直膨式太阳能热泵热水器微型控制系统的单片机设计

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1、万方数据第25卷第4期2007年8月可再生能源RenewabIeEnergyResOurcesV01．25No．4Aug．2007直膨式太阳能热泵热水器微型控制系统的单片机设计徐优优，吴静怡，李郁武，王如竹(上海交通大学机动学院制冷与低温工程研究所教育部太阳能发电及制冷工程研究中心．上海200240)摘要：阐述了一种基于Renesas单片机的直膨式太阳能热泵热水器中央控制器的硬件设计和软件算法设计。硬件设计着重于系统的功能性和可靠性；控制算法以太阳辐射强度变化和过热度偏差变化为输入量．以电子膨胀阀开度变化以及变频器运行频率为输出量，在安全运行的前提下保持较低的过热度。最大限度

2、地利用蒸发器的面积，有效地管理压缩机运行，实现压缩机容量调节，使系统得到合理匹配及稳定运行。关键词：太阳能热泵热水器；电子膨胀阀；Renesas单片机；PI算法；RS485通讯；差分信号中图分类号：TK515文献标志码：A文章编号：167l一5292(2007)04—0040—05DesignofMCU—basedauto—controlsystemforthedirectexpansionsolarassistedheatpumpwaterheaterXUYou—you，WUJing—yi，LIYu—wu，WANGRu—zhu(En百neeringResearchCemer

3、ofSolarP0wer＆Re缸geration，MOE，InstituteofRe缸gerationandCryogenics，shanghaiJiaoTonguIliversity，shaIlgllai200240，china)Abstr翟ct：Thedesi鼬ofanauto—contI．ollerbasedonRenesasMicro—ControllerinthecentralcontrolsystemofDirectExpansionS01arAssistedHeatPumpWaterHeater(DX—SAHPWH)isdemon8tI．atedinthisp印

4、er．Themethodofhar(1waI℃designandsoftwaredesignarebothshown．Theha耐waredesignmainlyfocusesonthefunctionalityandreliabilitvofthesvstem．Astothesof}warearitllmeticdesign，thepositionvarietyofElectronicExpansionValve(EEV)andthemn—ningfbquencyofthecompressorareealculatedwiththevarietyofthesolarradi

5、ationandthesu．pe卜heatdifl．erence．Inthisway，thelowersuper—heatcanbemaintainedsoastomakethemostuseofeV印oratorinthepremisesofs如mnning；andtheeompressorfunctioncanbeemcientlymanagedandalsothecapacityofthecompressorcanbeadjusted，thismakesthesystemtohaveareasonablematchamongitscomponentsandtohavea

6、stablemn．Keywords：solarassistedheatpumpwaterheat(SAHPWH)；electronicexpansionvalve(EEV)；renesasmicro—controller；stepper；PIcontrolarithmetic；485communication；difkrentialsignalO引言直膨式太阳能热泵热水器是以太阳能集热器作为蒸发器的热泵循环系统。保证直膨式太阳能热泵热水器全年安全运行和尽可能地提高供热性能系数(COP)是直膨式太阳能热泵热水器的技术关键，膨胀阀的过热度调节及系统压缩机的变频调速技术是其技术要点

7、。由于太阳辐射强度受地理纬度、季节转换、昼夜更替及各种复杂气象因素的影响．系统所面临的工况很不稳定而又无特定的变化规律．因此．会导致蒸发器进出口温差变化频繁。严重制约了热力膨胀阀的过热度调节效果，使得调节过程振荡，控制精度低，在低温工况下该问题更加明显⋯2】。另外，环境温度等因素是不断变化的，如果对压缩机转速未能进行有效管理，系统将存在匹配不合理以及运行不稳定的隐患。基于上述问题。本文设计了一个基于Renesas单片机微型自动控制系统，以电子膨胀阀取代了收稿日期：2007一lO一28：修回日期：2007