別放置兩只熱敏電阻,由單片機檢測出蒸發溫度與蒸發器出口溫度,采用帶前饋的模糊控制算法調節相應電子膨脹閥的開度,實現過熱度的閉環調節,以達到最大能效比。
2)熱泵除霜不換相。使用電子膨脹閥與壓縮機變頻調速及室內外風機控制配合除霜可使除霜快速、節能,并能除霜對室溫的影響減到最小,提高舒適度。具體方法是:單片機檢測室外環境溫度和室外交換器溫度,作出結霜判斷,除霜時,四通閥不換相。電子膨脹閥全開,壓縮機高速運行,室外機關閉,室內風扇微風運行。這樣,壓縮機的高溫排氣在室內換熱器排出少量熱后,全部到達室外熱交換器排熱除霜,而此時室內供暖作用并不間斷,因而室內溫度下降不多。
3)壓縮機起??刂乒澞?。在停機時將電子膨脹閥完全關閉,阻止冷凝器的高溫液體流入蒸發器,壓縮機起動前,先將電子膨脹閥全開,使系統高低壓側壓力平衡,然后再開機,這樣既可以輕載起動,又減少停機中的熱損失,減少了能量損失。
(3)模糊控制技術的應用。模糊控制技術在家電領域應用呈現出了強大生命力,模糊控制不需要確切地了解對象的數字模型,而是用語言來描述受控的模型,這就可以充分利用有經驗的優秀操作者對過程細微的,獨特的認識,在復雜條件下提供適當的輸出。模糊控制本質上是一種非線性控制器,對于工作條件在大范圍內變動、過程運態具有非線性的系統,比傳統控制更為有效。在房間空調溫控系統中,空氣的泄露、人物的數量、房間開門的次數等,都是不確定的因素,制冷量與壓縮機轉速也是非線性關系。因此采用模糊控制,比傳統控制溫度精度高,過渡過程優良,舒適性提高。