一种地源热泵控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种地源热泵控制方法及系统。该地源热泵控制方法包括：获取多个预设时间段的历史时刻的温室温度值；根据所述多个历史时刻的温室温度值和温室温度灰色预测模型获取温室温度的预测值；根据所述温室温度的预测值和给定温度获取所述地源热泵的频率控制值；根据所述频率控制值调整所述地源热泵的频率。本发明专利技术提供的地源热泵控制方法及系统，利用温室温度的预测值代替实时温度值作为控制器输入的一部分，实现了事前控制，与传统满负荷运行控制地源热泵启停次数和调节阀门流量来实现温室温度控制相比减少了机组损耗，灰色预测较好地拟合了温室温度变化趋势，节约了能源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变频控制
，尤其涉及一种地源热泵控制方法及系统。
技术介绍
地源热泵系统利用清洁的可再生能源，对环境无污染，而且高效节能，属于绿色环保技术和装置。实验结果表明，地源热泵控制系统要比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比燃料锅炉节省约1/2的能量；地源热泵的制冷、制热系数达3.5～4.4，与传统的空气源热泵相比，高出40％左右，而运行费用为普通中央空调的50％～60％。在目前的地源热泵系统中，很多设计并不够合理，没有变工况调节功能，导致一直处于满负荷工作状态，浪费能源。现有的地源热泵控制方法主要有两类：第一类根据不同的负荷需求靠调节阀门来进行流量、温度等的控制。但这种控制方式存在启动电流大、机械冲击大、电气保护特性差等缺点。第二类对热泵通过PID进行变频控制，还有引入模糊规则对PID进行改进，利用模糊规则修改PID系数；或者引入遗传算法、神经网络等对模糊控制的隶属函数和控制规则集进行改进。但以上控制方式都属于事后控制，根据当前温度和给定温度决定下一步的控制量。由于室内温度存在大惯性和非线性等特点，上述事后控制不能预测未来温度变化趋势、提前做出控制决策，造成一定程度上能源的浪费。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：现有的地源热泵控制方法机械冲击大、变频控制不准确的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出了如下技术方案：一种地源热泵控制方法，包括：获取多个预设时间段的历史时刻的温室温度值；根据所述多个历史时刻的温室温度值和温室温度灰色预测模型获取温室温度的预测值；根据所述温室温度的预测值和给定温度获取所述地源热泵的频率控制值；根据所述频率控制值调整所述地源热泵的频率。可选地，所述获取多个预设时间段的历史时刻的温室温度值包括：获取多个预设时间段的历史时刻的温室温度值，根据等维新息模型对所述多个历史时刻对应的温室温度值进行更新。可选地，所述根据所述多个历史时刻的温室温度值和温室温度灰色预测模型获取温室温度的预测值包括：所述多个历史时刻的温室温度值的列向量为X0＝(x(0)(1),x(0)(2),…,x(0)(n))T,n≥4；对所述多个历史时刻的温室温度值累加得X1＝(x(1)(1),x(1)(2),…,x(1)(n))T,n≥4；用线性动态模型对X1进行拟合和逼近，建立温室温度灰色预测模型，获取温室温度的预测值；其中，x(0)(n)为第n个历史时刻的温室温度值；T为矩阵转置；x(1)(n)为对前n个历史时刻的的温室温度值的累加结果，可选地，所述根据所述温室温度的预测值和给定温度获取所述地源热泵的频率控制值包括：当时，f＝0；当时，f＝f-5；当时，f不变；当时，f＝f+5；当时，f不变；其中，为下一时刻温度预测值，f为地源热泵工作频率值，为系统设定的温度上限值，为系统设定的温度下限值。一种地源热泵控制系统，包括：温室温度值获取单元，用于获取多个预设时间段的历史时刻的温室温度值；温度预测值获取单元，用于根据所述多个历史时刻的温室温度值和温室温度灰色预测模型获取温室温度的预测值；频率控制值获取单元，用于根据所述温室温度的预测值和给定温度获取所述地源热泵的频率控制值；频率调整单元，用于根据所述频率控制值调整所述地源热泵的频率。可选地，所述温室温度值获取单元，进一步用于获取多个预设时间段的历史时刻的温室温度值，根据等维新息模型对所述多个历史时刻对应的温室温度值进行更新。可选地，所述温度预测值获取单元，进一步用于对所述多个历史时刻的温室温度值累加得X1＝(x(1)(1),x(1)(2),…,x(1)(n))T,n≥4；用线性动态模型对X1进行拟合和逼近，建立温室温度灰色预测模型，获取温室温度的预测值；其中，所述多个历史时刻的温室温度值的列向量为X0＝(x(0)(1),x(0)(2),…,x(0)(n))T,n≥4；x(0)(n)为第n个历史时刻的温室温度值；T为矩阵转置；x(1)(n)为对前n个历史时刻的的温室温度值的累加结果，可选地，所述频率控制值获取单元，进一步用于当时，f＝0；当时，f＝f-5；当时，f不变；当时，f＝f+5；当时，f不变；其中，为下一时刻温度预测值，f为地源热泵工作频率值，为系统设定的温度上限值，为系统设定的温度下限值。一种地源热泵控制系统，包括：上位机、下位机、温度变送器、变频器和地源热泵；所述温度变送器用于采集温室温度，并将所述温室温度发送至所述下位机；所述下位机用于将接收到的温室温度发送至所述上位机；所述上位机用于根据多个预设时间段的历史时刻的温室温度值和温室温度灰色预测模型获取温室温度的预测值，并根据所述温室温度的预测值和给定温度获取所述地源热泵的频率控制值；所述变频器用于根据所述频率控制值调整所述地源热泵的频率。本专利技术提供的地源热泵控制方法及系统，利用温室温度的预测值代替实时温度值作为控制器输入的一部分，实现了事前控制，与传统满负荷运行控制地源热泵启停次数和调节阀门流量来实现温室温度控制相比减少了机组损耗，灰色预测较好地拟合了温室温度变化趋势，节约了能源。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1示出了本专利技术一个实施例的地源热泵控制方法的流程示意图；图2示出了本专利技术地源热泵控制方法的原理示意图；图3示出了本专利技术一个实施例的地源热泵控制系统的结构示意图；图4示出了本专利技术一个实施例的地源热泵控制系统的架构示意图；图5示出了本专利技术一个实施例的地源热泵控制系统中上位机的界面示意图；图6示出了未采用地源热泵控制方法的变频器的工作频率；图7示出了本专利技术一个实施例的地源热泵控制方法的变频器的工作频率。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的实施例进行详细描述。图1示出了本专利技术一个实施例的的流程示意图。如图1所示，该实施例的方法，包括：S11：获取多个预设时间段的历史时刻的温室温度值；S12：根据所述多个历史时刻的温室温度值和温室温度灰色预测模型获取温室温度的预测值；S13：根据所述温室温度的预测值和给定温度获取所述地源热泵的频率控制值；S14：根据所述频率控制值调整所述地源热泵的频率。本实施例的地源热泵控制方法，利用温室温度的预测值代替实时温度值作为控制器输入的一部分，实现了事前控制，与传统满负荷运行控制地源热泵启停次数和调节阀门流量来实现温室温度控制相比减少了机组损耗，灰色预测较好地拟合了温室温度变化趋势，节约了能源。图2示出了本专利技术地源热泵控制方法的原理示意图。如图2所示，对温室温度进行采样x，输入到灰色预测模块中建立模型，经计算后输出温度预测序列然后与输入目标温度x*进行比较，得到需要的控制量u，从而控制地源热泵，使系统未来输出的x值满足要求。在一种可选的实施方式中，所述获取多个预设时间段的历史时刻的温室温度值包括：获取多个预设时间段的历史时刻的温室温度值，根据等维新息模型对所述多个历史时刻对应的温室温度值进行更新。由于研究对象是不断发展变化的，虽然系统的历史信息对研究系统有一定的作用，但与预测时间更接近的新息(新信息)对研究系统的特性更有价值，因此，可以不断将新息数据充实到原始序列中建立GM(1,1)模型。同时，为避免模型趋于庞大影响系统计算量，在补充一个新息的同时，去掉一个老数据，保持序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地源热泵控制方法，其特征在于，包括：获取预设时间段的多个历史时刻的温室温度值；根据所述多个历史时刻的温室温度值和温室温度灰色预测模型获取温室温度的预测值；根据所述温室温度的预测值和给定温度获取所述地源热泵的频率控制值；根据所述频率控制值调整所述地源热泵的频率。

【技术特征摘要】
1.一种地源热泵控制方法，其特征在于，包括：获取预设时间段的多个历史时刻的温室温度值；根据所述多个历史时刻的温室温度值和温室温度灰色预测模型获取温室温度的预测值；根据所述温室温度的预测值和给定温度获取所述地源热泵的频率控制值；根据所述频率控制值调整所述地源热泵的频率。2.根据权利要求1所述的地源热泵控制方法，其特征在于，所述获取预设时间段的多个历史时刻的温室温度值包括：获取预设时间段的多个历史时刻的温室温度值，根据等维新息模型对所述多个历史时刻对应的温室温度值进行更新。3.根据权利要求1所述的地源热泵控制方法，其特征在于，所述根据所述多个历史时刻的温室温度值和温室温度灰色预测模型获取温室温度的预测值包括：所述多个历史时刻的温室温度值的列向量为X0＝(x(0)(1),x(0)(2),···,x(0)(n))T,n≥4；对所述多个历史时刻的温室温度值累加得X1＝(x(1)(1),x(1)(2),···,x(1)(n))T,n≥4；用线性动态模型对X1进行拟合和逼近，建立温室温度灰色预测模型，获取温室温度的预测值；其中，x(0)(n)为第n个历史时刻的温室温度值；T为矩阵转置；x(1)(n)为对前n个历史时刻的的温室温度值的累加结果， 4.根据权利要求1所述的地源热泵控制方法，其特征在于，所述根据所述温室温度的预测值和给定温度获取所述地源热泵的频率控制值包括：当时，f＝0；当时，f＝f-5；当时，f不变；当时，f＝f+5；当时，f不变；其中，为下一时刻温度预测值，f为地源热泵工作频率值，为系统设定的温度上限值，为系统设定的温度下限值。5.一种地源热泵控制系统，其特征在于，包括：温室温度值获取单元，用于获取多个预设时间段的历史时刻的温室温度值；温度预测值获取单元，用于根据所述多个历史时刻的温室温度值和温室温度灰色预测模型获取温室温度的预...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈一飞，吴曼玲，李琦，尹鸿苇，王聃，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11