半导体制冷冰箱及其温度控制方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体制冷冰箱及其温度控制方法。该方法包括：获取冰箱间室的平均温度与预设的目标温度的温差△T；根据预设的PID调节规则,按公式U=UPID(△T)+Ubest确定的供电电压向冰箱的半导体制冷片供电，其中，U为向半导体制冷片供电的供电电压，Ubest为使得半导体制冷片的制冷效率最高的最高效率电压，UPID(△T)为根据PID调节规则对温差△T进行运算得出的数值;PID调节规则被设置成：当温差大于等于预设的温差阈值时，使得供电电压等于使半导体制冷片产生最大制冷量的最大制冷量电压；当温差降低到温差阈值时，使得供电电压开始从最大制冷量电压下降。本方法可使半导体制冷片以较高制冷效率快速获得最大制冷量而且可精确控制半导体冰箱温度。

【技术实现步骤摘要】
半导体制冷冰箱及其温度控制方法
本专利技术涉及制冷设备，特别是涉及半导体制冷冰箱及其温度控制方法。
技术介绍
在现有的半导体制冷冰箱中，为控制冰箱间室的平均温度，一般是通过直接比较冰箱间室的平均温度和设定温度，利用类似于压缩机制冷冰箱中常用的PID算法（或者说，PID调节规则）来确定半导体制冷片的供电电压。然而，压缩机制冷冰箱中常用的PID调节规则并未考虑到半导体制冷片特殊的制冷特性，不能保证半导体制冷冰箱在正常工作维持其内的制冷空间温度时，半导体制冷片能够以实现较高制冷效率的方式工作，或者不能保证在需要半导体制冷冰箱快速制冷时，半导体制冷片能够以快速获得最大制冷量的方式工作。此外，在简单利用压缩机制冷冰箱中常用的PID调节规则来确定半导体制冷片的供电电压时，还可能会出现半导体制冷片供电电压过高的情况。在半导体制冷片供电电压过高时，半导体制冷片的热端温度会快速上升，最终导致半导体制冷片损坏。
技术实现思路
本专利技术的一个目的旨在克服现有技术中半导体制冷冰箱及其温度控制方法的至少一个缺陷，提供一种可使半导体制冷片以较高制冷效率快速获得最大制冷量的方式工作而且可精确控制间室的平均温度的半导体制冷冰箱及其温度控制方法。本专利技术一个进一步的目的是对半导体制冷片进行保护，避免热端温度过高烧坏半导体制冷片。为了实现上述一个或多个目的，本专利技术提供了一种半导体制冷冰箱的温度控制方法，包括：第一数据获取步骤：获取冰箱间室的平均温度与预设的目标温度的温差；制冷供电步骤：根据预设的PID调节规则,按公式U=UPID(△T)+Ubest确定的供电电压向所述冰箱的半导体制冷片供电，其中，U为向所述半导体制冷片供电的供电电压，Ubest为使得所述半导体制冷片的制冷效率最高的最高效率电压，△T为冰箱间室的平均温度与预设的目标温度的温差，UPID(△T)为根据所述PID调节规则对所述温差进行运算得出的数值;所述PID调节规则被设置成：当所述温差大于等于预设的温差阈值时，使得所述供电电压等于使所述半导体制冷片产生最大制冷量的最大制冷量电压；当所述温差降低到所述温差阈值时，使得所述供电电压开始从所述最大制冷量电压下降。可选地，所述PID调节规则被设置成：当所述温差首次降低到零值后，使得供电电压经历波动变化，以使所述温差等于或趋于零值的供电电压向所述半导体制冷片供电。可选地，所述第一数据获取步骤还包括采集所述半导体制冷片的热端温度；而且所述方法在所述第一数据获取步骤与所述制冷供电步骤之间还包括：第一热端禁止温度判断步骤：判断所述热端温度是否达到或超出预设的禁止温度；若所述热端温度达到或超出所述禁止温度，则执行如下第一停止供电步骤：将向所述半导体制冷片的供电电压设置为零，停止对所述半导体制冷片供电。可选地，所述方法在所述第一热端禁止温度判断步骤之后还包括：若所述热端温度小于所述禁止温度，则继续执行如下热端保护温度上限判断步骤：判断所述热端温度是否达到或超出预设的热端保护温度上限，其中所述热端保护温度上限小于所述禁止温度；若所述热端温度达到或超出所述热端保护温度上限，则执行如下第一降至维持电压步骤：降低所述供电电压至预设的维持电压；若所述热端温度小于所述热端保护温度上限，则执行所述制冷供电步骤。可选地，所述方法在所述第一降至维持电压步骤之后还包括：第二数据获取步骤：获取所述平均温度与所述目标温度的温差，并采集所述热端温度；第二热端禁止温度判断步骤：判断所述热端温度是否达到或超出所述禁止温度；若所述热端温度达到或超出所述禁止温度，则执行如下第二停止供电步骤：将向所述半导体制冷片的供电电压设置为零，停止对所述半导体制冷片供电；若所述热端温度小于所述禁止温度，则执行如下热端保护温度下限判断步骤：判断所述热端温度是否达到或低于预设的热端保护温度下限，其中所述热端保护温度下限小于所述热端温度保护上限；若所述热端温度达到或低于所述热端保护温度下限，则执行所述制冷供电步骤；若所述热端温度大于所述热端保护温度下限，则执行如下第二降至维持电压步骤：降低或保持所述供电电压至所述维持电压。可选地，在执行所述第二停止供电步骤后，所述方法循环回所述第二数据获取步骤继续执行。可选地，执行所述第二降至维持电压步骤后，所述方法循环回所述第二数据获取步骤继续执行。可选地，所述维持电压为根据冰箱最低制冷需求确定的最小制冷量电压。可选地，在执行所述制冷供电步骤后，所述方法循环回所述第一数据获取步骤继续执行。可选地，所述第一数据获取步骤和所述第二数据获取步骤分别包括：获取预设的所述目标温度，并采集冰箱间室的所述平均温度；计算所述平均温度与所述预设值TS之间的温差。可选地，所述PID调节规则还被设置成使得：所述供电电压的最大值为一预设的最大供电电压，其等于所述最大制冷量电压；所述供电电压的最小值为一预设的最小供电电压，其小于或等于根据冰箱最低制冷需求确定的最小制冷量电压。为了实现上述一个或多个目的，本专利技术还提供了一种半导体制冷冰箱，包括温度控制系统，所述温度控制系统包括：主控板，配置成执行上述温度控制方法，确定向所述半导体制冷冰箱的半导体制冷片供电的供电电压。可选地，所述冰箱还包括：间室温度传感器，配置成检测冰箱间室的平均温度；热端温度传感器，配置成检测半导体制冷片的热端温度；温度设定模块，配置成设定冰箱间室内所要达到的目标温度。本专利技术的半导体制冷冰箱的温度控制方法由于根据预设的PID调节规则,按公式U=UPID(△T)+Ubest确定的供电电压向冰箱的半导体制冷片供电，因此能够使半导体制冷片的供电电压能够维持在最高效率电压Ubest附近，实现较优的制冷效果。具体地，在本专利技术的方法中，当温差大于等于预设的温差阈值时，使得供电电压等于最大制冷量电压，因此能够在温差较大时以较高制冷效率迅速降低温度，使得温差迅速趋于一个较小值；当温差降低到温差阈值时，使得供电电压开始从最大制冷量电压下降，因此能够避免降温过快，以免降低到远低于预设值的温度，造成不良制冷效果。进一步地，在本专利技术的方法中，当热端温度达到或超出禁止温度，则停止对半导体制冷片供电，因此避免了热端温度过高时烧坏半导体制冷片。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是根据本专利技术一个实施例的半导体制冷冰箱的温度控制方法的流程图；图2是根据本专利技术一个实施例的温度控制方法以较高制冷效率快速获得最大制冷量且将半导体冰箱间室的平均温度精确控制到设定的目标温度的示意性曲线图；图3是根据本专利技术一个实施例的温度控制方法在半导体制冷片热端温度较高时对其供电电压进行控制的示意性曲线图；图4是根据本专利技术一个实施例的半导体制冷片的供电电压与制冷效率及制冷量关系的示意性曲线图；图5是根据本专利技术一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性框图。具体实施方式图1是根据本专利技术一个实施例的半导体制冷冰箱的温度控制方法的流程图。在图1所示的实施例中，该温度控制方法可包括：第一数据获取步骤101，获取冰箱间室的平均温度Tr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体制冷冰箱的温度控制方法，其特征在于，包括：第一数据获取步骤：获取冰箱间室的平均温度与预设的目标温度的温差；制冷供电步骤：根据预设的PID调节规则，按公式U=UPID(△T)+Ubest确定的供电电压向所述冰箱的半导体制冷片供电，其中，U为向所述半导体制冷片供电的供电电压，Ubest为使得所述半导体制冷片的制冷效率最高的最高效率电压，△T为冰箱间室的平均温度与预设的目标温度的温差，UPID(△T)为根据所述PID调节规则对所述温差进行运算得出的数值;所述PID调节规则被设置成：当所述温差大于等于预设的温差阈值时，使得所述供电电压等于使所述半导体制冷片产生最大制冷量的最大制冷量电压；当所述温差降低到所述温差阈值时，使得所述供电电压开始从所述最大制冷量电压下降。

【技术特征摘要】
1.一种半导体制冷冰箱的温度控制方法，其特征在于，包括：第一数据获取步骤：获取冰箱间室的平均温度与预设的目标温度的温差；制冷供电步骤：根据预设的PID调节规则，按公式U＝UPID(△T)+Ubest确定的供电电压向所述冰箱的半导体制冷片供电，其中，U为向所述半导体制冷片供电的供电电压，Ubest为使得所述半导体制冷片的制冷效率最高的最高效率电压，△T为冰箱间室的平均温度与预设的目标温度的温差，UPID(△T)为根据所述PID调节规则对所述温差进行运算得出的数值；所述PID调节规则被设置成：当所述温差大于等于预设的温差阈值时，使得所述供电电压等于使所述半导体制冷片产生最大制冷量的最大制冷量电压；当所述温差降低到所述预设的温差阈值时，使得所述供电电压开始从所述最大制冷量电压下降。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PID调节规则被设置成：当所述温差首次降低到零值后，使得供电电压经历波动变化，以使所述温差等于或趋于零值的供电电压向所述半导体制冷片供电。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一数据获取步骤还包括采集所述半导体制冷片的热端温度；而且所述方法在所述第一数据获取步骤与所述制冷供电步骤之间还包括：第一热端禁止温度判断步骤：判断所述热端温度是否达到或超出预设的禁止温度；若所述热端温度达到或超出所述禁止温度，则执行如下第一停止供电步骤：将向所述半导体制冷片的供电电压设置为零，停止对所述半导体制冷片供电。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法在所述第一热端禁止温度判断步骤之后还包括：若所述热端温度小于所述禁止温度，则继续执行如下热端保护温度上限判断步骤：判断所述热端温度是否达到或超出预设的热端保护温度上限，其中所述热端保护温度上限小于所述禁止温度；若所述热端温度达到或超出所述热端保护温度上限，则执行如下第一降至维持电压步骤：降低所述供电电压至预设的维持电压；若所述热端温度小于所述热端保护温度上限，则执行所述制冷供电步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法在所述第一降至维持电压步骤之后还包括：第二数据获取步骤：获取所述平均温度与所述目标温度的温差，并采集所述热端温度；第二热端禁...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春阳，张奎，王定远，王铭，苗建林，
申请(专利权)人：海尔集团公司，青岛海尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37