测量热电模块最大输出功率的方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术适用于热电转换技术领域，提供了一种测量热电模块最大输出功率的方法及系统，测量热电模块最大输出功率的方法包括：根据热电模块输出功率、热电材料定性温度、热电材料电导率和热电模块动态内阻四者的变化关系，以及热电模块的最大动态内阻，确定测试电阻的初始阻值和测试电阻的阻值调节方向，通过以最大动态内阻为测试电阻的初始阻值，逐次减小测试电阻，测得热电模块的最大输出功率，缩小了测试电阻的调节范围，测量过程简单方便，节省了大量时间。

The method, device and system for measuring the maximum output power of a thermoelectric module

The invention is applicable to the technical field of thermoelectric conversion, and provides a method and a system for measuring the thermoelectric module of the maximum power output, including the method of measuring the maximum output power of the thermoelectric module: according to the relationship between the thermoelectric module output power, thermoelectric materials, thermoelectric material qualitative temperature conductivity and thermoelectric module dynamic resistance of the four, and the maximum dynamic thermal resistance module, to determine the initial resistance test and resistance test of resistance value by adjusting the direction, the initial resistance to the maximum dynamic resistance for testing resistance, gradually reduce the resistance test, the measured maximum output power of the thermoelectric module, reduces the range of resistance test, the measurement process is simple and convenient, saves a lot of time.

【技术实现步骤摘要】
测量热电模块最大输出功率的方法、装置及系统
本专利技术属于热电转换
，尤其涉及一种测量热电模块最大输出功率的方法、装置及系统。
技术介绍
半导体温差发电主要利用半导体热电材料赛贝克效应将热能转换为电能。热电模块TEM热电模块(ThermoelectricModule)作为热能到电能转换的核心部件，最大输出功率是表征其热电转换性能的主要参数之一。目前，获得热电模块冷热端一定温差下最大输出功率的常用方法有三种：1.开路电压-短路电流法；2.伏-安特性法；3.负载匹配法。但是，开路电压-短路电流法和伏-安特性法都是以理论值计算热电模块的最大输出功率，均未考虑热电模块中存在热电耦合效应，因此，按经典理论计算得到的热电模块最大输出功率准确度较低。负载匹配法为热电模块最大输出功率的经典测量法，基于热电模块冷热两端在一定温差下，调节负载阻值，找到负载电阻与热电模块内阻实际匹配工况，根据匹配工况下测量得到的热电模块输出端的电压(Vo)、电流(Io)计算得到热电模块最大输出功率(Pomax＝VoIo)，由于该测量方法完全模拟了热电模块实际工况，故得到的热电模块最大输出功率值比较准确，但是该测量方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量热电模块最大输出功率的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据热电模块的输出功率和热电模块的热电材料定性温度的变化关系，所述热电材料定性温度和热电模块的热电材料电导率的变化关系，以及所述热电材料电导率和热电模块的动态内阻的变化关系，确定所述输出功率与所述动态内阻的变化关系；获取数据采集系统采集的热电模块的开路电压和瞬态短路电流；根据所述开路电压和所述瞬间短路电流，确定热电模块的最大动态内阻；根据所述输出功率与所述动态内阻的变化关系，以及所述最大动态内阻，确定热电模块的外接测试电阻的初始阻值以及所述测试电阻的阻值调节方向；调节所述测试电阻的初始阻值等于所述最大动态内阻，根据第一预设电阻差值逐...

【技术特征摘要】
1.一种测量热电模块最大输出功率的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据热电模块的输出功率和热电模块的热电材料定性温度的变化关系，所述热电材料定性温度和热电模块的热电材料电导率的变化关系，以及所述热电材料电导率和热电模块的动态内阻的变化关系，确定所述输出功率与所述动态内阻的变化关系；获取数据采集系统采集的热电模块的开路电压和瞬态短路电流；根据所述开路电压和所述瞬间短路电流，确定热电模块的最大动态内阻；根据所述输出功率与所述动态内阻的变化关系，以及所述最大动态内阻，确定热电模块的外接测试电阻的初始阻值以及所述测试电阻的阻值调节方向；调节所述测试电阻的初始阻值等于所述最大动态内阻，根据第一预设电阻差值逐次减小所述测试电阻的阻值，并测量每一次测试电阻阻值调整后热电模块的输出功率；根据测量的热电模块的输出功率，确定热电模块的最大输出功率。2.根据权利要求1所述的测量热电模块最大输出功率的方法，其特征在于，所述热电模块的输出功率和热电模块的热电材料定性温度的变化关系为：Tm＝0.5(Th+Tc)-0.5RT(Qh-Qc)＝0.5(Th+Tc)-0.5RTPo，其中，Tc、Th分别为热电模块的冷、热端温度，Qc、Qh分别为热电模块的冷、热端热能，Tm为热电模块的热电材料定性温度，Po为热电模块的输出功率，RT为热电模块的冷、热端寄生电阻的等效电阻；所述热电材料定性温度和热电模块的热电材料电导率的变化关系为：其中，σN、σP分别为热电模块的N型、P型热电材料的电导率，Tm为热电材料定性温度；所述热电材料电导率和热电模块的动态内阻的变化关系为：其中，N为热电模块中的P-N电偶对数，h为热电材料的臂高，ln、lp分别为热电模块的N型、P型热电材料横截面边长，σn(Tm)、σp(Tm)分别为热电模块的N型、P型热电材料在定性温度Tm下的电导率，Ri(Tm)为热电模块在定性温度Tm下的动态内阻；所述输出功率与所述动态内阻的变化关系为：在所述输出功率达到最大输出功率之前，所述输出功率随所述动态内阻的减小而增大。3.根据权利要求1所述的测量热电模块最大输出功率的方法，其特征在于，所述获取热电模块的开路电压和瞬态短路电流包括：获取热电模块的开路电压以及所述测试电阻中取样电阻的瞬态取样电压；根据所述取样电阻的阻值和所述瞬态取样电压，计算所述取样电阻的瞬态电流，所述取样电阻的瞬态电流为热电模块的瞬态断短路电流。4.根据权利要求1所述的测量热电模块最大输出功率的方法，其特征在于，所述调节所述测试电阻的初始阻值等于所述最大动态内阻，根据预设电阻差值逐次减小所述测试电阻的阻值，并测量每一次测试电阻阻值调整后热电模块的输出功率之后，还包括：在测量的热电模块的输出功率出现减小趋势时，根据第二预设电阻差值逐次增大所述测试电阻的阻值，并测量每一次测试电阻阻值调整后热电模块的输出功率。5.根据权利要求1所述的测量热电模块最大输出功率的方法，其特征在于，所述根据测量的热电模块的输出功率确定热电模块的最大输出功率包括：根据测量的热电模块的输出功率，确定热电模块的输出功率的峰值；根据热电模块的输出功率的峰值，确定热电模块的最大输出功率。6.一种测量热电模块最大输出功率的装置，其特征在于，包括：关系确定模块，用于根据热电模块的输出功率和热电模块的热电材料定性温度的变化关系，所述热电材料定性温度和热电模块的热电材料电导率的变化关系，以及所述热电材料电导率和热电模块的动态内阻的变化关系，确定所述输出功率与所述动态内阻的变化关系；数据获取模块，用于获取数据采集系统采集的热电模块的开路电压和瞬态短路电流；动态内阻计算模块，用于根据所述开路电压和所述瞬间短路电流，确定热电模块的最大动态内阻；阻值确定模块，用于根据所述输出功率与所述动态内阻的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高俊岭，石桂菊，张世民，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北,13