一种变频空调负荷群的一致性控制方法技术

本发明专利技术公开了一种变频空调负荷群的一致性控制方法，如下：给出领导智能体变频空调的温度改变量并采用一致性算法将其传递给其他智能体变频空调；判断修改后的温度是否超过预设温度区间，若超过则将温度设为预设温度区间上限或下限，若未超过则直接设为修改后的温度；计算变频空调温度下应该保持的压缩机频率并得出其功率；计算变频空调群目标功率与实际功率的差值，若其绝对值小于允许误差值则结束，若其不小于允许误差值则根据该差值修正领导智能体变频空调的温度改变量并重复上述步骤。本发明专利技术提出的一种变频空调负荷群的一致性控制策略，充分考虑了变频空调的分布特性，保证了功率目标分配的公平性，丰富了变频空调群的控制方式。

【技术实现步骤摘要】
一种变频空调负荷群的一致性控制方法
本专利技术涉及空调控制
，特别是一种变频空调负荷群的一致性控制方法。
技术介绍
随着社会经济以及空调设备技术的不断提高，变频空调凭借节能省电且降温迅速的设备特点，销量持续增长，其市场占有率甚至达到了60％。与此同时，由于空调的大量使用，夏季负荷峰谷差凸显，且对于变频空调的控制策略研究较少。变频空调虽然数量较多，但是分布较为分散，因此如何高效地对变频空调资源进行控制并达到需要的目标功率是本专利技术亟需解决的重要问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，而提供一种变频空调负荷群的一致性控制方法，其将空调温度改变量作为一致性变量，采用一致性算法将分布广泛的变频空调资源联系起来，提高了资源利用的经济性，更为充分地利用了变频空调资源。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：根据本专利技术提出的一种变频空调负荷群的一致性控制方法，包括以下步骤：步骤1、给定变频空调负荷群受控后预期达到的目标功率，给定变频空调负荷群的目标功率和实际功率的允许误差值；步骤2、变频空调负荷群中的所有变频空调均有初始温度，给出作为领导智能体的变频空调的温度改变量；步骤3、采用一致性算法将作为领导智能体的变频空调的温度改变量传递给其余变频空调，其余变频空调为非领导智能体；步骤4、将各个变频空调的初始温度与温度改变量相加求得所有变频空调温度，判断各个变频空调温度是否在预设的温度区间[Tmin,Tmax]内，若不在预设的温度区间内则执行步骤5，若在预设的温度区间内则执行步骤6；步骤5、变频空调温度大于预设的温度区间上限Tmax则将变频空调温度设为温度区间上限Tmax，变频空调温度小于预设温度区间下限Tmin则将变频空调温度设为温度区间下限Tmin；步骤6、将变频空调负荷群中的所有变频空调温度值设为自身初始温度与接收到的温度改变量之和；步骤7、计算各个变频空调在各自的温度下的压缩机频率，根据该计算出的压缩机频率对压缩机的频率进行修改；步骤8、由各个变频空调的压缩机频率求得各个变频空调的功率；步骤9、将各个变频空调的功率进行相加得出变频空调负荷群的实际功率，计算变频空调负荷群的目标功率与实际功率的差值；步骤10、判断变频空调负荷群的目标功率与实际功率的差值的绝对值是否小于允许误差值，若不小于允许误差值则执行步骤11，若小于允许误差值则结束对变频空调负荷群的控制；步骤11、根据变频空调负荷群的目标功率与实际功率的差值对作为领导智能体的变频空调的温度改变量进行修正，并重复执行步骤2至步骤10。作为本专利技术所述的一种变频空调负荷群的一致性控制方法进一步优化方案，步骤3具体如下：(1)根据各个变频空调之间的连接拓扑图形成邻接矩阵A；若存在n台变频空调，则邻接矩阵A应为一个n×n的矩阵，邻接矩阵中的元素为a(i,j)，其中，i,j＝1,...,n，对角线元素值均为0，非对角线的数值a(i,j)中的i≠j，非对角线的数值a(i,j)为第i个变频空调与第j个变频空调之间的连接边数；(2)根据变频空调负荷群中各个变频空调之间的连接拓扑图形成的邻接矩阵A得到拉普拉斯矩阵L，L为一个n×n的矩阵，拉普拉斯矩阵中的元素为l(i,j)，l(i,j)＝-a(i,j)(2)(3)根据形成的拉普拉斯矩阵L形成行随机矩阵D，D为一个n×n的矩阵，行随机矩阵中的元素为d(i,j)，(4)假设第k个变频空调作为领导智能体，1≤k≤n，在t时刻收到温度改变量ΔTk后，t+1时刻传递到其余变频空调的温度改变量为：ΔTj(t)为t时刻第j台变频空调的温度改变量，公式(4)为作为非领导智能体的变频空调通过与直接连接的变频空调相互通信来确定自身的温度改变量。作为本专利技术所述的一种变频空调负荷群的一致性控制方法进一步优化方案，步骤7中的各个变频空调在各自的温度下的压缩机频率计算过程为：(1)制冷量与室温关系采用一阶经典等效热参数模型建立变频空调制冷量与室温的联系，变频空调的工作状态是连续的，即一旦工作则不会存在停止运行状态，因此变频空调作用下的一阶经典等效热参数模型为：其中，为t+1时刻的室内空气温度；为t+1时刻室外温度；为t时刻的变频空调制冷量；R为变频空调所处房间的等效热阻；C为变频空调所处房间的等效热容，e为自然底数，公式(5)即反映制冷量与室温的关系；(2)变频空调制冷量与压缩机频率的关系采用二次函数对压缩机频率与变频空调制冷量的关系进行描述，具体的函数表达式为：其中，fair为变频空调压缩机频率；a、b和c表示制冷量与压缩机频率的一次关系常数，其值随着不同的变频空调类型有所不同，Qair为变频空调制冷量；(3)计算变频空调温度对应的压缩机频率确定变频空调温度Ts下对应的变频压缩机频率应该了解室外温度Tout，并假设预设的一段时间内室外温度不随时间而变化，从而求得维持室内温度保持为变频空调温度所需的压缩机频率；因此针对式(5)中的各变量满足的关系为：将式(7)和式(8)代入式(5)中得到：将式(6)与式(9)结合得到：其中，fair即为在变频空调温度Ts下的压缩机频率。作为本专利技术所述的一种变频空调负荷群的一致性控制方法进一步优化方案，步骤8中变频空调的功率计算为：其中，Pair即为在变频空调温度为Ts且室外温度为Tout下的变频空调功率，m和n表示变频空调功率与压缩机频率的一次关系常数，其值随着不同的变频空调类型有所不同。作为本专利技术所述的一种变频空调负荷群的一致性控制方法进一步优化方案，步骤9中的变频空调负荷群的目标功率与实际功率的差值计算为：其中，ΔP(t)为t时刻的变频空调群负荷群的目标功率与实际功率之间的差值，Pgoal为变频空调负荷群的目标功率，为第i台变频空调t时刻的功率值。作为本专利技术所述的一种变频空调负荷群的一致性控制方法进一步优化方案，步骤11中作为领导智能体的变频空调的温度改变量修正方法为：其中，ΔTi(t+1)为t+1时刻的变频空调的温度改变量，λ为修正系数，k代表作为领导智能体的变频空调序号。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：(1)本专利技术提供的方法，可实现对分布广泛、数量众多的变频空调的有效利用；各台变频空调作为一个智能体，通过与邻近智能体通信即可获取控制中心发出的控制指令，在本专利技术中即为变频空调温度改变量，从而改变自身运行状态，实现目标功率，而不需要每台变频空调均与控制中心直接相连，只需保证每台变频空调与控制中心直接有至少一条通路即可获取到控制中心发布的指令；(2)通过本专利技术提供的一种变频空调负荷群的一致性控制方法可以有效降低控制变频空调群的成本，经济有效地利用变频空调资源并使得变频空调温度在预设的温度区间内，选择温度改变量作为一致性变量可以保证功率目标分配的公平性，使得实现目标功率时对各变频空调的影响程度相同。附图说明图1是本专利技术的变频空调负荷群的一致性控制方法总流程图。图2为10台变频空调连接拓扑图。图3为变频空调对应压缩机工况下室温变化过程。图4为迭代过程中十台变频空调负荷群功率变化示意图。图5为迭代过程中十台变频空调的温度变化示意图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变频空调负荷群的一致性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、给定变频空调负荷群受控后预期达到的目标功率，给定变频空调负荷群的目标功率和实际功率的允许误差值；步骤2、变频空调负荷群中的所有变频空调均有初始温度，给出作为领导智能体的变频空调的温度改变量；步骤3、采用一致性算法将作为领导智能体的变频空调的温度改变量传递给其余变频空调，其余变频空调为非领导智能体；步骤4、将各个变频空调的初始温度与温度改变量相加求得所有变频空调温度，判断各个变频空调温度是否在预设的温度区间[Tmin,Tmax]内，若不在预设的温度区间内则执行步骤5，若在预设的温度区间内则执行步骤6；步骤5、变频空调温度大于预设的温度区间上限Tmax则将变频空调温度设为温度区间上限Tmax，变频空调温度小于预设温度区间下限Tmin则将变频空调温度设为温度区间下限Tmin；步骤6、将变频空调负荷群中的所有变频空调温度值设为自身初始温度与接收到的温度改变量之和；步骤7、计算各个变频空调在各自的温度下的压缩机频率，根据该计算出的压缩机频率对压缩机的频率进行修改；步骤8、由各个变频空调的压缩机频率求得各个变频空调的功率；步骤9、将各个变频空调的功率进行相加得出变频空调负荷群的实际功率，计算变频空调负荷群的目标功率与实际功率的差值；步骤10、判断变频空调负荷群的目标功率与实际功率的差值的绝对值是否小于允许误差值，若不小于允许误差值则执行步骤11，若小于允许误差值则结束对变频空调负荷群的控制；步骤11、根据变频空调负荷群的目标功率与实际功率的差值对作为领导智能体的变频空调的温度改变量进行修正，并重复执行步骤2至步骤10。...

【技术特征摘要】
1.一种变频空调负荷群的一致性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、给定变频空调负荷群受控后预期达到的目标功率，给定变频空调负荷群的目标功率和实际功率的允许误差值；步骤2、变频空调负荷群中的所有变频空调均有初始温度，给出作为领导智能体的变频空调的温度改变量；步骤3、采用一致性算法将作为领导智能体的变频空调的温度改变量传递给其余变频空调，其余变频空调为非领导智能体；步骤4、将各个变频空调的初始温度与温度改变量相加求得所有变频空调温度，判断各个变频空调温度是否在预设的温度区间[Tmin,Tmax]内，若不在预设的温度区间内则执行步骤5，若在预设的温度区间内则执行步骤6；步骤5、变频空调温度大于预设的温度区间上限Tmax则将变频空调温度设为温度区间上限Tmax，变频空调温度小于预设温度区间下限Tmin则将变频空调温度设为温度区间下限Tmin；步骤6、将变频空调负荷群中的所有变频空调温度值设为自身初始温度与接收到的温度改变量之和；步骤7、计算各个变频空调在各自的温度下的压缩机频率，根据该计算出的压缩机频率对压缩机的频率进行修改；步骤8、由各个变频空调的压缩机频率求得各个变频空调的功率；步骤9、将各个变频空调的功率进行相加得出变频空调负荷群的实际功率，计算变频空调负荷群的目标功率与实际功率的差值；步骤10、判断变频空调负荷群的目标功率与实际功率的差值的绝对值是否小于允许误差值，若不小于允许误差值则执行步骤11，若小于允许误差值则结束对变频空调负荷群的控制；步骤11、根据变频空调负荷群的目标功率与实际功率的差值对作为领导智能体的变频空调的温度改变量进行修正，并重复执行步骤2至步骤10。2.根据权利要求1所述的一种变频空调负荷群的一致性控制方法，其特征在于，步骤3具体如下：(1)根据各个变频空调之间的连接拓扑图形成邻接矩阵A；若存在n台变频空调，则邻接矩阵A应为一个n×n的矩阵，邻接矩阵中的元素为a(i,j)，其中，i,j＝1,...,n，对角线元素值均为0，非对角线的数值a(i,j)中的i≠j，非对角线的数值a(i,j)为第i个变频空调与第j个变频空调之间的连接边数；(2)根据变频空调负荷群中各个变频空调之间的连接拓扑图形成的邻接矩阵A得到拉普拉斯矩阵L，L为一个n×n的矩阵，拉普拉斯矩阵中的元素为l(i,j)，l(i,j)＝-a(i,j)(2)(3)根据形成的拉普拉斯矩阵L形成行随机矩阵D，D为一个n×n的矩阵，行随机矩阵中的元素为d(i,j)，1(4)假设第k个变频空调作为领导智能体，1≤k≤n，在t时刻收到温度改变量ΔTk后，t+1时刻传递到其余变频空调的温度改变量为：ΔTj(t)为t时刻第j台变频空调的温度改变量，公式(4)为作为非领导智能体的变频空调通过与直接连接的变频空调相互通信来确定自身的温度改变量。3.根据权利要求1所述的一种变频空调负荷群的一致性控制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天伟，王蓓蓓，胡晓青，仇知，林凯颖，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32