壁挂炉控制器前沿技术研讨(苏菠)

《壁挂炉控制器前沿技术研讨(苏菠)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、壁挂炉控制器前沿技壁挂炉控制器前沿技术研讨术研讨深圳市合信达控制系统有限公司2012年10月引子引子�为何而来?�为何而去?�如何是好?问题的提出问题的提出�一、安全要求：中国壁挂炉产品的市场销量突破100万台/年，并以年30%的增速在发展，市场保有量将便突破千万台。倘若安全控制电路的失效事件为0.1PPM/年，每年将发生1起安全事故，对人民的生命财产将造成巨大的伤害。因此壁挂炉安全控制电路的要求必须提到更高的安全要求上。�二、效率要求：按中国壁挂炉市场保有量1千万台，倘若壁挂炉的燃烧效率能提高3%，节省的能源可供30

2、万个新用户使用。�三、环保要求：全球对石化燃料的燃烧排放标准要求越来越高,因此对壁挂炉废气排放有着越来越高的要求。问题的对策问题的对策�一、安全要求：提高安全控制电路的要求等级，按照即将发布的新版燃气燃烧控制CE标准要求。�二、效率要求：全预混冷凝壁挂炉是提高效率的最有效途径和方向，然而由于我国燃气质量的差异，全预混冷凝壁挂炉在实际使用上遭遇短期内便出现腐蚀、堵塞严重，造成产品不能正常使用等问题。因此普通壁挂炉仍将主导我国的壁挂炉市场，如何提高普通壁挂炉的燃烧效率，实现燃气与风机风量的最佳配比燃烧为对策方向。�三、环保

3、要求：燃烧废气的主要成份为CO，NOX等，与燃烧控制好坏相关，采用气体传感器检测壁挂炉废气排放是解决对策之一，然而气体传感器普遍存在成本高，寿命短等问题，针对国情，目前难以承担此检测重任。因此：寻求一种低成本的检测方法为对策的方向。安全控制安全控制((要点要点))�燃气壁挂炉控制器为智能控制器，可划分为硬件和软件两大部份。�硬件：涉及燃气燃烧安全的相关电路为关键，其中MCU的内部电路单元正常工作必须纳入监测体系，采用双容错控制，双路系统可将安全等级提高到原有单路安全等级的平方数。�软件：软件为壁挂炉的核心控制内容，为了

4、提高软件控制质量：软件采用结构程序设计，严格执行CE的控制要求，做到所有状态（软、硬件：涉及安全的相关电路）、全程软件自校验。�壁挂炉控制器的EMC测试标准按国标四级执行（新版CE标准由过去的三级提到四级）。安全控制（硬件）安全控制（硬件）�硬件：双MCU容错控制结构图L0MCU1稳压器11截止阀开关电源0MCU2稳压器2检测反馈1N安全控制（软件）安全控制（软件）�软件：为了提高软件控制质量：软件采用结构程序设计，划分如下：�各层涉及安全的软件模块可分由多个软件工程师负责编写和维护，并由专人负责审核总调。�软件自校验

5、：程序代码或数据出错时，软件即时进入安全保护状态。�软件对安全电路校验：安全电路出错即进入安全保护状态。应用层任务层（进程控制）驱动层硬件效率提高（要点）效率提高（要点）�壁挂炉产品应用技术现状:现许多厂家纷纷推出风机调速控制技术，追求燃气量与风量的配比燃烧，有效提高壁挂炉燃烧的热效率。�现应用的风机调速控制：多采用风机恒转速控制方式，通过风机电机轴上的转速传感器实测的转速值作为目标控制值，实现恒速控制。�恒转速控制存在的问题：在排气逆风的状况下，由于风机的进风口与出风口的压差减少，造成风机的空气流速减少，风机的出风量

6、减少。风机的负载功率降低，风机电机的输出功率降低，风机在同样的工作电压下，风机的工作电流降低，此时风机转速反而增加。倘若按风机恒转速的控制方式，为了达到恒转速控制，需降低风机的工作电压，使得风机转速降低，反而造成风量更少，燃烧工况恶化。�转速传感器为磁感应霍尔传感结构，而应用场合为燃烧尾气排放高温环境，因此存在传感失效的极大概率。�对策:寻找风机堵风时能自动检测、补偿的方法，并且不用转速传感器。效率提高（效率提高（解决方法）�风机恒有功功率调节系统便是当排气环境发生变化时，风机输出的有功功率不变，保证风量稳定，实现燃气

7、量与风量的最佳配比燃烧控制，更好地提高壁挂炉的燃烧效率和提高废气排放标准。�风机电机的有功功率：P有=P轴/ηtr=Q*H/（ηt*ηtr）式中：Q为风机风量,H为风机全压,ηt为风机全压效率,ηtr为风机的传动效率。�罩极电机有功功率公式：P电机=1/T∫0Tu(t)i(t)dtN=1�离散化后的计算公式:P电机=1/N∑mumim效率提高（效率提高（系统信号图）�控制信号流图如下图风机功率需求风机驱动电路风机输出功率有功功率计算电压电流取样�根据当前比例阀的开度对应风机有功功率的需求，MCU对风机的工作电压及电流进

8、行取样，算出风机当前实际工作的有功功率，此信号作为反馈信号构成闭环的PID控制，达到风机恒有功功率控制目的。效率提高（控制系统的结构图）交流电源电压过零检测风机驱动电路+5V电源驱动电路水泵MCU电压电流检测电压电流检测效率提高（风机调速控制）�风机恒有功功率控制：由电压过零检测、风机电压、电流检测、风机驱动电路组成。通过对交流电