基于单片机的斯特林制冷机变频控制研究

发布时间：2024-12-01 08:04

　　 针对采用工频控制的曲柄连杆传动斯特林制冷机在冷端温度控制和节能方面的问题,提出了基于单片机的斯特林制冷机变频控制方案。基于曲柄连杆斯特林制冷机的结构和变频控制原理,提出了分段速变频控制和PID变频控制策略;以MC9S12DG256单片机为核心控制硬件,应用MM420变频器控制电动机,采用组态王软件设计上位机软件。实际应用结果表明,两种控制策略不仅能够实现制冷机冷端温度的稳定控制,且控制精度较高,节能效果显著,节能率分别为31.6%和37.6%。

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【部分图文】：

图1 曲柄连杆型斯特林制冷机组成示意图

综合上述式(2)、(3)和(4)可知,可以通过控制电动机的运行频率来调整斯特林制冷机的活塞组件运行速度,进而调整冷端温度的变化量。当制冷机冷端温度达到设定值时,控制电动机运行频率,降低活塞组件运动的速度,能够维持冷端温度不变,避免冷端出现温度反复波动,影响制冷温度恒定。此外,电动....

图2 单片机控制系统结构图

硬件设计以MC9S12DG256[5]单片机为核心,完成制冷机的数据采集、信号控制、逻辑算法运算以及通信功能。本单片机外围电路简单、数据处理能力高达25MHz,内置通信模块采用工业级设计,抗干扰能力强,非常适合用作逻辑控制运算以及通信功能系统的控制。控制系统结构如图2所示。温度....

图3 PID变频控制策略

与分段速变频控制相比,PID控制具有更好的稳定性和控制精度。单片机MC9S12DG256以当前的冷端温度作为反馈信号,将冷端温度的当前值与目标设定温度进行比较实现PID控制。如果冷端温度的当前值与目标设定温度的差值大于4℃时,则单片机控制变频器以50Hz频率驱动斯特林制冷机电动....

图4 分段速控制与PID控制冷端温度变化图

与采用工频(50Hz)曲柄连杆斯特林制冷机运行相比较,采用变频控制,单片机会根据制冷机冷端的温度实时改变驱动电动机转动频率,使制冷机的能耗降低同时提高冷端温度控制精度和稳定性,温度变化较为缓慢和光滑。在实际应用中,分段速变频控制策略与PID变频控制策略均体现了较好的电能节省率,....

本文编号：4013803