多温区半导体制冷设备及其温度控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多温区半导体制冷设备及其温度控制方法，根据每个间室的制冷量需求确定供电电压，并选择能够输出所需的供电电压的额定功率小的功率输出模块为半导体制冷模块供电，若多个间室所需的供电电压在同一功率输出模块输出电压范围内，则功率输出模块输出多个温区所需的供电电压的最大值为所述半导体制冷模块供电。因而，每个间室可根据用户需求设定制冷量需求，每个温区的温度可以任意调节，各个间室之间可实现需求的任意温度差异，能够满足用户的不同需求，真正实现多个温区。本发明专利技术半导体制冷模组始终是以能够保证其正常工作的最小额定功率的功率输出模块供电，可以大大降低制冷设备的能耗，提高整机的能效指标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体制冷设备
，特别是一种多温区半导体制冷设备及其温度控制方法。
技术介绍
现有技术中的半导体制冷设备通过半导体制冷模块的冷端释放冷量对箱体内的储物空间进行制冷。但是，在实际使用过程中，都是通过箱内的自然冷却，由于重力场的作用，箱内下部温度低，上部温度高，在箱内可放置搁板，形成温度差异较小的温区。但是，由于下部温度低，上部温度高，因而下部只能存放储藏温度需求较高的物品，上部只能存放储藏温度需求温度较低的物品，温区位置固定，不能变换，而且，温区温度差异有限，无法满足不同用户的不同存储需求。此外，半导体制冷设备一般包括为半导体制冷模组供电的供电电源，通过调节供电电源输出电压的大小，实现半导体制冷模组的制冷量的改变。现有半导体制冷设备的供电电源为了满足半导体制冷模组的制冷量需求，一般仅仅设置有一个大功率电源。然而，半导体制冷模组在达到制冷量需求后，仅需要一个较小工作电压用于维持所需冷量的消耗，此时，只需要采用一个小功率电源便能够维持半导体制冷模组的正常工作，而现有技术仍然采用大功率电源进行供电，则会导致大功率电源能效降低，不利于节约电能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多温区半导体制冷设备的温度控制方法，制冷设备多个温区可分别进行温度设定控制，可根据用户需求设定任意温区为需求的温度，满足用户的不同需求，同时大大降低了功耗。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种多温区半导体制冷设备的温度控制方法，所述半导体制冷设备包括至少两个彼此隔热的内胆，所述内胆内部形成间室，所述内胆由半导体制冷模组制冷，所述半导体制冷模组包括半导体制冷模块、冷端散热器和热端散热器，所述冷端散热器连接在所述半导体制冷模块的冷端，所述热端散热器连接在所述半导体制冷模块的热端，所述冷端散热器还与所述内胆连接，所述制冷设备还包括有至少两个功率输出模块，所述间室温度控制方法为：制冷量需求供电电压获取步骤：分别获取每个间室的制冷量需求所对应的供电电压；制冷供电步骤：选择能够输出所需的供电电压的额定功率小的功率输出模块为所述半导体制冷模块供电，若多个间室所需的供电电压在同一功率输出模块输出电压范围内，则所述功率输出模块输出多个温区所需的供电电压的最大值为所述半导体制冷模块供电。优选的，所述功率输出模块包括额定功率小的第一功率输出模块和额定功率大的第二功率输出模块，第一功率输出模块输出的电压范围为（Umin，Ubest），第二功率输出模块输出的电压范围为（Ubest，Umax）；其中，Ubest为使得所述半导体制冷模块的制冷效率最高的最高效率电压；Umax≥根据间室最大制冷量需求确定的最大制冷量电压；Umin≤根据间室最低制冷需求确定的最小制冷量电压。功率输出模块包括第一功率输出模块和第二功率输出模块时的控制方法为：分别确定各个间室的半导体制冷模块所需的供电电压；若间室所需的供电电压≤Ubest，选择第一功率输出模块为所述半导体制冷模块供电；若间室所需的供电电压＞Ubest，选择第二功率输出模块为所述半导体制冷模块供电。若多个间室所需的供电电压≤Ubest，确定供电电压中的最大值，控制第一功率输出模块输出供电电压的最大值为所述半导体制冷模块供电。若多个间室所需的供电电压＞Ubest，确定供电电压中的最大值，控制第二功率输出模块输出供电电压的最大值为所述半导体制冷模块供电。优选的，制冷量需求供电电压获取步骤为：获取每个间室的平均温度Tri与预设的目标温度Tsi的温差△Ti；根据温差△Ti确定每个间室的半导体制冷模块所需的供电电压Ui。进一步的，按公式Ui=UPID(△Ti)+Ubest获取向所述半导体制冷模块供电的供电电压Ui，Ubest为使得所述半导体制冷模块的制冷效率最高的最高效率电压，UPID(△Ti)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模块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。可选的，冷供电步骤还包括：若△Ti=0，控制所述供电电源为第i个间室的半导体制冷模块供电的电路断开。进一步的，所述供电电源为第i个间室的半导体制冷模块供电的电路断开后，若△Ti＞0，进入制冷量需求供电电压获取步骤。当第i个间室的平均温度Tri与预设的目标温度Tsi的温差△Ti均达到0后，确定维持电压，所述维持电压为维持冷量消耗所需的电压。基于上述温度控制方法的设计，本专利技术还提出了一种半导体制冷设备，包括温度控制系统，其特征在于：所述温度控制系统包括：主控板，配置成执行上述的温度控制方法。还包括：间室温度传感器，用于检测每个间室的平均温度Tr并传输至主控板；温度设定模块，用于设定每个间室内所要达到的目标温度Ts并传输至主控板。半导体制冷设备内胆内部设置有至少一个非隔热搁架，将所述内胆分隔为垂直分布的具有温度差异的多个空间。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术多温区半导体制冷设备的温度控制方法可以根据每个间室的制冷量需求确定供电电压，并选择能够输出所需的供电电压的额定功率小的功率输出模块为半导体制冷模块供电，若多个间室所需的供电电压在同一功率输出模块输出电压范围内，则功率输出模块输出多个温区所需的供电电压的最大值为所述半导体制冷模块供电。因而，每个间室可根据用户需求设定制冷量需求，每个温区的温度可以任意调节，各个间室之间可实现需求的任意温度差异，能够满足用户的不同需求，真正实现多个温区。本专利技术的供电电源包括至少两个额定功率不同的功率输出模块，并选择半导体制冷模块所需供电电压的额定功率小的功率输出模块为半导体制冷模组供电，因而，半导体制冷模组始终是以能够保证其正常工作的最小额定功率的功率输出模块供电，其它功率输出模块则处于关闭状态，因而，本专利技术可以大大降低制冷设备的能耗，提高整机的能效指标。结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例半导体制冷设备内胆与半导体制冷模组组装结构及温区分布示意图。图2是图1的侧视图。图3是根据本专利技术一个实施例供电电源的原理框图。图4根据本专利技术一个实施例的半导体制冷模块模块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电源效率比较示意图。图6是根据本专利技术一个实施例温度控制方法的流程图。图7是根据本专利技术一个实施例的以较高制冷效率快速获得最大制冷量且将半导体制冷设备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8是根据本专利技术一个实施例的半导体制冷设备的示意性框图。图9是根据本专利技术另一个实施例的半导体制冷设备的示意性框图。图10是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多温区半导体制冷设备的温度控制方法，所述半导体制冷设备包括至少两个彼此隔热的内胆，所述内胆内部形成间室，所述内胆由半导体制冷模组制冷，所述半导体制冷模组包括半导体制冷模块、冷端散热器和热端散热器，所述冷端散热器连接在所述半导体制冷模块的冷端，所述热端散热器连接在所述半导体制冷模块的热端，所述冷端散热器还与所述内胆连接，其特征在于，所述制冷设备还包括有至少两个功率输出模块，所述间室温度控制方法为：制冷量需求供电电压获取步骤：分别获取每个间室的制冷量需求所对应的供电电压；制冷供电步骤：选择能够输出所需的供电电压的额定功率小的功率输出模块为所述半导体制冷模块供电，若多个间室所需的供电电压在同一功率输出模块输出电压范围内，则所述功率输出模块输出多个温区所需的供电电压的最大值为所述半导体制冷模块供电。

【技术特征摘要】
1.一种多温区半导体制冷设备的温度控制方法，所述半导体制冷设备包括至少两个彼此隔热的内胆，所述内胆内部形成间室，所述内胆由半导体制冷模组制冷，所述半导体制冷模组包括半导体制冷模块、冷端散热器和热端散热器，所述冷端散热器连接在所述半导体制冷模块的冷端，所述热端散热器连接在所述半导体制冷模块的热端，所述冷端散热器还与所述内胆连接，其特征在于，所述制冷设备还包括有至少两个功率输出模块，所述间室温度控制方法为：
制冷量需求供电电压获取步骤：分别获取每个间室的制冷量需求所对应的供电电压；制冷供电步骤：选择能够输出所需的供电电压的额定功率小的功率输出模块为所述半导体制冷模块供电，若多个间室所需的供电电压在同一功率输出模块输出电压范围内，则所述功率输出模块输出多个温区所需的供电电压的最大值为所述半导体制冷模块供电。2.根据权利要求1所述的多温区半导体制冷设备的温度控制方法，其特征在于：所述功率输出模块包括额定功率小的第一功率输出模块和额定功率大的第二功率输出模块。
3.根据权利要求2所述的多温区半导体制冷设备的温度控制方法，其特征在于：所述第一功率输出模块输出的电压范围为（Umin，Ubest），第二功率输出模块输出的电压范围为（Ubest，Umax）；其中，Ubest为使得所述半导体制冷模块的制冷效率最高的最高效率电压。
4.根据权利要求2所述的多温区半导体制冷设备的温度控制方法，其特征在于：
所述Umax≥根据间室最大制冷量需求确定的最大制冷量电压；
所述Umin≤根据间室最低制冷需求确定的最小制冷量电压。
5.根据权利要求3所述的多温区半导体制冷设备的温度控制方法，其特征在于：所述控制方法为：
分别确定各个间室的半导体制冷模块所需的供电电压；
若间室所需的供电电压≤Ubest，选择第一功率输出模块为所述半导体制冷模块供电；
若间室所需的供电电压＞Ubest，选择第二功率输出模块为所述半导体制冷模块供电。
6.根据权利要求5所述的多温区半导体制冷设备的温度控制方法，其特征在于，
若多个间室所需的供电电压≤Ubest，确定供电电压中的最大值，控制第一功率输出模块输出供电电压的最大值为所述半导体制冷模块供电。
7.根据权利要求5所述的多温区半导体制冷设备的温度控制方法，其特征在于，
若多个间室所需的供电电压＞Ube...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖长亮，刘越，芦小飞，肖曦，杨末，张进，刘华，孙科，
申请(专利权)人：青岛海尔特种电冰柜有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37