作业3-电力传动控制系统调研报告.pdf

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1、王富春 2007010987作业3-电力传动控制系统调研报告-空调的控制调研报告王富春 随着我国社会主义市场经济的迅速发展和人民生活水平的提高，空调技术在各方面都得到了广泛的运用。空调是空气调节的简称，是人造气候的工程。它是根据舒适或者工艺的需要，对自然界的空气在局部范围进行温度、湿度、洁净度以及风的速度的调节，简称为“四度调节”。根据空调的制冷量以及空调的型式，空调大致分为房间空调器（根据型式又可以分为整体式和分体式，整体式有窗式、移动式、柜式；分体式有吊壁式、吊顶式、落地式、嵌入式）、空调机（也是分为整体式和分体式）和中央空调（分为直冷式和间冷式）。虽然空调可以分为不同的类别，然而它们的自

2、动控制原理却基本是一致的。所以我就以我们宿舍的房间式空调器作为空调控制原理的一般调研对象，通过查阅资料以及观察和思考来研究它的自动控制原理。房间空调器的原理和构造房间空调器的原理和构造 房间空调器通过通风、制冷等基本方法，使室内的温度、湿度适应人体舒适的需要，它通过室内热交换器吸收室内的热量，经过压缩机压缩成为高压气体，通过电磁换向阀在室外热交换器出释放热量，从而达到降低室内温度的目的。同时，在室内冷凝器处有水汽凝结，通过排水管道排出，从而降低室内的湿度。房间空调器由蒸发器、离心风扇、风扇电机和冷凝器等组成。对于空调系统而言，最基本的被控量是温度（湿度控制是温度控制的间接结果,位置控制的目标是

3、达到温度的调节），被控对象是伺服电机（除了伺服电机这一执行机构以外，还有液压、气压等机械执行机构）。空调的伺服电机是异步电机，这是由于大功率电子器件使得异步电机的速度调节已经十分方便，而且异步电机的运行效率也比较高。空调系统采用了闭环控制策略，系统的结构图如下：控制系统的感温元件放在空调器的出口端，感受空气的温度，即空调器的送风温度。感温元件的温度信号经过变送传感器送给控制器，控制器按设定的温度值与送入的传感信号进1王富春 2007010987行比较，然后综合、放大，发出控制信号给电力变换器，电力变换器根据控制信号对电力输入进行变换，从而控制伺服电机的工作状态，进一步控制空调器的制冷系统的送风

4、量和送风温度。由于室内的温度一直反馈给控制器，所以经过一段时间的运行以后室内的温度将会稳定在一定的范围内。双位控制在某一时间调节温度参数为给定值，之前温度处于非给定值的某一温度下，而且处于平稳状态，给定温度以后，由于扰动，破坏了原来的温度平衡，设最大的扰动量为maxX，这一扰动量通常在控制上称作控制精度。经过一段时间t以后，扰动消除了，新的温度稳定值与设定的温度之间的偏差称为静态偏差，在调节过程中的温度偏差称之为温度调节的动态偏差。我们可以看到空调温度调节的动态与静态偏差是衡量其品质的重要因素。空调生产厂家均会努力降低其产品的温度调节的静态和动态偏差，提高空调气温调节的性能，满足消费者的需求。

5、双位控制即在控制系统中有两个固定位置-开启和关闭的控制。其控制作用的原理如下：当想要降低室内的温度时，给空调一个低于室外温度的温度给定值，温度控制器将会配合冷却器和电磁阀工作。当室内的温度上升到给定温度的上限的时候，开启供液电磁阀，空气冷却器开始工作，如果温度下降到给定温度的下限（温度设定是给出一个范围），则切断电路，关闭电磁阀，空气冷却器停止工作。通过这样的配合控制使得温度限定在一个较小的范围，如果这一个范围的区间极小，那么空调器的温度控制也就近似于精确的控制了。控制策略控制策略 普通的家用房间空调运用闭环反馈控制。主要的控制功能有（1）制冷、制热恒温自动控制功能。该功能是通过温度传感器与微

6、电脑单片机的相互配合，实现室内温度的自动控制，同时实现制冷和制热。（2）电源过压、欠压以及过电流保护功能。空调压缩机的正常工作电压为198242V，如果电压超出此范围，单片机采取措施，使得压缩机和风扇电机停止。压缩机过电流保护由电流互感器检测，并且通过单片机内部的控制使压缩机自动停机。2王富春 2007010987（3）压缩机 3min 延时启动保护功能。当压缩机停机以后，单片机会使压缩机再次启动时自动延时3min，以防止突然停电以后再次突然来电而导致的压缩机损坏（因为压缩机停机以后，系统的内压不会马上平衡，如果停机以后马上又启动，容易损坏压缩机）。（4）制冷系统压力过高或者压力过低时保护功能

7、。在室外的主机管道上有系统的高压和低压检测开关，当系统的压力高于或者低于设定的范围，压力控制开关的触点就会断开，并且通过单片机控制在极短的时间内断开电源，从而保护压缩机。（5）自动运行与睡眠功能。（6）定时运转功能。控制空调停机。定时时间为 0.55 小时（定时间隔为 0.5 小时）。此外，根据不同厂家的产品不同，还有其它一些各种各样的功能。空调器的电气控制系统的基本组成 空调器的电气控制系统的基本组成 由电源、信号输入、单片机、输出控制（包括室温给定以及运转控制）和 LED 显示等。如下图：电源电路：3王富春 2007010987遥控接收电路遥控板：遥控器的前端发送信号（温度设定值以及定时设

8、定等）半圆控制按钮：左侧+设置，按一下温度增加1摄氏度或者定时增加0.5 小时4王富春 2007010987右侧-设置，按一下温度减少1摄氏度或者定时减少0.5 小时室内机 前面有步进电机控制风向。室外机：遥控接收控制电路原理如上图，N3 为遥控接收集成电路，俗称接收头，有三只引脚，分别是 vdd接电源，OUT接收信号输出（至单片机），GND 为公共接地端。电容c1接在电源与地之间，用于消除杂波干扰。室外的热交换温控电路室外的热交换温控电路：温度测量：温度测量R2 是热敏电阻，也称为感温探头，感受温度的变化转化为电阻的变化，进而转化为电压的变化，电阻R3起到限制电流的作用，使得流入单片机的电流

9、不至于太大电容起到抗干扰的作用，保证单片机不会受到偶然的电压变化的影响造成错误判断。感温探头是一个具有负温度系数的热敏电阻，温度越高，电阻越小，温度越低。电阻越大。单片机通过接收电压信号与设定的温度的电压值（设定值首先经过了数模转换）进行比较决定压缩机电机的功率。空调器控制的实现手段控制电路采用数字电路，遥控器（用于给定温度设定值以及进行红外控制）发出的数字信号被接收头接收以后，经过数字-模拟转换，与反馈信号进行比较，单片机根据比较的结果进行控制。一般的空调器由控制系统、执行元件和保护电路等部分组成。压缩机电动机是空调压缩机的原动力。全封闭式的空调压缩机一般用单项交流感应式电动机。步进电机用于挂壁式空调的风向调节。步进电机的电源电压为12v，其驱动电路如下：5王富春 2007010987单相冷风型空调电气线路驱动电压获取模块是直流幅值变换（斩波）电路，产生 512 伏特的直流电压，供给控制芯片。控制芯片中写入控制程序，即单片机控制程序。单片机通过驱动电路进行压缩机电机与步进电机的控制。6王富春 2007010987参考文献【1】制冷空调自动化 西安电子科技大学出版社【2】空调制冷控制系统 中国建材工业出版社【3】电力电子技术基础 清华大学出版社【4】空调器原理、使用及维修，上海科学普及出版社7