CN115733402A - 热泵调温控制方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵调温控制方法以及装置。其中，该方法包括：获取目标建筑在第一采样时刻的实际室内温度，以及与实际室内温度对应的预设室内温度；基于预设室内温度与实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压；基于第一三相电压，采用预先构建的热泵工作模型和建筑传热模型，确定目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度；根据第一室内温度与预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到热泵电机在第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压。本发明解决了相关技术中的热泵调温控制方法无法对建筑温度变化做出及时的反应，造成的调温控制不及时、调控精度低的技术问题。

Description

热泵调温控制方法以及装置

技术领域

本发明涉及微网能源控制技术领域，具体而言，涉及一种热泵调温控制方法以及装置。

背景技术

“光储直柔”是指通过光伏等可再生能源发电、储能、直流配电和柔性用能来构建适应碳中和目标需求的新型建筑配电***(或称建筑能源***)，能充分利用建筑自身的光伏能源与热惯量储能，是实现双碳目标的重要途径。***主要依靠热泵制冷或制热作为建筑内部温度调节方式，热泵调温过程中温度变化控制是该***的重中之重。由于建筑内部温度变化受多方面因素影响，如建筑墙体与窗体的传热效应、人体与家用电器的自发热、热泵工作制热或制冷等，导致建筑温度变化多变，相关技术中的热泵调温控制方法无法对建筑温度变化做出及时的反应，导致热泵调温控制不及时、调控精度低等问题。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种热泵调温控制方法以及装置，以至少解决相关技术中的热泵调温控制方法无法对建筑温度变化做出及时的反应，造成的调温控制不及时、调控精度低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种热泵调温控制方法，包括：获取目标建筑在第一采样时刻的实际室内温度，以及与上述实际室内温度对应的预设室内温度，其中，上述实际室内温度是通过设置于上述目标建筑中的温度传感器采集到的；基于上述预设室内温度与上述实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压，其中，上述第一三相电压为用于控制热泵电机运行的三相电压；基于上述第一三相电压，采用预先构建的上述热泵电机对应的热泵工作模型，以及上述目标建筑对应的建筑传热模型，确定上述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，其中，上述第二采样时刻为上述第一采样时刻的下一采样周期的对应时刻；根据上述第一室内温度与上述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到上述热泵电机在上述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种热泵调温控制装置，包括：第一获取模块，用于获取目标建筑在第一采样时刻的实际室内温度，以及与上述实际室内温度对应的预设室内温度，其中，上述实际室内温度是通过设置于上述目标建筑中的温度传感器采集到的；第二获取模块，用于基于上述预设室内温度与上述实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压，其中，上述第一三相电压为用于控制热泵电机运行的三相电压；第一确定模块，用于基于上述第一三相电压，采用预先构建的上述热泵电机对应的热泵工作模型，以及上述目标建筑对应的建筑传热模型，确定上述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，其中，上述第二采样时刻为上述第一采样时刻的下一采样周期的对应时刻；第三获取模块，用于根据上述第一室内温度与上述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到上述热泵电机在上述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，其特征在于，上述非易失性存储介质存储有多条指令，上述指令适于由处理器加载并执行任意一项上述的热泵调温控制方法。

在本发明实施例中，通过获取目标建筑在第一采样时刻的实际室内温度，以及与上述实际室内温度对应的预设室内温度，其中，上述实际室内温度是通过设置于上述目标建筑中的温度传感器采集到的；基于上述预设室内温度与上述实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压，其中，上述第一三相电压为用于控制热泵电机运行的三相电压；基于上述第一三相电压，采用预先构建的上述热泵电机对应的热泵工作模型，以及上述目标建筑对应的建筑传热模型，确定上述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，其中，上述第二采样时刻为上述第一采样时刻的下一采样周期的对应时刻；根据上述第一室内温度与上述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到上述热泵电机在上述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压，达到了通过对建筑内温度进行闭环控制，使得热泵电机对建筑温度变化做出及时反应，及时进行室内温度调控的目的，从而实现了提升热泵调温控制效率和控制精度的技术效果，进而解决了相关技术中的热泵调温控制方法无法对建筑温度变化做出及时的反应，造成的调温控制不及时、调控精度低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种热泵调温控制方法的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的预设温度曲线对比示意图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的热泵调温控制流程示意图；

图4是根据本发明实施例的一种热泵调温控制装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，提供了一种热泵调温控制的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的热泵调温控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，获取目标建筑在第一采样时刻的实际室内温度，以及与上述实际室内温度对应的预设室内温度。

可选的，上述第一采样时刻为初始采样时刻，上述实际室内温度是通过设置于上述目标建筑中的温度传感器采集到的。

在一种可选的实施例中，上述预设室内温度是基于预设温度曲线确定的，上述预设温度曲线用于指示采样时刻与上述预设室内温度之间的关系，上述预设温度曲线的斜率呈现上升后下降的趋势。

通过以上方式，通过温度传感器获取目标建筑在初始采样时刻的实际室内温度，基于预设温度传感曲线确定与初始采样时刻对应的预设采样温度，根据上述预设采样温度与上述实际室内温度之间的第一温度差值对室内温度进行闭环控制，以提升目标建筑内温度变化控制的及时性。

需要说明的是，图2是根据本发明实施例的一种可选的预设温度曲线对比示意图，如图2中虚线所对应的常规设定温度所示，常规设定温度在温度开始调节时刻给定温度信号就突增，导致实际温度值无法跟踪给定温度，热泵负荷以最大允许功率工作，导致工作电流过高使母线电压损失严重、影响其他负荷甚至自身正常工作等不良后果；本发明实施例通过上述预设温度曲线进行温度轨迹规划，即对预设室内进行重新规划，使其预设室内温度为一条上升平滑曲线。如图2中实线所对应的温度轨迹规划即对应于本发明实施例中的预设温度曲线，在温度调节初始阶段，室内外温差较小，建筑门窗散热导致的热量损失较小，热泵负荷不大，此时温度增长速率可以略快使温度加快上升；温度过渡过程快结束时，此时室内外温差较大，建筑门窗散热导致的热量损失较为严重，因此使温度缓慢上升，以降低热泵负荷。通过设置上述预设温度曲线对不同采样时刻的预设室内温度进行重新规划，使得热泵电机负荷在正常工作基础上满足温度调控过程的快速性，实现对温度变化精准调控，具有较高的实用价值。

步骤S104，基于上述预设室内温度与上述实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压，其中，上述第一三相电压为用于控制热泵电机运行的三相电压。

在一种可选的实施例中，上述基于上述预设室内温度与上述实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压，其中，上述第一三相电压为用于控制热泵电机运行的三相电压，包括：基于上述第一温度差值，采用第一比例积分控制器进行第三闭环调控，得到第一输出转速；基于上述第一输出转速，采用第二比例积分控制器对上述热泵电机在上述第一采样时刻的第一实际输出转速进行第四闭环调控，得到第一输出电流；基于上述第一输出电流，采用第三比例积分控制器对上述热泵电机在上述第一采样时刻的第一实际输出电流进行第五闭环调控，得到第一输出电压；基于上述第一输出电压，采用空间矢量脉宽调制逆变器，得到上述第一三相电压。

可选的，上述第一比例积分控制器为温度环PI控制器，上述第二比例积分控制器为速度环PI控制器，上述第三比例积分控制器为电流环PI控制器。

可以理解，上述第一三相电压为第一采样时刻对应的三相电压，上述第一三相电压是依次通过温度闭环控制、速度闭环控制以及电流闭环控制获取到的。具体实现步骤为：上述温度环PI控制器以上述预设室内温度与上述实际室内温度之间的第一温度差值作为输入进行温度闭环控制，通过温度环PI控制器输出电角速度

(即第一输出转速)作为速度环PI控制器的输入；基于第一输出转速与热泵电机在第一采样时刻对应的第一实际输出转速，采用速度环PI控制器进行速度闭环调控，通过速度环PI控制器输出的第一输出电流作为电流环PI控制器的输入；基于第一实际输出电流和第一输出电流，采用电流环PI控制器进行电流闭环调控，电流环PI控制器输出的第一输出电压作为空间矢量脉宽调制逆变器(即SVPWM逆变器)的输入，具体原理为：PWM脉宽调制信号基于上述第一输出电压生成对应的脉宽调制信号(即PWM信号)，将获取到的PWM信号输出给逆变器，由逆变器输出用于为热泵电机进行供电的第一三相电压。

通过以上方式，以温度作为闭环控制的起点，设计温度环对温度变化进行控制，输入为预设室内温度，由人工决定，反馈值为目标建筑内部温度传感器检测的实时温度值，温度环通过比例积分(Proportional Intergral comtroller，PI)调节器进行控制，其目标是输入值与反馈值之差为0，即实时温度等于预设室内温度。

步骤S106，基于上述第一三相电压，采用预先构建的上述热泵电机对应的热泵工作模型，以及上述目标建筑对应的建筑传热模型，确定上述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，其中，上述第二采样时刻晚于上述第一采样时刻。

可选的，上述第二采样时刻可以但不限于为上述第一采样时刻的下一采样周期的对应时刻。上述热泵工作模型用于指示上述热泵电机的第一定子电压、第一定子电流以及第一电机转速之间的关系，上述建筑传热模型用于指示目标建筑的制热功率与上述目标建筑在上述第二采样时刻的上述第一室内温度之前的关系。通过以上方式，根据目标建筑的实际情况以及热泵电机的工作特性构建相应的热泵工作模型和建筑传热模型，由此准确实现对目标建筑温度闭环调控。

在一种可选的实施例中，上述基于上述第一三相电压，采用预先构建的上述热泵电机对应的热泵工作模型，以及上述目标建筑对应的建筑传热模型，确定上述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，包括：基于上述第一三相电压，采用上述热泵工作模型，确定上述热泵电机在上述第二采样时刻的第一电机转速；基于上述第一电机转速，确定上述热泵电机在上述第一采样时刻的第一制热功率；基于上述第一制热功率，采用上述建筑传热模型，得到上述目标建筑在上述第二采样时刻的上述第一室内温度。

可以理解，上述热泵工作模型用于指示上述热泵电机的第一定子电压、第一定子电流以及第一电机转速之间的关系，根据上述第一三相电压和上述热泵工作模型，可以首先获取到热泵电机对应的第一定子电压，根据热泵电机的第一定子电压可以求得热泵电机对应的第一定子电流，在第一定子电流已知的情况下可以进一步求得热泵电机在第一采样时刻的第一电机转速T_l。根据第一电机转速T_l确定热泵电机在上述第一采样时刻的第一电磁转矩，根据第一电磁转矩确定热泵电机在上述第一采样时刻的上述第一制热功率，在第一制热功率已知的情况下，采用上述建筑传热模型即可推出目标建筑在上述第二采样时刻的上述第一室内温度。

在一种可选的实施例中，在上述热泵工作模型包括第一热泵工作模型和第二热泵工作模型的情况下，上述基于上述第一三相电压，采用上述热泵工作模型，确定上述热泵电机的第一电机转速，包括：基于上述第一三相电压，确定上述热泵电机在上述第一采样时刻的第一定子电压；基于上述第一定子电压，采用上述第一热泵工作模型，确定上述热泵电机的第一定子电流，其中，上述第一热泵工作模型用于指示上述第一定子电压与上述热泵电机的第一定子电流之间的关系；基于上述第一定子电流，采用上述第二热泵工作模型，确定上述热泵电机在上述第一采样时刻的上述第一电机转速，其中，上述第二热泵工作模型用于指示上述第一定子电流与上述第一电机转速之间的关系。

可以理解，永磁同步电机作为热泵压缩机的核心部件，因此，上述热泵电机可以但不限于为永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，PMSM)，可以但不限于以永磁同步电机对应的定子电压方程作为上述第一热泵工作模型，具体的模型表示为：

其中，R_S为上述热泵电机对应的定子相电阻；U_d、I_d、U_q、I_q分别为热泵电机在任一采样时刻(如第一采样时刻)对应的定子电压、第一定子电流的d-q轴分量；L_d、L_q分别为热泵电机d-q轴对应的电感分量；ω为热泵电机在任一采样时刻对应的电角速度；Ψ_f代表热泵电机对应的永磁体磁链。

可选的，上述第二热泵工作模型是基于热泵电机对应的电磁转矩方程、转子动力学方程以及负载转矩方程获取到的。其中，上述电磁转矩方程对应的模型表示为：

T_em＝1.5p_n[ψ_fi_q+(L_d-L_q)i_di_q]

其中，T_em为热泵电机在任一采样时刻对应的电磁转矩；P_n为热泵电机的电机极对数。

上述转子动力学方程对应的模型表示为：

其中，T_l为热泵电机在任一采样时刻对应的电机负载转矩；B为热泵电机对应的电机阻尼系数；J为热泵电机对应的电机转动惯量，ω_m热泵电机在任一采样时刻的机械角速度。

可以理解，对于风机、泵类负载，负载转矩与转速的平方成正比，因此上述负载转矩方程对应的模型表示可以为：

其中，K_m为常数；T_N为热泵电机的额定转矩；n_N为热泵电机的额定转速；n_m为热泵电机在任一采样时刻对应的电机转速(如第一采样时刻的第一电机转速)。

综合上述电磁转矩方程、上述转子动力学方程以及上述负载转矩方程分别对应的模型表示，可以得到上述第二热泵工作模型对应的模型表示如下：

可以理解，由于热泵电机在任一采样时刻对应的电机转速n_m与机械角速度ω_m之间存在一定的数量关系，因此，机械角速度ω_m与电机n_m之间的关系已知，并且第二热泵工作模型中的其他参数均已知的情况下，基于上述第二热泵工作模型，即可得到热泵电机任一采样时刻对应的电机转速(如第一采样时刻的第一电机转速)。

在一种可选的实施例中，上述基于上述第一电机转速，确定上述热泵电机在上述第一采样时刻的第一制热功率，包括：基于上述第一定子电流，确定上述热泵电机在上述第一采样时刻的第一电磁转矩；获取上述热泵电机对应的热转变效率；基于上述第一电磁转矩，上述热转变效率以及上述第一电机转速，确定上述热泵电机在上述第一采样时刻的上述第一制热功率。

需要说明的是，由于热泵电机输出功率并不能完全转化为制热量，因此引入热转变效率η_r，基于热泵电机对应的热转变效率η_r，热泵电机在第一采样时刻对应的第一电磁转矩T_em、第一电机转速n_m，通过如下方式得到上述第一制热功率

其中，P(t)表示热泵电机在第一采样时刻对应的第一电机输出功率。通过以上方式获取到的热泵电机在第一采样时刻的第一制热功率更加贴合实际。

在一种可选的实施例中，在上述基于上述第一三相电压，采用预先构建的上述热泵电机对应的热泵工作模型，以及上述目标建筑对应的建筑传热模型，确定上述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度之前，上述方法还包括：获取上述目标建筑在上述第一采样时刻的实际室外温度、上述实际室内温度；获取上述目标建筑的比热容、密度、体积、墙壁传热系数、墙壁面积、窗户传热系数、窗户面积；基于上述实际室外温度、上述实际室内温度、上述比热容、上述密度、上述体积、上述墙壁传热系数、上述墙壁面积、上述窗户传热系数以及上述窗户面积，构建上述建筑传热模型。

可选的，可以但不限于采用一阶等效热参数模型来模拟建筑温升过程，构建上述建筑传热模型。可以理解，热泵电机的制热功率出力、人体自发热或电器设备的工作散热及室内外温差导致的热传递。忽略人体自发热和电器设备的工作散热，热泵电机制造的热量除通过建筑墙壁与窗户温差散热外，其余用于室内温度提升，热平衡方程如下：

CρvT_e′(t)＝Q_Hp(t)-k_ws_w(T_e(t)-T_w(t))-k_is_i(T_e(t)-T_w(t))

式中，T_e(t)、T_e′(t)分别为采样时刻t目标建筑对应的室内温度及其对时间的一阶导数(如第一采样时刻对应的实际室内温度及其对时间的一阶导数)；C、ρ、V分别为目标建筑内的比热容、密度以及体积；k_w为墙壁传热系数，s_w为墙壁面积；k_i为窗户传热系数，s_i为窗户面积；T_e(t)、T_w(t)分别为采样时刻t的实际室内温度与实际室外温度(如第一采样时刻的实际室内温度和实际室外温度)。

此热平衡方程建立了任意采样时刻建筑内外热传递的数学关系，为贴合实际运用简化控制，将其离散化，形成差分方程作为上述建筑传热模型，对应的模型表示为：

其中，Δt为预设控制***采样时间间隔，例如任意两个采样周期之间的时间间隔，由***硬件决定，通常数值较小；T_e(t)为采样时刻t目标建筑对应的室内温度，T_e(t+Δt)为采样时刻(t+△t)目标建筑对应的室内温度，例如T_e(t)为第一采样时刻(初始采样时刻)对应的实际室内温度，T_e(t+Δt)为第二采样时刻对应的第一室内温度。

步骤S108，根据上述第一室内温度与上述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到上述热泵电机在上述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压。

在一种可选的实施例中，上述根据上述第一室内温度与上述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到上述热泵电机在上述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压，包括：根据上述第二温度差值，采用上述第一比例积分控制器进行第六闭环调控，得到第一输出转速；基于上述第一输出转速，采用上述第二比例积分控制器对上述热泵电机在上述第二采样时刻的第二实际输出转速进行第七闭环调控，得到第二输出电流；基于上述第二输出电流，采用上述第三比例积分控制器对上述热泵电机在上述第二采样时刻的第二实际输出电流进行第八闭环调控，得到第二输出电压；基于上述第二输出电压，采用上述空间矢量脉宽调制逆变器，得到上述调节后的第一三相电压。

通过以上方式，在基于第一采样时刻的实际室内温度与预设室内温度之间的第一温度差值，依次通过温度环PI调节器、速度环PI调节器以及电流环PI调节器进行闭环调节，获取到第一采样时刻的第一三相电压；基于第一三相电压，采用预先构建热泵工作模型及建筑传热模型确定目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度之后，以获取到的第一采样时刻对应的第一室内温度于预设室内温度之间的第二温度差值作为闭环控制的输入，依次通过温度环PI调节器、速度环PI调节器以及电流环PI调节器进行下一轮的闭环调节，进而获取到热泵电机在第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压。

在一种可选的实施例中，在上述根据上述第一室内温度与上述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到上述热泵电机在上述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压之后，上述方法还包括：基于上述调节后的第一三相电压，确定上述热泵电机在上述第二采样时刻对应的第二定子电压；基于上述第二定子电压，确定上述热泵电机在上述第二采样时刻对应的第二定子电流；基于上述第二定子电流，确定与上述热泵电机连接的母线在上述第二采样时刻对应的母线电流；获取上述母线对应的等效损耗电阻，以及对上述热泵电机进行供电的电源侧直流母线电压；基于上述母线电流、上述等效损耗电阻以及上述电源侧直流母线电压，确定上述第二采样时刻对应的热泵电机侧直流母线电压。

可以理解，外界温度变化或者温度调控过程中设定温度的改变通常会引起热泵电机输出功率变化，即输出电流变化，而由于线路阻抗的存在会产生压降，从而导致热泵电机侧直流母线电压出跌落情况，即热泵电机侧直流母线电压变化，对应的母线电压跌落方程的模型表示为：

U_bus＝U_dc+r_linei_dc

式中，U_dc为电源侧直流母线电压；r_line为输电过程中母线的等效损耗电阻；i_dc为母线电流；U_bus为热泵电机侧直流母线电压。基于上述母线电压跌落方程，即可求得上述第二采样时刻对应的热泵电机侧直流母线电压，进而直观得观测到当目标建筑内的温度变化后，对应的母线电压跌落情况，由此保证母线电压跌落不影响热泵负荷正常工作的情况下，使温度变化的过渡时间尽可能少。

通过上述步骤S102至步骤S108，可以达到通过对建筑内温度进行闭环控制，使得热泵电机对建筑温度变化做出及时反应，及时进行室内温度调控的目的，从而实现提升热泵调温控制效率和控制精度的技术效果，进而解决了相关技术中的热泵调温控制方法无法对建筑温度变化做出及时的反应，造成的调温控制不及时、调控精度低的技术问题。

基于上述实施例和可选实施例，本发明提出一种可选实施方式，图3是根据本发明实施例的一种可选的热泵调温控制流程示意图，如图3所示，该方法包括：

步骤S1：根据热泵电机实际性能，确定热泵电机的定子相电阻R_S、永磁体磁链Ψ_f、电机阻尼系数B、电机转动惯量J、额定转矩T_N、额定转速n_N等参数，通过预先构建的热泵电机对应的热泵工作模型，其中，上述热泵工作模型包括基于定子电压方程确定的第一热泵工作模型，以及热泵电机对应的电磁转矩方程、转子动力学方程以及负载转矩方程确定的第二热泵工作模型，如图3中热泵驱动电机部分所示。

步骤S2：根据目标建筑墙体与窗体的传热性能，以及热泵电机工作的热转化能力，确定热转变效率η_r、建筑墙壁传热系数k_w、墙壁面积s_w、建筑窗户传热系数k_i、窗户面积s_i等参数，通过构建目标建筑对应的建筑传热模型，如图3的热泵***楼宇端所示(楼宇端视为目标建筑端)。

步骤S3：通过微网***线路排布确定线路的等效损耗电阻大小，模拟热泵电机工作负荷变化引起的线路阻抗压降导致的母线电压波动，如图3的直流母线部分所示。

步骤S4：搭建温度环，具体模型如图3的温度环PI调节器所示，输入为预设室内与楼宇端(即目标建筑端)的温度传感器实时检测的实际室内温度，通过温度环PI调节器输出第一输出转速(电角速度

)即作为速度环PI调节器的输入；其中，温度环中的预设室内温度是基于预设温度曲线确定的，预设温度曲线用于指示采样时刻与预设室内温度之间的关系，预设温度曲线的斜率呈现上升后下降的趋势(如图2所示)。常规设定温度在温度开始调节时刻给定温度信号就突增，导致实际温度值无法跟踪给定温度，热泵负荷以最大允许功率工作，导致工作电流过高使母线电压损失严重、影响其他负荷甚至自身正常工作等不良后果；本发明实施例通过上述预设温度曲线进行温度轨迹规划，即对预设室内进行重新规划，使其预设室内温度为一条上升平滑曲线。如图2中实现所对应的温度轨迹规划即对应于本发明实施例中的预设温度曲线，在温度调节初始阶段，室内外温差较小，建筑门窗散热导致的热量损失较小，热泵负荷不大，此时温度增长速率可以略快使温度加快上升；温度过渡过程快结束时，此时室内外温差较大，建筑门窗散热导致的热量损失较为严重，因此使温度缓慢上升，以降低热泵负荷。

步骤S5：温度环后接常规电机控制的速度环与电流环，如图3所示，通过SVPWM输出PWM信号给逆变器，由逆变器输出给热泵电机三相电压，具体为：基于第一输出转速与热泵电机的第一实际输出转速，采用速度环PI控制器进行速度闭环调控，通过速度环PI控制器输出的第一输出电流作为电流环PI控制器的输入；基于第一实际输出电流和第一输出电流，采用电流环PI控制器进行电流闭环调控，电流环PI控制器输出的第一输出电压作为空间矢量脉宽调制逆变器(即SVPWM逆变器)的输入，PWM脉宽调制信号基于上述第一输出电压生成对应的脉宽调制信号(即PWM信号)，将获取到的PWM信号输出给逆变器，由逆变器输出用于为热泵电机进行供电的第一三相电压。至此完成整个温控***控制。

步骤S6：基于第一三相电压，采用预先构建热泵工作模型及建筑传热模型确定目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，以获取到的第一采样时刻对应的第一室内温度于预设室内温度之间的第二温度差值作为闭环控制的输入，重新执行步骤S4和步骤S5的操作，即依次通过温度环PI调节器、速度环PI调节器以及电流环PI调节器进行下一轮的闭环调节，进而获取到热泵电机在第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压。以实现对整个温控***的连续闭环调控。

本发明实施例至少可以实现如下技术效果：(1)通过设置预设温度曲线对不同采样时刻的预设室内温度进行重新规划，使得热泵电机负荷在正常工作基础上满足温度调控过程的快速性，实现对温度变化精准调控，具有较高的实用价值。(2)实现当目标建筑内的温度变化后，对母线电压跌落情况进行实时观测，由此保证母线电压跌落不影响热泵负荷正常工作的情况下，使温度变化的过渡时间尽可能少。(3)达到通过对建筑内温度进行闭环控制，使得热泵电机对建筑温度变化做出及时反应，及时进行室内温度调控的目的，从而实现提升热泵调温控制效率和控制精度的技术效果。

在本实施例中还提供了一种热泵调温控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”“装置”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述热泵调温控制方法的装置实施例，图4是根据本发明实施例的一种热泵调温控制装置的结构示意图，如图4所示，上述热泵调温控制装置，包括：第一获取模块400、第二获取模块402、第一确定模块404、第三获取模块406，其中：

上述第一获取模块400，用于获取目标建筑在第一采样时刻的实际室内温度，以及与上述实际室内温度对应的预设室内温度，其中，上述实际室内温度是通过设置于上述目标建筑中的温度传感器采集到的；

上述第二获取模块402，连接于上述第一获取模块400，用于基于上述预设室内温度与上述实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压，其中，上述第一三相电压为用于控制热泵电机运行的三相电压；

上述第一确定模块404，连接于上述第二获取模块402，用于基于上述第一三相电压，采用预先构建的上述热泵电机对应的热泵工作模型，以及上述目标建筑对应的建筑传热模型，确定上述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，其中，上述第二采样时刻晚于上述第一采样时刻；

上述第三获取模块406，连接于上述第一确定模块404，用于根据上述第一室内温度与上述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到上述热泵电机在上述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压。

在本发明实施例中，通过设置上述第一获取模块400，用于获取目标建筑在第一采样时刻的实际室内温度，以及与上述实际室内温度对应的预设室内温度，其中，上述实际室内温度是通过设置于上述目标建筑中的温度传感器采集到的；上述第二获取模块402，连接于上述第一获取模块400，用于基于上述预设室内温度与上述实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压，其中，上述第一三相电压为用于控制热泵电机运行的三相电压；上述第一确定模块404，连接于上述第二获取模块402，用于基于上述第一三相电压，采用预先构建的上述热泵电机对应的热泵工作模型，以及上述目标建筑对应的建筑传热模型，确定上述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，其中，上述第二采样时刻晚于上述第一采样时刻；上述第三获取模块406，连接于上述第一确定模块404，用于根据上述第一室内温度与上述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到上述热泵电机在上述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压，达到了通过对建筑内温度进行闭环控制，使得热泵电机对建筑温度变化做出及时反应，及时进行室内温度调控的目的，从而实现了提升热泵调温控制效率和控制精度的技术效果，进而解决了相关技术中的热泵调温控制方法无法对建筑温度变化做出及时的反应，造成的调温控制不及时、调控精度低的技术问题。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，例如，对于后者，可以通过以下方式实现：上述各个模块可以位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的方式位于不同的处理器中。

此处需要说明的是，上述第一获取模块400、第二获取模块402、第一确定模块404、第三获取模块406对应于实施例中的步骤S102至步骤S106，上述模块与对应的步骤所实现的实例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以运行在计算机终端中。

需要说明的是，本实施例的可选或优选实施方式可以参见实施例中的相关描述，此处不再赘述。

上述的热泵调温控制装置还可以包括处理器和存储器，上述第一获取模块400、第二获取模块402、第一确定模块404、第三获取模块406等均作为程序模块存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序模块来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序模块，上述内核可以设置一个或以上。存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

根据本申请实施例，还提供了一种非易失性存储介质的实施例。可选的，在本实施例中，上述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述非易失性存储介质所在设备执行上述任意一种热泵调温控制方法。

可选的，在本实施例中，上述非易失性存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于移动终端群中的任意一个移动终端中，上述非易失性存储介质包括存储的程序。

可选的，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行以下功能：获取目标建筑在第一采样时刻的实际室内温度，以及与上述实际室内温度对应的预设室内温度，其中，上述实际室内温度是通过设置于上述目标建筑中的温度传感器采集到的；基于上述预设室内温度与上述实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压，其中，上述第一三相电压为用于控制热泵电机运行的三相电压；基于上述第一三相电压，采用预先构建的上述热泵电机对应的热泵工作模型，以及上述目标建筑对应的建筑传热模型，确定上述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，其中，上述第二采样时刻晚于上述第一采样时刻；根据上述第一室内温度与上述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到上述热泵电机在上述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压。

根据本申请实施例，还提供了一种处理器的实施例。可选的，在本实施例中，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述任意一种热泵调温控制方法。

根据本申请实施例，还提供了一种计算机程序产品的实施例，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有上述任意一种的热泵调温控制方法步骤的程序。

可选的，上述计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：获取目标建筑在第一采样时刻的实际室内温度，以及与上述实际室内温度对应的预设室内温度，其中，上述实际室内温度是通过设置于上述目标建筑中的温度传感器采集到的；基于上述预设室内温度与上述实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压，其中，上述第一三相电压为用于控制热泵电机运行的三相电压；基于上述第一三相电压，采用预先构建的上述热泵电机对应的热泵工作模型，以及上述目标建筑对应的建筑传热模型，确定上述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，其中，上述第二采样时刻晚于上述第一采样时刻；根据上述第一室内温度与上述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到上述热泵电机在上述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压。

本发明实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：获取目标建筑在第一采样时刻的实际室内温度，以及与上述实际室内温度对应的预设室内温度，其中，上述实际室内温度是通过设置于上述目标建筑中的温度传感器采集到的；基于上述预设室内温度与上述实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压，其中，上述第一三相电压为用于控制热泵电机运行的三相电压；基于上述第一三相电压，采用预先构建的上述热泵电机对应的热泵工作模型，以及上述目标建筑对应的建筑传热模型，确定上述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，其中，上述第二采样时刻晚于上述第一采样时刻；根据上述第一室内温度与上述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到上述热泵电机在上述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述模块的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

上述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取非易失性存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个非易失性存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的非易失性存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种热泵调温控制方法，其特征在于，包括：

获取目标建筑在第一采样时刻的实际室内温度，以及与所述实际室内温度对应的预设室内温度，其中，所述实际室内温度是通过设置于所述目标建筑中的温度传感器采集到的；

基于所述预设室内温度与所述实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压，其中，所述第一三相电压为用于控制热泵电机运行的三相电压；

基于所述第一三相电压，采用预先构建的所述热泵电机对应的热泵工作模型，以及所述目标建筑对应的建筑传热模型，确定所述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，其中，所述第二采样时刻晚于所述第一采样时刻；

根据所述第一室内温度与所述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到所述热泵电机在所述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述预设室内温度与所述实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压，其中，所述第一三相电压为用于控制热泵电机运行的三相电压，包括：

基于所述第一温度差值，采用第一比例积分控制器进行第三闭环调控，得到第一输出转速；

基于所述第一输出转速，采用第二比例积分控制器对所述热泵电机在所述第一采样时刻的第一实际输出转速进行第四闭环调控，得到第一输出电流；

基于所述第一输出电流，采用第三比例积分控制器对所述热泵电机在所述第一采样时刻的第一实际输出电流进行第五闭环调控，得到第一输出电压；

基于所述第一输出电压，采用空间矢量脉宽调制逆变器，得到所述第一三相电压。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一三相电压，采用预先构建的所述热泵电机对应的热泵工作模型，以及所述目标建筑对应的建筑传热模型，确定所述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，包括：

基于所述第一三相电压，采用所述热泵工作模型，确定所述热泵电机在所述第二采样时刻的第一电机转速；

基于所述第一电机转速，确定所述热泵电机在所述第一采样时刻的第一制热功率；

基于所述第一制热功率，采用所述建筑传热模型，得到所述目标建筑在所述第二采样时刻的所述第一室内温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述热泵工作模型包括第一热泵工作模型和第二热泵工作模型的情况下，所述基于所述第一三相电压，采用所述热泵工作模型，确定所述热泵电机的第一电机转速，包括：

基于所述第一三相电压，确定所述热泵电机在所述第一采样时刻的第一定子电压；

基于所述第一定子电压，采用所述第一热泵工作模型，确定所述热泵电机的第一定子电流，其中，所述第一热泵工作模型用于指示所述第一定子电压与所述热泵电机的第一定子电流之间的关系；

基于所述第一定子电流，采用所述第二热泵工作模型，确定所述热泵电机在所述第一采样时刻的所述第一电机转速，其中，所述第二热泵工作模型用于指示所述第一定子电流与所述第一电机转速之间的关系。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一电机转速，确定所述热泵电机在所述第一采样时刻的第一制热功率，包括：

基于所述第一定子电流，确定所述热泵电机在所述第一采样时刻的第一电磁转矩；

获取所述热泵电机对应的热转变效率；

基于所述第一电磁转矩，所述热转变效率以及所述第一电机转速，确定所述热泵电机在所述第一采样时刻的所述第一制热功率。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一室内温度与所述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到所述热泵电机在所述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压，包括：

根据所述第二温度差值，采用所述第一比例积分控制器进行第六闭环调控，得到第一输出转速；

基于所述第一输出转速，采用所述第二比例积分控制器对所述热泵电机在所述第二采样时刻的第二实际输出转速进行第七闭环调控，得到第二输出电流；

基于所述第二输出电流，采用所述第三比例积分控制器对所述热泵电机在所述第二采样时刻的第二实际输出电流进行第八闭环调控，得到第二输出电压；

基于所述第二输出电压，采用所述空间矢量脉宽调制逆变器，得到所述调节后的第一三相电压。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述第一三相电压，采用预先构建的所述热泵电机对应的热泵工作模型，以及所述目标建筑对应的建筑传热模型，确定所述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度之前，所述方法还包括：

获取所述目标建筑在所述第一采样时刻的实际室外温度、所述实际室内温度；

获取所述目标建筑的比热容、密度、体积、墙壁传热系数、墙壁面积、窗户传热系数、窗户面积；

基于所述实际室外温度、所述实际室内温度、所述比热容、所述密度、所述体积、所述墙壁传热系数、所述墙壁面积、所述窗户传热系数以及所述窗户面积，构建所述建筑传热模型。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第一室内温度与所述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到所述热泵电机在所述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压之后，所述方法还包括：

基于所述调节后的第一三相电压，确定所述热泵电机在所述第二采样时刻对应的第二定子电压；

基于所述第二定子电压，确定所述热泵电机在所述第二采样时刻对应的第二定子电流；

基于所述第二定子电流，确定与所述热泵电机连接的母线在所述第二采样时刻对应的母线电流；

获取所述母线对应的等效损耗电阻，以及对所述热泵电机进行供电的直流电源侧母线电压；

基于所述母线电流、所述等效损耗电阻以及所述直流电源侧母线电压，确定所述第二采样时刻对应的热泵电机侧直流母线电压。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其特征在于，

所述预设室内温度是基于预设温度曲线确定的，所述预设温度曲线用于指示采样时刻与所述预设室内温度之间的关系，所述预设温度曲线的斜率呈现上升后下降的趋势。

10.一种热泵调温控制装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取目标建筑在第一采样时刻的实际室内温度，以及与所述实际室内温度对应的预设室内温度，其中，所述实际室内温度是通过设置于所述目标建筑中的温度传感器采集到的；

第二获取模块，用于基于所述预设室内温度与所述实际室内温度之间的第一温度差值，进行第一闭环调控，得到第一三相电压，其中，所述第一三相电压为用于控制热泵电机运行的三相电压；

第一确定模块，用于基于所述第一三相电压，采用预先构建的所述热泵电机对应的热泵工作模型，以及所述目标建筑对应的建筑传热模型，确定所述目标建筑在第二采样时刻的第一室内温度，其中，所述第二采样时刻为所述第一采样时刻的下一采样周期的对应时刻；

第三获取模块，用于根据所述第一室内温度与所述预设室内温度之间的第二温度差值进行第二闭环调控，得到所述热泵电机在所述第二采样时刻对应的调节后的第一三相电压。

11.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1至9中任意一项所述的热泵调温控制方法。

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