王海涛的经典论文。
王海涛、王早奇
(1.安徽建筑职业技术学院环境工程学院，安徽合肥230027；2.中国科学技术大学热能与能源工程系，安徽合肥230022)
摘要:在相同的压缩机频率、冷凝液温度和电子膨胀阀开度下，分析了PV/ T- SAH P系统的动态性能。
进行了实验和分析，比较了不同太阳辐照度和环境温度对PV/ T- SAH P系统性能的影响
介绍了太阳能热泵(PV/ T- SAH P)系统的稳定性原理，指出了PV/ T- SAH P系统需要解决的一些问题。
关键词:PV/ T- SAH P系统；最小过热；稳定性
中国图书馆分类号:TK519文献识别码:A文号:1003-5060(2008)07-1008-04。
在太阳能热泵系统中，蒸发器吸收的热能大部分来自太阳能，而太阳辐照度随季节和早晚时差而变化，压缩机的容量是额定的，所以文献[1]指出，在一定的其他条件下[1- 6]，集热器的容量与压缩机的容量是否匹配直接影响系统的工作性能。因为系统通常在非设计条件下运行，所以根据设计条件确定的收集器的面积经常与压缩机的容量不匹配。为此，提出了一种新型的光、热、电综合利用的直膨式太阳能热泵系统。该系统将光伏组件与热泵装置的蒸发器集成在一起，同时在系统设计中采用变频压缩机和电子膨胀阀(EXV)，通过改变压缩机的容量来解决变工况下的失配问题。但在实验中，系统是不稳定的，或者说是振荡的，即压缩机功率、制冷剂压力、温度等系统参数在一定工况下都是周期性振荡的。系统振荡不利于其经济性和安全性，因此保证稳定性是系统配置和控制的必要条件。
1实验装置和电子膨胀阀
PV/ T-SAHP太阳能热泵系统如图1所示。
如图2所示，该实验平台主要包括温度测量和压力测量。
量、功率测量、流量测量、辐照强度测量和风速测量。
数量等等。* * *除工质流量外，共有53个测点。
家里自带软件单独测量，其他测点都是数据采集。
仪器实时采集和记录。
(1)数据采集数据采集仪器Agilent34970A，
配备3个HP 34901A采集模块和*** 54个电压采集模块。
收集通道，6个电流收集通道，实验过程一般为30 s
收集一次数据。图1 PV/ T-SAHP太阳能热泵系统
(2)温度测量。使用01.2毫米铜-康铜热电
甚至；蒸发器入口，蒸发器出口，冷凝器入口，冷凝器
出口、储水箱、压缩机入口、压缩机出口和百叶窗盒
等* * * 20；里面有23个光伏蒸发器。
(3)压力测量。制冷压力专用传感器(Huba506，Sw eden)，0~ 30 @ 10。
2
KPa，精度？11 0%,
响应时间小于5 ms，负载频率小于50hz；数量4
a；位于蒸发器进口、蒸发器出口、冷凝器进口和
冷凝器出口用于观察压缩机、冷凝器、膨胀阀和
蒸发器进出口压力变化。
(4)日照辐射计。TBQ-2(锦州，阳光)日
1辐射表；安装位置与光伏蒸发器和工作台平行
基于热电效应原理，感应元件采用绕组电镀多联
点燃热电堆。
(5)功率传感器。WBP112S91和WBI022S
(四川微博)，数量上2个；分别测试压缩机的输入功率。
(交流)和光伏组件输出光伏电流(DC)。
系统采用浙江三花DFP( L) 11 6-12电子扩展。
膨胀阀，四相步进电机驱动，开阀脉冲32？20、全程
脉冲500，使用介质R22，阀门的开度由研发控制。
控制器控制。
2实验结果及分析
21 1实验条件
6月65438+10月65438+2006年4月，6月65438+2006年10月6日和
65438+2006年2月2日，在合肥地区(31b53。北纬，东。
117b15之后。)，PV/ T-SAHP系统也是如此
电子膨胀阀开度(开度脉冲400)，冷凝水相同
30 e时的性能测试。
测试过程中的瞬时气象参数和冷凝水温度如图所示。
3.如图4和图5所示。在测试过程中，阀门1、2、5、
阀6关闭，阀3、阀4、阀7和阀8打开，工作介质流动。
如图2所示。压缩机以恒定频率(50赫兹)运行，由公众控制* * *
电网供电。逆变器反转后，来自外部的PV电流输出
边界负载消耗。测试期间，水箱储存80公斤水，水冷板
换热器的水侧流速为01217 kg/s
2.2测试结果和分析
21 21 1测试结果描述
由于秋天早晨天气多云，为了更好
观察对比，先把水加热到3 d早上30 e，
然后保持冷凝水温度不变，从11: 21开始正式记录。
记录数据。
从图3和图4可以看出，3天中下午的太阳照射量
程度变化明显，容易比较。
从图6中，我们可以看到系统压缩机功率的变化。
在2006年6月5438日+10月65438日+4月的测试期间，平均环境温度较高。
(271 56 e)，在冷凝水温度不变的情况下，压缩机运行稳定。
10月6日测试时165438+平均环境温度(201 71 e)比值。
7号王海涛等:太阳能热泵系统的稳定性100910 10月14日平均环境温度下降6185° e，太阳。
辐照度与10+04相比变化不大，但压缩机的
测试期间电源波动。
65438年2月2日平均环境温度(81.85 E)高于前两次。
更低，此时压缩机的功率振荡更剧烈。
如图7所示，示出了在不同的太阳照射下的系统。
温度和环境温度下体系光电效率凝胶的变化。光电
环境温度越低，效率越高，环境温度越低。
当(65438+2006年2月2日，测试期间的平均环境温度。
71 4 e)，最高光电效率达到131 4%。
与普通光伏组件(12%)相比，光电转换效率提高。
明显改善，波动不大。
这主要是由于制冷剂蒸发对光伏组件的冷却作用。
使用高辐照度制造PV/ T-SAHP系统的光伏电池。
在这种情况下，它还可以保持在较低的工作温度，从而保证较低的工作温度。
光电转换效率高。图中的OPS显示了蒸发器的操作。
过热。
图7测试过程中光电效率的变化
21 ^ 2测试结果分析。2
当蒸发器的几何尺寸和热参数确定后，蒸发器将在
运行中有一条最小稳定信号线(简称最小稳定信号线)。
[ 8] 。米三顺向左行，热气腾腾
发电机属于不稳定区域；M SS线右侧为稳定工作区；
在MSS线上，它是临界值。图8显示了一个蒸发器。
不同静态过热度下的MSS线和膨胀阀特性线，当
当蒸发器负荷为Q时，制冷系统工作在a点。
临界稳定状态理论上是最佳稳定工作点。诸如
如果膨胀阀的静态过热度降低，工作点就会不稳定。
区，系统会产生振荡。
图8膨胀阀与蒸发器的匹配关系
上述现象很容易用MSS线理论来解释，当环境
当温度非常高时(65438年6月+65438年10月+2006年4月)，集热器/蒸发器
出口制冷剂过热度很高，此时系统工作在MSS线。
在的右侧，在一个稳定的工作空间中。当环境温度非常低时
(65438+2006年2月2日)，集热器/蒸发器出口制冷剂通过。
热量很小。此时，系统在MSS线的左侧工作。
在不稳定工作区，压缩机剧烈振荡。
PV/ T-SAHP系统振荡，影响系统的运行。
经济性和安全性都非常不利，因为系统缺乏稳定性
缺乏理论和定量研究，为了保证运行的稳定性，往往是片面的
有效增加蒸发器的操作过热度，从而降低蒸发器。
因为制冷剂在过热区域的放热系数小于。
65438+两相区最大放热系数的0/ 5
[ 8]
。适当减小蒸发器。
过热的运行，可以获得一定的节能效益，但不能。
1010合肥工业大学学报(自然科学版)第31卷盲目降低过热度，追求运行经济性，导致系统失效。
产生振荡。仅针对蒸发器和膨胀阀本身的动态特性
进行定量分析，找出系统的临界稳定区
线)和条件，找出影响系统稳定性的各种因素，对
这种数量关系可以保证系统的稳定性，而且最
充分利用蒸发器的有效传热面积，以获得最高
的经济。3该系统需要解决的问题
PV/ T-SAHP系统配有变频压缩机和电子设备。
膨胀阀的关键问题是保证系统的稳定性和可变容积。
系统在数量范围内的最优运行状态是目标，也是合理的
控制方案和控制算法。在系统的研发过程中
还有许多理论和实践问题有待解决。
31系统的静态和动态特性
了解被控对象的特性是为了寻求合理的控制。
方案和控制算法的基础。系统中每个组件的静态
并对其动态特性进行了理论分析和实验研究。
用模块化的方法得到了各部件的静态模型和动态模型。
然后根据各部件参数之间的关系，建立系统静态。
状态和动态模型。根据模拟计算和实验研究的结果
结果，分析了系统的静态和动态特性。
31 ^ 2系统的稳定性原理
因为系统有两台变频压缩机和电子膨胀阀。
流量调节装置，所以也存在系统稳定性的问题。
基于对上述系统的静态和动态研究，本文分析了
满足电子膨胀阀在系统稳定情况下的特性要求，
得到了系统的稳定区域。
31 3控制方案和控制算法
为了减小电子膨胀阀的流量调节对过热的响应
电子膨胀阀导致蒸发器出口端制冷剂滞后、过热
检测可以通过热敏电阻或压力信号来完成。使用2个热传感器
在电阻检测期间，一个测量蒸发温度，另一个测量蒸发。
出口温度；利用压力信号测量蒸发器出口端的压力
测量并通过物理程序转换成蒸发温度。
因为蒸发器中的压力比温度变化快，所以蒸发器中的压力比温度变化快。
该控制器能及时响应过热度的变化。
电子膨胀阀流量调节对过热的响应滞后
该问题也可以用前馈和反馈的复合调节方法来解决。
如果压缩机速度用作前馈信号，则可以根据速度变化进行调节。
省去了电子膨胀阀的供液，再结合反馈进行复合调节。
由于系统的非线性特性，有一种模糊算法。
设置优势。也可以考虑PID控制算法和模糊控制计算。
方法，充分发挥各种算法的优势，实现更好的控制。
控制效果。
4结论理论
(1)由变频压缩机和电子膨胀阀组成的PV/ TSA高压系统存在系统振荡问题。
(2)由变频压缩机和电子膨胀阀组成的PV/ TSA高压系统是最有前途的系统配置之一。
指出了太阳能热泵系统的发展方向。
需要对系统的静态和动态特性有深入的了解。
确定合理的控制方案和控制算法，保证系统的稳定性。
系统在定性和可变容量范围内的最优运行。
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