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研究生: 陳彥宏
Yen-Hung Chen
論文名稱: 空調機暖氣模式下提升暫態性能與穩態效率之控制研究
Control of Air-Conditioning Systems in Heating Mode to Enhance Transient Performance and Steady-State Efficiency
指導教授: 葉廷仁
Ting-Jen Yeh
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 60
中文關鍵詞: 暖氣模式蒸氣壓縮循環迴授控制無顛簸切換補償器
外文關鍵詞: Heating mode, Vapor Compression Cycle, Feedback Control, Bumpless-Switching Compensator
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  • 在空調機系統中,結合變頻式壓縮機與可調變開口度之膨脹裝置作為致動器,藉由挑選適當的控制參數進行迴授控制,可有效地改善運轉效率與性能。而若挑選之控制參數不佳,則可能導致比傳統定頻空調機控制之下更差的性能。本研究中,我們針對空調機系統運轉於暖氣模式下進行探討。採用既有之內、外迴圈串聯控制架構,分別對於冷凝器過熱調變(CSR)與蒸發器過熱調變(ESR)兩種控制架構,進行控制實驗。由實驗結果中,可發現ESR與CSR兩種控制架構,分別在暫態以及穩態響應上,有較佳之實驗結果。為了使系統能同時擁有省電與急暖之優良性能,我們結合上述兩種控制架構,進行控制器切換之實驗。於暫態時採用ESR控制器,待系統趨於穩態時,切換至CSR控制器。同時我們引入了無顛簸補償器(Bumpless Compensator)以補償控制器切換時,致動器因狀態誤差累積過多時,可能產生之劇烈變化。


    摘要 誌謝 目錄 圖目錄 第一章 緒論 1 1-1 研究動機與目的 1 1-2 文獻回顧 2 1-3 本文架構 4 第二章 蒸汽壓縮循環與暖氣模式簡介 5 2-1 蒸汽壓縮循環簡介 5 2-2 暖氣模式簡介 9 第三章 系統鑑別與室內動態模型推導 11 3-1暖氣模式系統鑑別 11 3-2室內動態模型推導與鑑別 16 第四章 控制架構擬定與控制器設計 19 4-1暖氣模式控制架構與控制器設計 19 4-2 CSR與ESR控制架構之穩定性分析 28 4-3加入反積分終結補償器與模擬結果 33 第五章 控制參數與實驗結果 38 5-1 CSR與ESR架構之實驗結果 38 5-2 加入無顛簸轉換方法進行控制器切換 52 第六章 結論與未來工作進度 57 參考文獻 59 圖目錄 圖2.1 空調機各元件示意圖 5 圖2.2 對應圖2.1各點之壓力-焓值圖 6 圖2.3 冷/暖氣模式下冷媒之流向圖 9 圖3.1 暖氣模式鑑別架構之示意圖 13 圖3.2系統鑑別之輸入與輸出變化圖 14 圖3.3冷凝器管壁各點溫度變化圖 15 圖3.4室內動態鑑別之系統輸入與輸出變化圖 18 圖4.1 文獻[7]中所提出之串聯控制架構圖 19 圖4.2 CSR控制架構之串聯控制示意圖 25 圖4.3 ESR控制架構之串聯控制示意圖 27 圖4.4 CSR控制架構之解耦方塊圖 30 圖4.5 ESR控制架構之解耦方塊圖 31 圖4.6 到 之間之等效方塊圖 32 圖4.7 反積分終結補償器方塊圖 33 圖4.8 加入反積分終結補償器前後之輸入與輸出變化模擬圖 37 圖5.1 (4.31)式中轉移函數之頻率響應圖(量值圖) 39 圖5.2 之實驗結果 41 圖5.3 之實驗結果 42 圖5.4 之實驗結果 43 圖5.5 之實驗結果 44 圖5.6 之實驗結果 45 圖5.7不同冷凝器過熱度設定下之穩態功率對應圖 46 圖5.8 之實驗結果 47 圖5.9 之實驗結果 48 圖5.10 之實驗結果 49 圖5.11 之實驗結果 50 圖5.12不同蒸發器過熱度設定下之穩態功率對應圖 51 圖5.13 控制器切換示意圖 53 圖5.14 加入無顛簸補償器前後之實驗結果比較 55 圖5.15 具無顛簸補償切換系統與ESR/CSR架構響應比較 56

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