本論文以低溫熱泵乾燥系統為研究對象，將脈波寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)技術應用在低溫熱泵系統控制上，用以調節電子膨脹閥開啟與關閉時間，使電磁閥形成間歇性導通，完成對冷媒量之類比控制，並利用蒸發器出入口的溫度差 (Te)與蒸發器出口端之壓力(Pe)去調控系統過熱度，本研究同時進行蒸發器出口壓力之前饋控制與蒸發溫度之回授控制，因此提高了熱泵乾燥溫度的穩定性以及精確度，本論文並以ADAMView圖控軟體完成整體系統監視與控制，以達到智慧化乾燥的目的。

In this paper, low-temperature heat pump system is chosen as this research object, Pulse width modulation (PWM) technique is applied to control this heat pump drying system. Regulating the opening and closing time of electronic expansion valves and control the conduction intermittently, the refrigerant analogy control can be achieved. The evaporator outlet and inlet temperature difference(Te) and the system evaporator outlet pressure (Pe) is used to control superheat of this heat pump system, due to the evaporator outlet pressure feed forward control and evaporative temperature feedback control thus improve the heat pump drying temperature stability and accuracy, In this paper , the software of ADAMView is adopted to complete the overall system monitoring and control. It can achieve the purpose of intelligent drying process.

摘要 i
ABSTRACT ii
目 錄 iii
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章緒論 1
1-1研究動機與背景說明 1
1-2文獻回顧 2
1-2-1應用研究方面 2
1-2-2節能研究方面 3
1-2-3 PID控制研究方面 3
1-2-4控制方案和演算法改進研究方面 4
第二章熱泵乾燥系統原理 5
2-1利用冷凍循環完成熱泵供熱原理 5
2-2熱泵乾燥的原理 6
2-2-1乾燥方法的種類 7
2-3反卡諾循環(Reverse Carnot Cycle) 8
2-4莫里爾線圖(Mollier Chart diagram) 9
2-5 PID控制器理論分析 11
2-5-1比例控制(Proportion control,P) 11
2-5-2積分控制(Integral control,I) 12
2-5-3微分控制(Derivative control,D) 13
2-6 Ziegler-Nichols頻率響應法 16
2-7 Smith預估器控制 17
2-8前饋控制 20
2-9反饋控制 21
2-10 PWM控制原理 22
第三章實驗設備 24
3-1低溫熱泵乾燥機系統設備 24
3-1-1 往復式壓縮機 24
3-1-2 冷凝器 25
3-1-3 氣冷式蒸發器 26
3-1-4 電子膨脹閥 27
3-1-5 電子膨脹閥驅動器 28
3-1-6 乾燥機本體 29
3-2其他附屬元件 30
3-2-1 PID控制器 30
3-2-2 溫度感測器PT-100 31
3-2-3 壓力傳送器 31
3-2-4 電磁閥 32
3-2-5 乾燥過濾器 33
3-2-6 液器分離器 33
3-2-7 視窗 34
3-2-8 SSR固態繼電器 34
3-2-9積熱電驛 35
3-2-10溼度計 35
3-2-11 PWM IC 36
3-2-12 uA741 37
3-2-13 ADAM−4561 38
3-2-14 ADAM−4017+ 39
3-2-15 ADAM-4055 40
3-2-16ADAM-4024 41
3-2-17 R134a冷媒 42
第四章系統辨識與PID控制原理 43
4-1 系統辨識原理 43
4-1-1系統特性圖 43
4-3-2系統辨識步驟過程 44
4-3-3實驗設備系統辨識過程 45
第五章低溫乾燥機實驗方法及設計電路 50
5-1系統架構 50
5-2低溫熱泵乾燥機空氣循環設計系統 54
第六章結果與討論 55
6-1 Ziegler-Nichols控制策略在各百分比壓力下控制結果 55
6-1-1不同蒸發壓力下Ziegler-Nichols控制策略性能比較 55
6-1-2 Ziegler-Nichols控制策略在各百分比壓力下控制濕度結果 56
6-1-3不同蒸發壓力下Smith控制策略性能比較 57
6-1-4 Smith控制策略在各百分比壓力下控制濕度結果 57
6-1-5 6%壓力Z-N、Smith與V800性能比較 58
6-1-6 8%壓力Z-N、Smith與V800性能比較 59
6-1-7 10%壓力Z-N、Smith與V800性能比較 59
6-1-8 12%壓力Z-N、Smith與V800性能比較 60
第七章結論 61
第八章參考文獻 62
附錄A 乾燥機運用於實體乾燥 63

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