多温区半导体制冷设备及其温度控制方法_3

文档序号:9928522阅读:来源:国知局
( Λ Ti)为根据PID调节规则对温差Λ Ti进行运算得出的数值,其中,i代表第i个间室。
[0052]图7是根据本发明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。如图7所示,本实施例的PID调节规则可以被设置成:当温差Λ T大于等于预设的温差阈值Δ Tthd时,使得供电电压U等于最大制冷量电压Umax-cold,这样能对间室进行迅速降温;当温差Λ T降低到温差阈值Λ Tthd时,使得供电电压U开始从最大制冷量电压Umax-cold下降,这样不再以较大的供电电压对半导体制冷模块进行供电,能够避免半导体制冷设备内的温度降低到远低于预设定值的温度而造成不良制冷效果。
[0053]制冷供电步骤S103:电子开关选择能够输出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,若多个温区所需的供电电压在第一功率输出模块输出电压范围内,则第一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;若多个温区所需的供电电压在第二功率输出模块输出电压范围内,则第二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。
[0054]本实施例中电子开关选择能够输出供电电压的第一功率输出模块、第二功率输出模块为所述半导体制冷模块供电。
[0055]第一功率输出模块的额定功率为50W,输出电压范围为(Umin,Ubest);
第二功率输出模块的额定功率为200W,输出电压范围为(Ubest,Umax);
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。
[0056]Umax >根据半导体制冷设备最大制冷量需求确定的最大制冷量电压;
Umin <根据半导体制冷设备最低制冷需求确定的最小制冷量电压。
[0057]因而,当根据温区I的温差Λ Tl、温区2的温差Λ Τ2确定向所述半导体制冷模块201供电的供电电压U1,向所述半导体制冷模块202供电的额供电电压U2后:
若半导体制冷模块201所需供电电压Ul ( Ubest,半导体制冷模块202所需供电电压U2 > Ubest,通过电子开关103的状态,Kl闭合、K2断开、K3闭合、K4断开,控制第一功率输出模块101给半导体制冷模块201供电的电路闭合,第一功率输出模块101输出供电电压Ul为半导体制冷模块201供电,半导体制冷模块201为温区I制冷,当然,半导体制冷模块201可以设置有多个,多个半导体制冷模块201共同为温区I制冷。第二功率输出模块102给半导体制冷模块202供电的电路闭合,第二功率输出模块102输出供电电压U2为半导体制冷模块202供电,半导体制冷模块202为温区2制冷,当然,半导体制冷模块202可以设置有多个,多个半导体制冷模块202共同为温区2制冷。
[0058]若半导体制冷模块201所需供电电压Ul > Ubest,半导体制冷模块202所需供电电压U2 < Ubest,通过电子开关103的状态,Kl断开、K2闭合、K3断开、K4闭合,控制第一功率输出模块101给半导体制冷模块202供电的电路闭合,第一功率输出模块101输出供电电压U2为半导体制冷模块202供电,半导体制冷模块202为温区2制冷,当然,半导体制冷模块202可以设置有多个,多个半导体制冷模块202共同为温区2制冷。第二功率输出模块102给半导体制冷模块201供电的电路闭合,第二功率输出模块102输出供电电压Ul为半导体制冷模块201供电,半导体制冷模块201对温区I制冷,当然,半导体制冷模块201可以设置有多个,多个半导体制冷模块201共同为温区I制冷。
[0059]若半导体制冷模块201所需供电电压Ul > Ubest,半导体制冷模块202所需供电电压U2 > Ubest,通过电子开关103的状态,Kl断开、K2断开、K3闭合、K4闭合,控制第二功率输出模块102给半导体制冷模块201、202供电的电路闭合,第二功率输出模块102输出供电电压U1、U2中的最大值为半导体制冷模块201、202供电,半导体制冷模块201对温区I制冷、202对温区2制冷。
[0060]若半导体制冷模块201所需供电电压Ul ( Ubest,半导体制冷模块202所需供电电压U2 < Ubest,通过电子开关103的状态,Kl闭合、K2闭合、K3断开、K4断开,控制第一功率输出模块101给半导体制冷模块201、202供电的电路闭合,第一功率输出模块101输出供电电压U1、U2中的最大值为半导体制冷模块201、202供电,半导体制冷模块201对温区I制冷、202对温区2制冷。
[0061]步骤S103结束后,重复步骤S101。
[0062]如图11所示,在制冷供电步骤S103中还包括以下步骤:
S1031,判断Λ Tl是否为O ?若Λ Tl为0,进入步骤S1032。
[0063]S1032,控制供电电源为第I间室的半导体制冷模块供电的电路断开。
[0064]S1033,判断Λ Τ2是否为O ?若Λ Τ2为0,进入步骤S1034。
[0065]S1034,控制供电电源为第2间室的半导体制冷模块供电的电路断开。
[0066]S1035,判断Λ Τ1、Λ Τ2是否均为0,若是,进入步骤S1036。
[0067]S1036,确定维持电压Uke印为第I间室和第2间室供电,所述维持电压Uke印为维持冷量消耗所需的电压。
[0068]S1037,判断Λ Tl或Λ Τ2 >设定值?设定值为O或接近O的较小值,若是,进入步骤 SlOlo
[0069]图8是根据本发明一个实施例的多温区半导体制冷设备的示意性框图。在图8所示的实施例中,提供了一种多温区半导体制冷设备,该制冷设备包括:
控制器105,用于根据制冷设备每个温区的平均温度Tr与预设的目标温度Ts的温差Λ T确定每个温区的半导体制冷模块所需的供电电压U,输出控制信号至电子开关103,输出电压控制信号至功率输出模块,若多个温区所需的供电电压在同一功率输出模块输出的电压范围内,则输出功率输出模块对应的所需的供电电压最大值的电压控制信号至功率输出模块。每个温区的平均温度Tr由每个温区的温度传感器106采集,每个温区预设的目标温度Ts由每个温区的温度设定模块107设定。
[0070]电子开关103,用于根据控制器105输出的控制信号动作,选择能够输出供电电压U的额定功率小的功率输出模块为半导体制冷模块104供电,本实施例中电子开关103选择第一功率输出模块101或第二功率输出模块102为半导体制冷模块201、202供电。
[0071]额定功率小的第一功率输出模块101和额定功率大的第二功率输出模块102,第一功率输出模块101输出的电压范围为(Umin,Ubest),第二功率输出模块102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104的制冷效率最高的最高效率电压。
[0072]Umax >根据半导体制冷设备最大制冷量需求确定的最大制冷量电压;
Umin <根据半导体制冷设备最低制冷需求确定的最小制冷量电压。
[0073]若半导体制冷模块201所需供电电压Ul ( Ubest,半导体制冷模块202所需供电电压U2 > Ubest,通过电子开关103的状态,Kl闭合、K2断开、K3闭合、K4断开,控制第一功率输出模块101给半导体制冷模块201供电的电路闭合,第一功率输出模块101输出供电电压Ul为半导体制冷模块201供电,半导体制冷模块201为温区I制冷,当然,半导体制冷模块201可以设置有多个,多个半导体制冷模块201共同为温区I制冷。第二功率输出模块102给半导体制冷模块202供电的电路闭合,第二功率输出模块102输出供电电压U2为半导体制冷模块202供电,半导体制冷模块202为温区2制冷,当然,半导体制冷模块202可以设置有多个,多个半导体制冷模块202共同为温区2制冷。
[0074]若半导体制冷模块201所需供电电压Ul > Ubest,半导体制冷模块202所需供电电压U2 < Ubest,通过电子开关103的状态,Kl断开、K2闭合、K3断开、K4闭合,控制第一功率输出模块101给半导体制冷模块202供电的电路闭合,第一功率输出模块101输出供电电压U2为半导体制冷模块202供电,半导体制冷模块202为温区2制冷,当然,半导体制冷模块202可以设置有多个,多个半导体制冷模块202共同为温区2制冷。第二功率输出模块102给半导体制冷模块201供电的电路闭合,第二功率输出模块102输出供电电压Ul为半导体制冷模块201
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