热泵系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀等四个基本单元,同时附属单元包括管道,风扇,集液器等。热泵系统的主要工作原理是通过热能运输从而以使空间达到特定的温度和湿度环境。热泵循环包括制冷循环和制热循环。一个典型的制冷循环包括压缩机压缩,制冷剂温度和压力升高,通过冷凝器冷凝,制冷剂向外界放热,温度和压力降低,然后通过节流阀节流,温度和压力进一步降低,最后通过蒸发器冷却,从外界吸热从而达到制冷的目的。对于制热循环而言,制冷剂在冷凝器中的释放的热量用来加热房间等,从而实现供暖的目的。为研究参数对系统效率的影响,本文首先分析了热泵系统的基本物理原理。通过分别对单一组件和整体系统物理模型的分析,构建系统效率优化模型。蒸发器和冷凝器均采用对流换热模型计算,同时还包括管道内压力损失的计算,节流阀采用等焓节流模型。在物理模型的基础上,运用MATLAB/SIMULINK软件,对系统组件进行建模,包括蒸发器,冷凝器,管道模型,压缩机模型,风扇模型,节流阀模型。在此基础上,构建整机循环模拟系统,从而实现热泵效率的实时模拟。在上述热力学模型的基础上,针对现有热泵系统设计了相关的的控制系统,包括过热度控制和压缩机转速控制。过热度控制采用串级PID控制器,实现阀门开度对过热度的控制。压缩机转速也采用类似的串级PID控制器,从而实现对房间温度的调节。结果显示,通过对控制器参数的优化可以达到提高系统运行效率的目的。