基于分布式温度监测的大空间半导体制冷系统

针对装甲车辆驾驶舱温度调节的迫切需求,对基于半导体制冷的大空间温度调节装置进行试验研究。设计了大空间试验箱、半导体制冷系统和基于分布式传感器的温度监测系统。选择不同类型的制冷片,使其工作在不同电流工况和散热条件下,得到了制冷片两端的温差与箱体内平均温度随制冷片工作时间的变化。结果表明:温度监测系统能够实时采集显示半导体制冷片冷热端与箱体内温度的变化情况;制冷片和制冷片工作电流的选择要与制冷系统的散热强度相适应才能达到良好的制冷效果;适当增加制冷片冷端的散冷能力,有助于降低制冷片两端的温差,提高制冷效果。     

电子鼻温度控制系统的设计

针对目前电子鼻中温度控制系统存在的不足,提出了一种使用简便、控制速度快,且精度高的温控系统.系统利用半导体制冷片的快速制热和制冷功能,通过控制制冷片两端的电流方向,同时使用PID控制算法和环境温度补偿方法,实现气室温度控制.通过实验,进一步验证了温度对湿度和传感器的影响.实验结果表明:系统能够达到的控温精度为±0.3℃...     

半导体制冷器的模型辨识与温度控制

讨论了一种半导体制冷器温度控制系统的建模与控制方法。利用传热学理论和模型辨识方法得到了该制冷器的线性化模型,该模型的参数随工作点的变化而明显变化。基于该模型,设计了一种抗积分饱和的PI控制器,并利用数据采集卡及LabVIEW编程予以实现。实验结果表明,在不同的工作条件下,该控制系统的冷块控温效果均很好,阶跃响应的静态误差及热扰动作用下的温度波动均小于0.07 ℃,能够实现高精度的温度控制。     

基于半导体制冷片的超速离心机温度控制模块设计

设计了超速离心机的温度控制模块,采用了模糊PID算法,通过PID参数的自动整定,对半导体制冷片的电压进行调整,从而控制半导体制冷片的制冷或制热效率,能对超速离心机离心室内的温度进行精确并且快速的控制.在MATLAB的simulink环境下进行仿真后分析可知,模糊PID算法兼具常规PID算法和模糊控制的优点,能够有效提高...     

基于半导体制冷器件的小型温度控制系统

本文介绍了基于半导体制冷器件的小型温度控制系统的设计思想以及实现方法。重点研究了半导体制冷器件的基本原理、系统构成、以及PID控制方法的单片机（SCM）实现。系统经实际测试,温度可在-2．5℃到60℃范围内设定,设定精度0．1℃,超调量不超过2℃,稳定后最大波动0．5℃以下。采用此方法设计的小型温度控制系统摒弃了传统使用压缩机的制冷技术而采用半导体制冷器件,因而具有控制灵活,控制精度高的优点,并显著降低了成本。能够满足生物、医学以及一些工业领域对小型恒温箱的要求,具有一定的推广应用价值和市场前景。     

小型温控系统的研究

本文介绍了基于ADuC841单片机和半导体加热制冷片的小型温度控制系统设计.本设计采用半导体加热制冷片作为温度控制的执行部件,温度传感器DS18B20进行温度检测并提供反馈信号,在控制器单片机上实现增量式PID控制算法.本设计的应用为实现快速、精确的小型温度控制系统提供了一种体积小、功耗低、经济有效的解决方案.     

基于PID算法的大功率泵浦激光器温控系统设计

设计了一种基于数字PID算法的大功率泵浦激光器温度控制系统,该系统采用ARM2210作为处理器,高精度NTC（负温度系数热敏电阻）和TEC（半导体制冷器）分别作为温度传感器和温控执行元件,并对传统的PID算法和参数进行改进和整定、修正,驱动芯片选用MAX1968,在节省大量电路设计的同时大大提高了温度控制精度和抗干扰能力。实验结果表明：该系统在0～40℃温度范圆内的控温稳定性优于±0．05℃,能够有效抑制LD波长的漂移。     

用于微流控PCR的TEC温控系统结构优化设计

为了实现微流控聚合酶链式反应(PCR)的快速升降温,设计了一种基于半导体制冷片(TEC)的温度控制系统.通过对控温对象微流控PCR芯片的热分析,确定了TEC的参数,并且研究了TEC效率与散热性能之间的关系.在此基础上,设计了一种热管鳍片式高性能散热器,对其传热机理、传热路线及热阻进行了深入分析,建立了有限元模型,并对该热管散热器进行了实验测试.实验结果表明:该温控系统的平均升降温速率达到7.48℃/s,为实现微流控PCR系统的快速精确升降温控制奠定了良好基础.     

小型电冰箱(制冷器)的设计

在办公室，家庭和卫生系统中，经常要用体积小、功耗低、便于携带的冷藏设备或制冷设备。本文就是针对这些特殊要求提出，实现小型制冷器的设计，所设计的小型制冷器具有体积小，重量轻，无机械转动等独特的优点。本系统由温度传感器感受制冷器内温度，并把温度的变化传递给中央控制芯片单片机AT89C52，由芯片控制制冷系统使冰箱内温度达到显示屏上的设定值，使用者只需根据需要利用小按键设定不同的温度即可，达到预定的制冷效果。     

基于单片机和半导体制冷效应的高效聚能系统

反向利用半导体制冷片的功能,以生活废热水热能回收为例设计了一套模拟实验装置,其主体结构包括废热水箱和纯净水箱,在两水箱中间放置5片制冷片,其中制冷片的冷端接触进水箱,热端接触出水箱,采用ATmega16L单片机控制,通过设定水温,使纯净水和废热水达到预设温度后排放,实现能量聚集与转换的功能。     

基于最优控制策略的逆变器散热结构优化

为了提高电动汽车用永磁同步电机逆变器IGBT模块的可靠性,文章从热损耗和散热两方面对逆变器可靠性进行研究。首先通过对比分析永磁同步电机在同一工况下d轴电枢电流为零(id=0)和最大转矩电流比(MTPA)两种控制方式下逆变器中IGBT模块的损耗,发现MTPA控制策略优于id=0控制策略;接着,基于MTPA控制策略,设计了一种热管和风冷相结合的散热结构,相较原风冷散热结构,采用新型散热方式可使芯片最高工作温度降低8.49℃;最后,采用最优拉丁超立方抽样构建响应面代理模型(RSM),并采用多岛遗传算法(MIGA)对代理模型进行优化处理。经仿真验证,优化处理后的“热管+风冷”散热结构使得芯片最高温度又降低了15.12℃,有效提升了IGBT模块的热可靠性。     

STM32帕尔贴加热器软件的模块化设计

为解决市面上医用加热器成本较高、智能化程度较低、安全性较低的问题,本文设计一种基于STM32微控器的帕尔贴加热器.使用较为常见的帕尔贴热电半导体制冷器件和STM32微控器,针对帕尔贴加热和制冷双功能特性,搭建两路以4个场效应管为基础元器件的H桥电路作为驱动电路,实现智能化温度控制以及按键控制多功能并显示,体现了人性化设计.另外,对系统各个模块进行模块化编程,使用μC/OS-II和PID优化控制算法,不仅实现脱机工作,而且很大程度上提高了系统的稳定性、精确性和实用性.     

Cooling Load Density Optimization of an Irreversible Simple Brayton Refrigerator

The performance optimization of an irreversible simple Brayton refrigerator coupled to constant-temperature heat reservoirs is carried out by taking the cooling load density, i.e., the ratio of cooling load to the maximum specific volume in the cycle, as the optimization objective using finite-time thermodynamics (FTT) or entropy generation minimization (EGM) in this paper. The analytical formulae about the relations between cooling load density and pressure ratio, as well as between coefficient of performance (COP) and pressure ratio are derived with the heat resistance losses in the hot- and cold-side heat exchangers, and the irreversible compression and expansion losses in the compressor and expander. The influences of the effectiveness of the heat exchangers, the temperature ratio of the reservoirs, and the efficiencies of the compressor and expander on the cooling load density versus COP are provided by numerical examples. The cooling load density optimization is performed by searching the optimum pressure ratio of the compressor, and searching the optimum distribution of heat conductance of the hot- and cold-side heat exchangers for the fixed total heat exchanger inventory. The influences of some design parameters, including the effectiveness of the heat exchangers between the working fluid and heat reservoirs, the efficiencies of compressor and expander, the temperature ratio of heat reservoirs, on the maximum cooling load density, the optimum heat conductance distribution and the optimum pressure ratio are provided by numerical examples. The refrigeration plant design with optimization leads to a smaller size including the compressor, expander, and the hot- and cold-side heat exchangers.     

基于GT-SUITE与Simulink的车辆驱动冷却系统联合仿真分析

为降低纯电动汽车的能耗、提高电池的续航里程,联合GT SUITE与Simulink搭建整车驱动冷却系统和动力系统模型,对某纯电动汽车的热平衡性能进行分析。在所考察工况及电子水泵最大转速条件下,冷却回路最高水温远低于系统设计的温度限值,存在优化空间。通过过程优化,寻找合适的电子水泵转速,在满足系统设计要求的同时,最大限度地减少能耗,为热管理系统控制策略的制定提供参考。     

车载冰箱变频控制器的开发

根据车载冰箱的功能需求,以德州仪器公司的TMS320F28035芯片为主控制芯片,设计一款能根据用户的指令及冰箱的温度控制无刷直流电机变频调速的控制器;此控制器由3个模块组成:一是开关电源模块,采用boost升压电路,将12/24V的汽车电源电压升至40V供给电机驱动模块;二是电机驱动模块,通过反电动势法检测无刷直流电机的位置,控制电机启停及变频调速;三是通信模块,采用抗干扰能力强的485通信方式实现控制器与上位机的通信;实验结果表明,控制器的可靠性高,制冷能力强,最低温度可低于-19°C,比普通车载冰箱更节能,满足了使用的要求。     

蛇管与夹套冷却CSTR温度双重控制

连续搅拌釜式化学反应器(CSTR)是重要的化工设备。对蛇管与夹套双冷却CSTR单回路温度控制方案只利用一种操纵变量,无法兼顾动态性能与静态性能的不足进行了深入分析后,提出了CSTR温度双重控制系统方案。通过双重系统的协调控制,在温度出现偏差时由蛇管冷却器快速消除温度偏差,使温度迅速返回设定值;然后由冷却效率高的夹套冷却器逐步取代蛇管冷却器所承担的冷却负荷变化——即在动态过程,由动态性能好的操作变量(蛇管冷却器)进行控制,过渡过程短,动态偏差小;在平稳生产过程,CSTR冷却负荷主要由静态性能好的操作变量(夹套冷却器)承担,冷却效率高,冷却水用量少。CSTR温度双重控制充分发挥了CSTR蛇管与夹套冷却器各自的优势,使CSTR温度控制的动态性能与静态性能都达到较为理想水平。最后,通过半实物仿真实验验证了CSTR温度双重控制在动态性能和节能降耗二方面的优越性。该双重控制方案可应用于具有类似结构特征的其他生产系统。     

煤层气精准排采监控系统

针对现有煤层气排采系统存在控制精度低、劳动强度大、不能按照排采规律进行作业、生产成本高等问题,设计了一套煤层气精准排采监控系统。该系统选用STM32F107Connectivity互接系列单片机作为控制中心,利用现场采集单元实时采集井底流压、温度、套压值、频率等信号,并通过RS485通信接口、4~20mA模拟量接口将信号传输至控制中心。通过比较井底流压实测值与给定值后得到偏差信号,根据偏差信号,控制中心通过排采控制算法实时控制变频器输出频率,进而调节排采设备的运转速度,实现井底流压的自动闭环控制。采用4G无线传输模块将控制调节命令发送至排采控制单元,实现排采过程的实时监测与控制。现场测试结果表明:该系统能够按照实时排采制度执行作业,井底流压调节准确,平均误差在0.5%以内,达到了煤层气井精准排采的要求。     

柴油发电机组输出特性现场检定装置的设计与实现

针对原有柴油发电机组的专用控制器功能单一、结构复杂、测量精度低等问题,设计了一款柴油发电机输出特性现场检定装置系统;采用以STM32高性能处理器为核心的硬件平台,基于总线控制的模块化设计,其中包括基于485总线控制交流电子负载模块、电能质量分析模块以及温度采集模块;最后编写具有框架式的上位机显控界面,完成实时的数据显示、存储、记录,以及交流电子负载的控制;实验结果表明:柴油发电机组输出特性现场检定装置系统能够为被测柴油发电机组提供交流电子负载,实时测量柴油发电机组的输出电压、电流、功率、频率等信息,能够与检定技术人员进行实时信息交互,检验柴油发电机组的输出特性是否满足技术指标要求。     

基于TEC和PID的恒温控制系统

量热法可用于表征放射性核素衰变热功率;基于热平衡模式的量热系统,测量过程对测试环境波动较为敏感,测量精度受环境温度影响较大,因而对环境温度稳定性要求较高;为向量热系统提供稳定的恒温测试环境,基于LabWindows/CVI虚拟仪器开发平台,以半导体制冷器(TEC)为制冷元件、Pt100型铂电阻温度传感器为测温元件、高精度数字源表作为电源、高精度数字多功能表为温度测量仪表,基于网络通讯,采用比例-积分-微分(PID)控制策略,设计开发了量热计恒温控制系统;开发完成的系统软件可实现仪表通讯、数据采集与显示、恒温控制、数据分析与存储功能;以量热系统恒温层结构材料铝锭为对象进行了恒温效果测试,测试时长48 h,远高于量热系统单位测量周期;结果显示,该恒温系统可获得±0.2℃的控温精度,满足量热测试对系统环境温度稳定性的要求。     

水泥篦冷机出口熟料温度自适应辨识模型

为了优化控制系统,建立篦冷机温度熟料出口的识别模型,利用篦冷机内熟料换热机理,找出熟料冷却过程的关键影响因素;利用回声状态网络辨识篦冷机运行数据,基于递归最小二乘法推导网络的在线学习算法,实现权值自适应调整,从而建立了篦冷机出口熟料温度的自适应辨识模型.仿真实验可知,在系统发生变化时构建的模型能够自适应调整网络输出权值矩阵,使模型快速收敛.与其他离线方法相比,提出的熟料出口温度的自适应模型更加持久有效,可以作为辨识模型指导篦冷机的控制.