地源热泵中央空调节能控制系统设计

【摘要】：地源热泵中央空调控制系统是一种应用广泛的中央空调控制系统。随着控制理论、电子技术和节能技术的发展，传统的地源热泵中央空调控制系统已经不再符合系统运行稳定与节能的要求。简单可靠的电路设计和理想的节能效果已经成为地源热泵中央空调系统的基本要求，模块化、数字化的系统设计成为地源热泵中央空调控制系统研发设计的新方向。在这种背景下，本文设计了基于TMS320LF2407芯片的地源热泵中央空调控制器。论文的主要内容如下： （1）介绍了地源热泵中央空调系统的发展现状和趋势，指出了地源热泵中央空调系统的特点。 （2）分析了地源热泵中央空调系统的组成和工作原理，同时阐述了系统的节能方式以及变频技术在系统中的应用。 （3）分析了模糊控制理论和PID控制理论的原理，然后结合地源热泵中央空调系统的特点优化组合了模糊算法与PID算法并应用为系统的控制算法，最后在matlab环境下进行了组合算法的仿真运行，并将仿真运行的结果与普通控制算法的结果进行了对比分析。 （4）阐述了地源热泵中央空调控制器硬件部分的设计思路，详细分析了各个电路模块设计的原理和电路中信号完整性问题的处理方法，并用LeCroy示波器对设计的电源电路部分进行了信号完整性测试。 （5）最后详细介绍了地源热泵中央空调控制器软件部分的设计。首先介绍了软件部分主控程序的设计流程，然后分别介绍了每个子程序的编写中应该采取的方法和注意的问题，最后总结了软件设计中关于主控芯片的要求应当注意的问题。 【关键词】：地源热泵 实时控制 组合模糊PID TMS320LF2407
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 地源热泵中央空调系统国内外的发展现状11-12
• 1.2.1 地源热泵中央空调系统国外发展状况11-12
• 1.2.2 地源热泵中央空调系统国内发展状况12
• 1.3 本论文的主要内容12-14
• 第2章 地源热泵中央空调原理和变频控制技术14-20
• 2.1 地源热泵中央空调系统的特点14
• 2.2 地源热泵中央空调系统组成及工作原理14-17
• 2.2.1 地源热泵中央空调系统组成14-15
• 2.2.2 地源热泵中央空调系统工作原理15-16
• 2.2.3 地源热泵中央空调系统节能方式16-17
• 2.3 变频控制在地源热泵中央空调系统中的应用17-19
• 2.3.1 变频控制的原理17-18
• 2.3.2 变频控制在地源热泵中央空调系统中应用18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 组合优化模糊 PID 控制算法20-34
• 3.1 模糊算法理论20-21
• 3.2 PID 算法理论21-23
• 3.2.1 PID 控制算法原理21-22
• 3.2.2 PID 参数的整定22-23
• 3.3 优化组合模糊 PID 算法23-24
• 3.4 组合优化模糊 PID 算法仿真24-33
• 3.4.1 模糊控制器设计24-27
• 3.4.2 PID 控制子系统模型设计27-28
• 3.4.3 仿真对象传递函数的确定28-30
• 3.4.4 系统仿真及结果分析30-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 控制器硬件设计34-51
• 4.1 控制器硬件总体设计34-36
• 4.1.1 硬件总体设计34
• 4.1.2 采用主要控制芯片介绍34-36
• 4.2 电源电路设计36-39
• 4.2.1 电源电路设计分析36-37
• 4.2.2 电源电路缓启动设计37
• 4.2.3 电源电路上电时序设计37-38
• 4.2.4 电源电路测试结果分析38-39
• 4.3 RS485 通信电路设计39-40
• 4.4 控制电路设计40-44
• 4.4.1 压缩机、循环水泵控制电路设计40-43
• 4.4.3 末端风机驱动电路设计43-44
• 4.5 人机交互电路设计44-46
• 4.5.1 显示电路设计44-45
• 4.5.2 按键输入电路设计45-46
• 4.6 其它电路设计46-49
• 4.6.1 参数采集电路设计46-48
• 4.6.2 外扩存储器电路设计48
• 4.6.3 复位电路设计48-49
• 4.7 本章小结49-51
• 第5章 控制器软件设计51-68
• 5.1 CCS 开发环境介绍51-53
• 5.2 主程序设计53-54
• 5.3 组合优化模糊 PID 算法子程序设计54-55
• 5.4 显示子程序设计55-60
• 5.5 温度采集子程序设计60-65
• 5.6 RS485 驱动子程序设计65-66
• 5.6.1 数据接收65-66
• 5.6.2 命令执行66
• 5.6.3 数据发送66
• 5.7 本章小结66-68
• 总结与展望68-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 附录 A 攻读学位期间发表的学术论文74-75
• 附录 B 攻读学位期间参加的科研项目75-76
• 附录 C 部分程序代码76-81

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