【正文】 紅外遙控接收器兩部分組成。單片機經(jīng)分析判斷，確定風扇轉速，然后通過開通對應的繼電器使風扇按設定的風速運轉。在空調器中，電控系統(tǒng)的作用是根據(jù)電機，使室溫合乎理想要求。 本章小結 經(jīng)過論證，硬件電路以MB89P857單片機為核心，此單片機功能強，并可大大簡化電路設計。所以PID不能適應房間溫度調節(jié)系統(tǒng)的時變、滯后、大慣性等復雜特性，并且在空調控制中，房間對象的數(shù)學模型很難確定，很難對PID參數(shù)進行整定。本論文設計中采用日本三菱電氣公司的智能功率模塊PM20CTM060，其特點是：內(nèi)部集成了功率芯片、驅動電路及檢測保護電路，使主電路的結構最為簡單；功率部分采用開關速度高、驅動電流小的IGBT，功率損耗極低、需用散熱片減?。涸趦?nèi)部配線上將電源電路和驅動電路的配線長度控制到最短，從而很好地解決了浪涌電壓及噪聲影響誤動作等問題；具有過熱保護、過流保護、短路保護及控制電源欠電壓鎖定保護，當故障發(fā)生時，及時關斷功率器件并發(fā)出模塊錯誤信號使功率芯片能夠安全工作。若功率器件采用分立元件，必將增大變頻器的體積，增大系統(tǒng)復雜性。在變頻空調中，變頻器的設計需考慮到應小型化和可靠性，所以采用了富士通公司的MB89P857單片機，這種單片機具有一個內(nèi)置的三相SPWM波形發(fā)生器，可方便地產(chǎn)生所需的三相SPWM波形觸發(fā)脈沖。這是模擬控制不可比擬的。 電壓型SPM調制是工業(yè)上應用得最為廣泛的一種調制技術，這里不作過多的介紹。 上述三種PWM法都是控制輸出電壓的電壓源逆變器，而電流跟蹤型PWM法雖然也采用電壓源逆變器，卻是控制輸出電流的。當然這樣所形成的PWM波也未必是三相對稱的正弦波。是目前最普遍的一種調制方式。 寬脈調控控制策略 PWM控制技術有許多種，并且還在不斷的發(fā)展中。也就是說，提高定予電壓的目的仍是為保持氣隙磁通恒定，進而保證最大轉矩不變。由公式可知，為保持氣隙磁通近似不變,在調節(jié)定子頻率的同時必需正比例地調節(jié)定子外加電壓Vs,使 （25)按照上述=常數(shù)的恒壓頻比控制方式下，在低頻時由于定子電阻屆的壓降占的比重增加，即使在轉差頻率正，很小的情況下，也無法使電機的最大轉矩％保持恒定。也就是說，對電機供電的變頻電源一般要求兼有調壓和調頻兩種功能，根據(jù)定子電壓V和定子頻率f的不同比例關系，將有不同的變頻調速控制方式，因為壓縮機為恒轉矩負載，選擇具有低頻電壓補償?shù)暮銐侯l比控制方式比較適合于壓縮機電機控制。本節(jié)針對這些特性從逆變器主回路、變頻調速時的機械特性、變頻調速的控制方式及脈寬調制的控制策略的角度選擇壓縮機控制方案。在過去十幾年中用得較多的變頻調速系統(tǒng)是轉速開環(huán)恒壓頻比控制和轉速閉環(huán)轉差頻率控制，在一定程度上滿足了工業(yè)應用中的要求，如風機、水泵等。 由此可見，旋轉式壓縮機的排氣量和壓縮機的轉速成正比的關系?？照{器的制冷或制熱能力一般用壓縮機的排氣量來衡量，旋轉式壓縮機的理論排氣量為。(2)送風溫度波動小，提高舒適性。 VDOT系統(tǒng)的控制方式正是變頻控制的思路。VDOT(Variable Displacement Orifice Tube)系統(tǒng)：這種系統(tǒng)采用可變排量的壓縮機，配以減壓固定阻尼元件節(jié)流孔管，稱為可變排量膨脹管節(jié)流系統(tǒng)。 目前絕大多數(shù)中、小型空調器采用蒸發(fā)一壓縮循環(huán)制冷系統(tǒng)，從對壓縮機的控制上有CCTXV、CCOT和VDOT三類系統(tǒng)?？照{器用的壓縮機一般為活塞式壓縮機，活塞式壓縮機主要有往復式、旋轉式和渦旋式等。這樣，室內(nèi)機組和室外機組相配合，發(fā)出連續(xù)的控制信號使空調器的所有運轉功能實現(xiàn)自動控制。 根據(jù)本課題任務，將完成以下研究內(nèi)容：壓縮機變頻控制主電路設計MB89P857實現(xiàn)整個溫度控制器硬件電路模糊PID設計控制器系統(tǒng)的MATLAB仿真試驗第 2 章 方案論證 空調器電控系統(tǒng)總設計方案 變頻空調由壓縮機、室內(nèi)蒸發(fā)器、室外冷凝器、電磁四通閥、風扇和變頻器及電氣控制系統(tǒng)等組成。模糊邏輯商業(yè)化最成功的是日本，日本的國際貿(mào)易和工業(yè)部已經(jīng)建立了兩個主要研究機構，一個是國際模糊工程研究實驗室；另一個是模糊邏輯系統(tǒng)研究所。隨著科學技術的進步，模糊邏輯和模糊控制技術的應用會越來越多，越來越廣泛。模糊邏輯控制不像純粹的數(shù)學模型那樣精確，但它更容易制作、理解和修改。模糊邏輯是一種近似推理邏輯，它使機器具有人類思維若干特點。模糊控制器是一種語言控制器，有很強的魯棒性和控制穩(wěn)定性?？照{器目前的發(fā)展趨勢主要有：自動控制性能的改善，利用模糊控制理論，自動按照室內(nèi)外環(huán)境和用戶的需要，調節(jié)房間的溫濕度；冷熱兩用，提高制冷(熱)能力，加快房間的制冷(熱)速度；改善氣流和凈化空氣：使運轉更加平穩(wěn)，降低噪音。因壓縮機采用了比單相電機效率更高的三相電機，且壓縮機長時間不問斷運行，避免了頻繁啟動造成的損耗，所以變頻式空調具有節(jié)能效果。變頻式空調器的工作原理是通過改變壓縮機電動機的電源頻率來達到調節(jié)壓縮機電機的轉速，從而控制空調器制冷(制熱)功率的目的。 變頻空調器的產(chǎn)生與發(fā)展 傳統(tǒng)空調器采用開關控制方式，利用異步交流電機控制壓縮機進行制冷或制熱，這種控制方式有很多缺點和不足：空調器保持恒溫所采用的措施是利用簡單的感溫裝置來控制溫度。MPU內(nèi)部還含有其它一些功能電路，如A/D轉換(模數(shù)轉換)電路、定時器/計數(shù)器、SCI(串行通信接口)、PIO(并行接口電路)、顯示器(LED或LCD)驅動電路、脈寬調制輸出電路(PWM)等。并且增強了電氣保護功能，如壓力控制器，當排氣壓力過高或吸氣壓力過低時，壓力控制器斷開接點，迫使交流接觸器線圈斷電，使壓縮機停止工作：熱繼電器起過負荷保護作用，確保壓縮機不會因過流而損壞。所以，這種控制方式功能簡單，而且使用起來不太方便。 從空調器的電控系統(tǒng)的發(fā)展上看，可分為繼電器一接觸器控制、分立元件的微電子元件控制和專用微電腦芯片控制三個階段。(5)利用模糊控制技術解決由于控制對象尺寸變化大、溫度特性差別大出現(xiàn)的不穩(wěn)定狀況。而變頻空調則采用先進的模糊控制技術，根據(jù)需要改變轉速，溫度波動小，感覺舒服，運轉更加平穩(wěn)，降低噪音。意義在于：1)傳統(tǒng)的空調器是當溫度達到所要求的范圍時就停轉，超出范圍時就重新啟動。變頻模糊控制空調器將傳感器測定的實際環(huán)境狀態(tài)和空調系統(tǒng)狀態(tài)與人們所期望達到的設定狀態(tài)進行比較，通過模糊邏輯控制技術使空調器控制系統(tǒng)具有自調整的智能特性，從而得出最佳的動態(tài)控制參數(shù)，并對空調器的變頻電源及各執(zhí)行單元實施控制，使空調器的工作狀態(tài)隨著人們的要求和環(huán)境狀態(tài)的變化而自動變化，始終保持在較合理的狀態(tài)下變頻模糊控制空調器對室外機的要求是，壓縮機能根據(jù)室內(nèi)需要的冷(熱)量不同，連續(xù)地、動態(tài)地、實時地調整其制冷(熱)量。制熱時，制冷劑的循環(huán)與此相反。綜合實訓（報告）用紙變頻空調電氣控制設計目 錄緒 論 4 實訓背景來源及其探究意義 4 空調器控制技術發(fā)展概況 5 在空調器控制技術發(fā)展概況 5 變頻空調器的產(chǎn)生與發(fā)展 7 模糊控制技術的發(fā)展及研究動態(tài) 8 用主要設計內(nèi)容 9第 2 章 方案論證 10 空調器電控系統(tǒng)總設計方案 10 空調器壓縮機控制方案 10 變頻調速的基本方式 12 寬脈調控控制策略 13 實現(xiàn)手段 14 溫度控制方案選擇 15 本章小結 16第 3 章 變頻空調器電控系統(tǒng)設計 17 電控系統(tǒng)總體結構 17 室內(nèi)機組設計 18 紅外遙控器信號的接受 18 風門步進電機的控制 19 室內(nèi)風扇電機的調速控制 19 室外機組設計 21 室外風扇電機控制電路 21 電流檢測電路 22 輔助電源設計 23 變頻電路的設計與控制 24 室外機軟件的編制 25 溫度檢測電路 25 變頻電路設計 27 本章小結 28第 4 章 模糊控制器的設計 29 模糊控制的基本原理 29 變量模糊化 30 模糊控制規(guī)則的確定 32 模糊溫度控制器的反模糊化 32 模糊控制器的軟件框圖 33 基于模糊推理的自調器PID控制器 34 PID控制器參數(shù)自整定原則 34 模糊控制器的仿真 36 本章小結 36結 論 37致 謝 38參考資料 39緒 論 實訓背景來源及其探究意義 空調是空氣調節(jié)器的簡稱，它的作用是通過空調器對室內(nèi)空氣進行處理，使它的溫度、濕度、氣流速度和潔凈度達到所需的要求，為人們提供舒適生活條件和為生產(chǎn)工藝提供一定的環(huán)境條件服務。制冷循環(huán)中，低溫低壓的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器處吸收熱量而汽化，經(jīng)壓縮機壓縮成為高壓、高溫氣體，在冷凝器內(nèi)散熱冷凝成液態(tài)制冷劑，然后又經(jīng)毛細管(或膨脹閥)降壓節(jié)流成為低壓、低溫狀態(tài)，如此反復循環(huán)，就可將室內(nèi)的熱量排到室外，并通過室內(nèi)的風扇將冷卻后的空氣均勻地分布到室內(nèi)。此外，壓縮機的ON/OFF控制方式及空調器自身的結構特點使室內(nèi)機的輸出與壓縮機的輸出相比有一定的滯后性，而且壓縮機處于全開或全關狀態(tài)，其制冷(熱)量也對室內(nèi)溫度有較大影響，這些勢必影響空調的溫度控制精度和舒適性。本實訓題目自擬。(2)傳統(tǒng)的空調器不管外界溫度如何，始終保持同一轉速。(4)溫度控制器應用領域廣泛，可以被廣泛用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究和生活等各種領域。從傳統(tǒng)的開關控制發(fā)展到現(xiàn)在的變頻控制，以及模糊智能技術的應用，空調器的性能有了很大的提高。當轉換開關在制冷位置時，由調溫開關控制壓縮機的得電與失電，進行制冷；當轉換開關在制熱位置時，由調溫開關控制電加熱器的得電與失電，進行制熱。增加了電子溫度控制、自動除霜、3分鐘延時、過欠壓保護及制冷系統(tǒng)壓力開關保護等功能，使空調器的自動控制功能大大提高，工作更為可靠。微電腦內(nèi)部有微處理器)，微處理器中的中央處理器具有數(shù)據(jù)處理能力(如算數(shù)運算、邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理等)，可以實現(xiàn)復雜的軟件功能。同時由于紅外遙控器的使用，使操作更簡單，以及模糊控制理論的應用，使空調性能越來越可靠，感覺越來越舒適。所以近年來出現(xiàn)了變頻空調，采用了變頻驅動的空調器具有溫控精度高、環(huán)境舒適、節(jié)約電能、減小對電網(wǎng)和壓縮機的沖擊等優(yōu)點。因此，隨著季節(jié)和晝夜的變化，空調器的變速運轉即可以節(jié)能又可保證房間內(nèi)舒適。為了滿足廣大用戶的需要和激烈的市場競爭，國內(nèi)外各廠商的空調器在花色品種、多種功能、微電子控制和高效節(jié)能上也有了很大的進步。如采用模糊控制技術對空調器進行控制就能取得很好的控制效果。模糊邏輯控制思想適用于理論和經(jīng)驗性推理，通常用于與人類判斷和感覺有關的控制問題、非線性問題、以及難于建立數(shù)學模型的控制系統(tǒng)。模糊控制可以采用控制專家的復雜而獨到的經(jīng)驗性知識，推導出適當?shù)目刂戚敵?。這些產(chǎn)品的明顯優(yōu)勢是功能提高、操作簡便、節(jié)能效果顯著。模糊控制發(fā)展至今，每年世界上都要發(fā)表相關論文約1000篇，其中大部分研究多是在中國和日本完成的，小部分在歐洲。 主要設計內(nèi)容 本實訓的任務就是設計一種冷熱兩用的熱泵型分體式房間變頻空調的模糊溫度控制器，包括控制電路的設計，模糊PID設計控制器，變頻控制器的設計及仿真。 室內(nèi)的遙控器發(fā)出的信號(紅外信號)由室內(nèi)機組的單片機接收，室內(nèi)溫度傳感器、室內(nèi)蒸發(fā)器溫度傳感器的信號也發(fā)送到室內(nèi)單片機，單片機通過相應的算術和邏輯運算發(fā)出控制指令，通過室外單片機對壓縮機轉速、室外風機轉速和四通閥的開關進行控制。壓縮機是空調器的心臟，是推動制冷劑在系統(tǒng)中不斷循環(huán)的動力。渦旋式，壓縮機是一種新型壓縮機，獨特的渦旋結構使它具有效率高、扭矩變化小、振動小、噪音低、零件少、體積重量小的優(yōu)點，顯示出較大的優(yōu)越性。 以上兩種系統(tǒng)都采用了壓縮機的通斷調節(jié)，通斷調節(jié)的壓縮機轉速不能調節(jié)，時停時起，對壓縮機的運行很不利，易損傷機件，降低壽命，溫度波動較大。它超越了熱力膨脹閥的調節(jié)作用，調節(jié)范圍更廣。冷凝壓力隨排量變化，壓縮機不會因克服多余的壓力而白做功，對壓縮機的連續(xù)供電也比斷續(xù)供電要省電。 本空調采用排氣量可變的雙轉子旋轉式壓縮機，廣泛應用于空調器中。 （22）式中，λ一壓縮機排氣系數(shù)。80年代以來，隨著交流電機調速控制理論、電力半導體器件、脈沖寬度調制、以微處理機為核心的全數(shù)字化變頻控制等關鍵技術的發(fā)展，使交流電機調速系統(tǒng)成為一種典型的機電一體化設備。由于空調器壓縮機的轉速調節(jié)是為了進行功率調節(jié)，并不要求太高的調速精度，為了結構上的簡便，本變頻調速系統(tǒng)決定采用轉速開環(huán)的控制方式。即當增大定子頻