太阳能热泵复合热水系统控制策略优化研究

发布时间：2021-07-06 05:03

　　在现如今化石能源消耗殆尽的大环境下,太阳能作为一种清洁可再生能源,具有巨大的发展潜力和经济价值。太阳能热水系统从出现发展至今,已形成较完善的一套系统,但太阳能热水器的弊端也逐渐显现,太阳辐射强度的不稳定和不可控,导致太阳能热水器有时不能满足热水要求。于是出现了以电加热和空气泵辅助加热为主的太阳能辅助加热系统。太阳能热水器与空气泵的协调工作一直是多年以来所研究的重点,由于太阳能不稳定和不可控的特点,导致热泵开启时间不合理造成资源浪费,所以本文着重对复合热水系统的加热控制策略进行了研究。首先,针对太阳辐射强度不可控的热点,本文利用小波神经网络和BP神经网络的混合神经网络对太阳能集热面辐射强度进行预测,运用相关性分析确定了网络输入和输出层的神经元个数,对太阳逐时辐射序列进行小波三层分解,将分解得到的分量分别作为网络的输入,并将各分量的预测值进行叠加得到太阳逐时辐射强度的预测值。其次,建立常规控制策略下的仿真模型进行仿真,得到全年平均太阳能集热量、集热效率和COP（Coefficient of Performance）等性能参数。最后根据常规控制策略下的集热效率、COP等数据对系统集热效率和C... 

【文章来源】：浙江理工大学浙江省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１阳辐射量分布图??为了合理利用太阳能资源，我国应该大力发展太阳能技术

理??太阳能热泵复合热水系统分为太阳能集热子系统和空气源热泵加热子系统??两个部分，太阳能集热系统主要由平板型太阳能集热器、水箱和循环泵构成，空??气源热泵加热子系统主要由冷凝器、压缩机、蒸发器、膨胀阀和循环泵构成，太??阳能与热泵结合的结构形式多种多样，以并联式的系统优点最为显著１３４１。采用并??联式的系统结构运行适应性和稳定性都较高，两个子系统既能够单独运行也能够??联合运行，太阳能子系统以太阳辐射能为能源，热泵以空气中热量为能量来源，??两者协同工作加热生活用水，系统结构如图２．１所示。??／?｝?｜丄??平板集热器?／?／?／补水端?压缩机??／／?，?ｒ???ｎ?，??／／?「丄」丄］?；Ｉ?１?Ｚｉｌ?Ｌ??／?／?ｉ?／?Ｉ?Ｈ?ｉ??／?／?：?』人?．＼?Ｉ冷?蒸．：??＞?水箱?，，：?ｓ＇??＼?＼?＾??ｎ?｜???＜３＾??：???５??卜端??？??图２．１复合热水系统结构图??平板型太阳能集热器是一种将太阳能辐射能量转化为自身循环工质能量的??一种集热装置，其主要是由壳体、透明盖板、吸热板芯等组，并且它的结构简单、??１０??

浙江理工大学硕士学位论文?太阳能热泵复合热水系统控制策略优化研宂??输入层?隐层??输出层?????＾ｎＮ??图３．１?３层神经网络结构??其中输入层具有《个输入神经元，输入层每个神经元与下一层即隐含层神经??元之间都具有一个权值进行连接，以网络隐含层第一个神经元为例，其输入与输??出的关系可表示为式３．１。??ａ?１?＝ｆ?１?（Ｘ＾ｎｘ?ｗ；１?Ｘｊ＋ｂ?１?ｊ）?（３．１）??式中ｆｌｌ表７Ｆ隐含层第一个神经兀的输出，ｘ，＿?（／＝ｌ，２．．．ｎ）为输入向量，??叫／（／＝１，２，．．．》）为输入向量与隐含层第一个神经元之间的权值，６丨１为输入向量与??隐含层第一个神经元之间的阈值，ｆｌ为隐含层祌经元的传递函数。常见的传递函??数有ｌｏｇｓｉｇ函数、ｔａｎｓｉｇ函数等。丨ｏｇｓｉｇ函数表达式如式３．２。??ｌｏｇｓｉｇＣＯｎ?而＋卟）＝（３．２）??ｌｏｇｓｉｇ函数能够将输出限制在（０，１）的范围。??ｔａｎｓｉｇ函数表示如式３．３。??ｔａ—丨一（３－３）??ｔａｎｓｉｇ函数能够将输出限制在（－１，１）的范围。??ＢＰ神经网络结构图中，隐含层神经元个数为＃，其它隐含层的神经元的输??出与第一个神经元的输出类似，只是权值与阈值不同。如何确定隐含层神经元个??数是目前为止尚未取得良好解决的问题，但是前人设计网络时取得了一定的经验，??２０??


本文编号：3267583