Model Based Nonlinear Control of Refrigeration Systems
Authors
Høgh, Gustav ; Nielsen, Rasmus
Term
10. term
Publication year
2008
Pages
115
Abstract
Køleanlæg styres normalt med en termostatisk ekspansionsventil. Denne afhandling præsenterer en ny styringsstrategi: Kompressoren regulerer overhedningen (hvor mange grader kølemiddeldampen er over sin kogepunktstemperatur), og en elektronisk ekspansionsventil styrer kølekapaciteten. Anlægget er modelleret for at muliggøre modelbaseret tilbagekobling og forudkobling, hvilket giver mere præcis kontrol af overhedningsniveauet. Effektiviteten analyseres for at finde det optimale setpunkt for overhedning, der minimerer energiforbruget ved en given kølekapacitet. Den optimale overhedning er cirka 12°C. Ved lavere overhedning falder effektiviteten på grund af sprøjt af kølemiddel. Der præsenteres en autonom metode til at finde den optimale overhedning, og der udvikles flere regulatorer baseret på både lineær og ikke-lineær styringsteori. Alle regulatorer stabiliserer og kontrollerer anlægget over et bredt spektrum af arbejdspunkter. Afhandlingen viser, at den nye strategi kan styre køleanlæg og holde korrekt overhedning under varierende forhold.
Refrigeration systems are usually controlled by a thermostatic expansion valve. This thesis presents a new control strategy: the compressor regulates superheat (how many degrees the refrigerant vapor is above its boiling point), and an electronic expansion valve sets the cooling capacity. The system is modeled to enable model-based feedback and feedforward control, which improves how precisely the superheat level is maintained. Efficiency is analyzed to identify the superheat setpoint that minimizes energy use for a given cooling capacity. The optimal superheat is approximately 12°C. At lower superheat, efficiency decreases due to refrigerant spray. An autonomous method to detect the optimal superheat is presented, and several controllers are developed using both linear and nonlinear control theory. All controllers stabilize and control the system across a wide range of operating points. The thesis shows that the new strategy can control refrigeration systems and maintain correct superheat under varying conditions.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents