一种半导体温差热电发电方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种半导体温差热电发电方法及装置，所述半导体温差热电发电方法包括：获取热电阵列中的所有或其中部分发电器件的温度信号；根据所述热电阵列中的所有或其中部分发电器件的温度信号进行优化拓扑，获取所述热电阵列功率最大化时各个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令；根据所述各个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令，控制所述热电阵列中的各个发电器件对应的可控开关的导通或断开状态。本发明专利技术实施例通过调节开关的导通和断开，可以将工作于低温和衰减严重的发电器件模块从整个热电阵列中动态摘除，变成一个可优化的系统，从而可以尽量减小热电阵列中的失配问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热电
，尤其涉及一种半导体温差热电发电方法及装置。
技术介绍
半导体热电发电机是一种独特的能源转化器件，它采用半导体，可以把热能直接转化为电能，相比其它发电机有一系列的优点，如环保性，直流性电源，没有运动部件，寿命也较长，运行非常安静。所以它非常适合作为一种简单的发电方式把工业及民用中燃烧热能系统的废热转化为电能。为了有效的实现热源发电，单个的热电模块是不能工作的，必须要把多个热电模块通过串并联接在一起，形成一个阵列系统，才能够达到一定量的功率。多个热电池连在一起，数量少的时候，要么串要么并；而数量多的时候，全串和全并都不现实，全串电压太高，可靠性差，串在一起时，坏一个，全完了。全并也不现实，电流太大，同时可靠性也差，只要其中一个短路，整个也用不了。一般来说，热电模块数量多的时候须要做成一个串并联混合的矩形阵列。因此在工业应用中为了组成一个实际的发电系统，许多热电模块通过串并混合的方式电连接。理想情况下，可认为一个热电阵列里的每个模块相互之间都有相同的电特性。这样不会有衰减的模块在串联时限制阵列里的总电流，或在并联时限制阵列里的总电压。但在现实热电发电系统中，模块电特性的失配很难消除。有2个原因:第一个原因是热电模块的电压和电阻取决于它的温度，而大多数热电系统的热源温度分布是不均匀的。这就造成了各个模块电压和电阻在阵列中的失配。第二个原因就是热电模块在使用一段时间以后，由于不同的使用情况各个模块会以不同的速率衰减，使用一段时间以后热电阵列里的模块即使是相同的类型也会呈现不同的电阻。热电模块的这种失配将造成输出功率损失。与本专利技术相关的现有技术是通过调制电源和负载之间的电力电子转换器的占空t匕，对热电阵列可能的最大功率点在负载侧进行动态跟踪。这种技术只能改变负载电路的等效电阻，而对热电阵列中各模块失配造成的功率下降不能起作用。分布式最大功点跟踪技术为每个热电模块都配置电力电子转换器，不论热电模块电压和电阻如何，都能使各模块工作在各自的最大功率点。但是这种方式需要很多电气模块，带来不现实的系统成本和复杂度。因此，本领域的技术人员亟待解决热电阵列不均匀热源温度和/或不均匀衰减率引起的电失配，以及从而造成的功率下降问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种半导体温差热电发电方法及装置，以解决热电阵列不均匀热源温度和/或不均匀衰减率引起的电失配，从而造成的功率下降问题。一方面，本专利技术实施例提供了一种半导体温差热电发电方法，所述半导体温差热电发电方法包括:获取热电阵列中所有或其中部分发电器件的温度信号；根据所述热电阵列中的所有或其中部分发电器件的温度信号进行优化拓扑，获取所述热电阵列功率最大化时各个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令；根据所述各个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令，控制所述热电阵列中的各个发电器件对应的可控开关的导通或断开状态。优选的，在本专利技术一实施例中，所述方法还包括:获取所述热电阵列的所有或其中部分发电器件的串路电流或并联端电压；根据所述热电阵列中的所有或其中部分发电器件的温度信号，以及串路电流或并联端电压进行优化拓扑，获取所述热电阵列功率最大化时各个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令。优选的，在本专利技术一实施例中，所述获取热电阵列中的所有或其中部分发电器件的温度信号，包括:通过无线收发器获取热电阵列中的所有或其中部分发电器件的温度信号；所述获取所述热电阵列的所有或其中部分发电器件的串路电流或并联端电压，包括:通过无线收发器获取所述热电阵列的所有或其中部分发电器件的串路电流或并联端电压。优选的，在本专利技术一实施例中，所述根据所述热电阵列中的所有或其中部分发电器件的温度信号进行优化拓扑，获取所述热电阵列功率最大化时各个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令，包括:根据所述热电阵列中的所有或其中部分发电器件的温度信号，利用查表法或实时仿真法进行优化拓扑，获取所述热电阵列功率最大化时各个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令；所述根据所述热电阵列中的所有或其中部分发电器件的温度信号，以及串路电流或并联端电压进行优化拓扑，获取所述热电阵列功率最大化时各个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令，包括:根据所述热电阵列中的所有或其中部分发电器件的温度信号，以及串路电流或并联端电压，利用查表法或实时仿真法进行优化拓扑，获取所述热电阵列功率最大化时各个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令。优选的，在本专利技术一实施例中，所述可控开关包括保持继电器；所述保持继电器为单线圈或双线圈:当所述保持继电器为单线圈时，所述继电器控制驱动模块用I个双极性输出端口，或者借助H桥用2个单极性输出端口实现；所述热电阵列中的所有发电器件对应一个控制单元，或者所述热电阵列中的每个发电器件对应一个控制单元；所述控制单元通过电池或者发电器件中的一部分热电偶进行供电；当所述热电阵列为先并后串阵列结构时，分别为各个发电器件配置一个可控开关:可控开关串接发电器件；当所述热电阵列为先串后并阵列结构时，分别为各个发电器件配置两个可控单刀单掷开关:一个可控开关串接发电器件，另一个可控开关并接发电器件；或者为各个发电器件配置一个可控单刀双掷开关:一个通路串接发电器件，另一个通路并接发电器件。另一方面，本专利技术实施例提供了一种半导体温差热电发电装置，所述半导体温差热电发电装置包括:控制单元，所述半导体温差热电发电装置还包括:热电阵列中的一个或多个发电器件；其中，所述控制单元包括:传感器接口模块，用于获取所述控制单元对应的一个或多个发电器件的温度信号;处理器模块，用于在进行优化拓扑后，获取所述热电阵列功率最大化时所述控制单元对应的一个或多个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令；继电器控制驱动模块，用于根据所述控制单元对应的一个或多个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令，控制所述控制单元对应的一个或多个发电器件对应的可控开关的导通或断开状态。优选的，在本专利技术一实施例中，所述热电阵列中包括多个所述半导体温差热电发电装置，其中，一个控制单元对应一个或多个发电器件；所述热电阵列中的所有发电器件对应一个主控主机时，主控主机用于根据所述热电阵列中的所有或其中部分发电器件对应的控制单元发送来的温度信号进行优化拓扑，以产生所述热电阵列功率最大化时各个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令，并发送回给对应的控制单元；或者，所述控制单元中的处理器模块，用于根据所述控制单元对应的一个或多个发电器件的温度信号进行优化拓扑，以产生所述热电阵列功率最大化时所述控制单元对应的一个或多个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令；所述传感器接口模块，还获取所述控制单元对应的一个或多个发电器件的串路电流或并联端电压；所述控制单元中的处理器模块，进一步用于根据所述控制单元对应的一个或多个发电器件的温度信号，以及串路电流或并联端电压进行优化拓扑，以产生所述热电阵列功率最大化时所述控制单元对应的一个或多个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令。 优选的，在本专利技术一实施例中，所述控制单元，用于通过无线收发器发送所述控制单元对应的一个或多个发电器件的温度信号；进一步用于通过无线收发器发送所述控制单元对应的一个或多个发电器件的串路电流或并联端电压。优选的，在本专利技术一实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体温差热电发电方法，其特征在于，所述半导体温差热电发电方法包括：获取热电阵列中所有或其中部分发电器件的温度信号；根据所述热电阵列中的所有或其中部分发电器件的温度信号进行优化拓扑，获取所述热电阵列功率最大化时各个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令；根据所述各个发电器件对应的可控开关的导通或断开指令，控制所述热电阵列中的各个发电器件对应的可控开关的导通或断开状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旻，陈树泉，
申请(专利权)人：北京鸿雁荣昌电子技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：