一种半导体除湿机的控制方法及半导体除湿机与流程

1.本发明属于半导体除湿领域，尤其涉及一种半导体除湿机的控制方法及半导体除湿机。


背景技术：

2.半导体除湿技术，即采用制冷铝片利用热电制冷效应(帕尔贴效应)进行冷凝除湿的技术。目前市场半导体除湿机控制方式简单，针对不同的环境条件，无法调整工作模式以达到最优运行的状态，甚至出现无法工作的问题。
3.有鉴于此特提出本发明。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种半导体除湿机的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
5.除湿机运行过程中根据室内环境温度和室内环境湿度调节半导体制冷片运行电压和散热风机转速。
6.进一步可选地，所述根据室内环境温度和室内环境湿度调节半导体制冷片运行电压和散热风机转速，包括
7.根据室内环境温度调节半导体制冷片的运行电压；
8.根据室内环境湿度调节散热风机转速。
9.进一步可选地，所述根据获取的室内环境温度调节半导体制冷片的运行电压，包括
10.获取室内环境温度t
环
；
11.比较室内环境温度t
环
与第一设定温度t1、第二设定温度t2的大小；
12.当满足：t
环
＞t1时，控制半导体制冷片以u1电压运行；
13.当满足：t1≤t
环
≤t2时，控制半导体制冷片以u2电压运行；
14.当满足：t
环
＜t2时，控制半导体制冷片以u3电压运行；
15.其中：u1＞u2＞u3。
16.进一步可选地，所述根据室内环境湿度调节散热风机转速，包括
17.获取室内环境湿度h
环
；
18.比较室内环境湿度h
环
与设定湿度h1的大小；
19.当满足：h
环
＞h1时，控制散热风机以n1转速运行；
20.当满足：h
环
≤h1时，控制散热风机以n2转速运行；
21.其中：n1＞n2。
22.进一步可选地，所述控制方法还包括：
23.确定冷端散热器温度t
冷
；
24.获取室内环境温度t
环
与室内环境湿度h
环
，根据室内环境温度t
环
与室内环境湿度h
环
确定冷凝温度点t
点
；
25.比较冷端散热器温度t
冷
与冷凝温度点t
点
的大小，根据比较结果来调节半导体制冷片运行电压和散热风机转速。
26.进一步可选地，所述比较冷端散热器温度t
冷
与冷凝温度点t
点
的大小，所述根据比较结果来调节半导体制冷片运行电压u和散热风机转速n，包括
27.判断是否满足：t
冷
＞t
点
，若满足，增加半导体制冷片运行电压u和降低散热风机转速n；若不满足，判断是否满足：t
冷
＜0，若满足则降低半导体制冷片运行电压u和提高散热风机转速n。
28.进一步可选地，当冷端散热器温度满足t
冷
＜0时，所述控制方法还包括：控制半导体制冷片按运行x时长停y时长的方式循环运行。
29.进一步可选地，所述控制方法还包括
30.确定冷端散热器温度t
冷
；
31.计算冷端散热器温度变化率k；
32.根据温度变化率k、以及冷端散热器温度t
冷
来确定除湿系统是否处于故障状态；若除湿系统处于故障状态，记录故障次数z，判断故障次数z是否大于设定故障次数z
设
；若满足，控制所制冷系统停机；若不满足：控制所述除湿系统进入故障保护模式。
33.进一步可选地，所述根据温度变化率k、以及冷端散热器温度t
冷
来确定除湿系统是否处于故障状态，包括
34.判断温度变化率k是否满足：k≥设定变化率k
设
，若满足，判断所述除湿系统处于故障状态；若不满足，判断冷端散热器温度t
冷
是否满足：t
冷
≥设定温度t
设
，若满足，判断所述除湿系统处于故障状态。
35.进一步可选地，所述故障保护模式包括：控制半导体制冷片停止工作x1时长后再次判断所述除湿系统是否处于故障状态，若系统依然处于故障状态，记录故障次数z后根据故障次数z来确定是否继续运行所述故障保护模式；若系统故障状态解除，将故障次数清零后按照所述除湿系统的设定模式运行。
36.进一步可选地，所述冷端散热器温度t
冷
的确定包括：
37.获取半导体制冷片运行电压u、散热风机转速n、室内温度t
环
和室内湿度h
环
；
38.根据除湿机中预先存储的由半导体制冷片运行电压u、散热风机转速n、室内温度t
环
和室内湿度h
环
建立的冷端散热器温度t
冷
与t
环
、h
环
、u和n的函数关系t
冷
＝f(t
环
，h
环
，u，n)，来计算当前半导体制冷片运行电压u、散热风机转速n、室内环境温度t
环
和室内温度湿度h
环
下的半导体制冷片的冷端散热器温度t
冷
。
39.进一步可选地，冷端散热器温度t
冷
与半导体制冷片运行电压u、散热风机转速n、室内温度t
环
和室内湿度h
环
的函数关系为：
[0040][0041]
其中k1、k2、k3、k4和k5是比例系数。
[0042]
进一步可选地，所述冷端散热器温度t
冷
的确定包括：通过获取设置在冷端散热器处的温度传感器检测的温度值来确定。
[0043]
本发明的第二目的还提出了一种控制装置，其包括一个或多个处理器以及存储有
程序指令的非暂时性计算机可读存储介质，当所述一个或多个处理器执行所述程序指令时，所述一个或多个处理器用于实现上述任意一项所述的方法。
[0044]
本发明第三目的还提出了一种半导体除湿机，其采用上述任一项所述的方法，或包括上述的控制装置。
[0045]
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
[0046]
1)采用本发明的控制方法在高环境温度下能快速冷凝；在低环境温度下能有效防止结霜；
[0047]
2)采用本发明的控制方法在高环境湿度下能冷凝更多湿空气；在低环境湿度下能有效冷凝；
[0048]
3)采用本发明的控制方法不仅对外界条件进行异常运行识别控制，还能对系统自身进行故障检测并快速进行保护控制。
[0049]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
[0050]
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
[0051]
图1：为本发明实施例的半导体除湿机的结构图；
[0052]
图2：为本发明实施例调节半导体制冷片工作电压和散热风机转速控制逻辑图。
[0053]
图3：为本发明实施例的除湿机的故障检测逻辑图。
[0054]
其中：1-冷端散热器；2-半导体制冷片；3-热端散热器；4-散热风机。
[0055]
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
[0056]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0057]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0058]
为了解决现有半导体除湿机在不同环境温度和环境湿度下除湿能力不足的问题，本实施例提出了一种半导体除湿机的控制方法，本实施例的控制方法包括：s1，除湿机运行过程中根据室内环境温度和室内环境湿度调节半导体制冷片2运行电压和散热风机4转速。
[0059]
本实施例的半导体除湿机的结构如图1所示，该除湿机包括：冷端散热器1、半导体
制冷片2、热端散热器3、散热风机4，其中，各环境参数和系统温度参数通过传感器进行识别记录，包括环境温度、环境湿度、冷端散热器1温度。本实施例的除湿机在开机运行时先按照用户设定的模式运行，然后根据环境温度、环境湿度调节半导体制冷片2工作电压和散热风机4转速，进行双闭环控制，使系统更加高效运行。
[0060]
进一步可选地，步骤s1包括步骤s11～s12，其中：
[0061]
s11,根据室内环境温度调节半导体制冷片的运行电压；
[0062]
s12,当调节半导体制冷片运行电压后，根据室内环境湿度调节散热风机转速。
[0063]
根据环境温度、环境湿度来调节制冷系统电压和散热风机转速，以使除湿系统一直处于最高效的除湿状态下工作，且能耗最低。此控制方法将温度、湿度分别作为输入量，形成两个闭环控制，分别为温度——电压闭环、湿度——转速闭环。并且，本实施例先根据环境温度来调节工作电压再根据环境湿度来调节散热风机转速，从而保证在高环境温度下能快速冷凝；在低环境温度下能有效防止结霜，以及在高环境湿度下能冷凝更多湿空气，在低环境湿度下能有效冷凝。
[0064]
进一步可选地，步骤s11包括s111～s112,其中：
[0065]
s111,获取室内环境温度t
环
；
[0066]
s112,比较室内环境温度t
环
与第一设定温度t1、第二设定温度t2的大小；当满足：t
环
＞t1时，控制半导体制冷片以u1电压运行；当满足：t1≤t
环
≤t2时，控制半导体制冷片以u2电压运行；当满足：t
环
＜t2时，控制半导体制冷片以u3电压运行；其中：u1＞u2＞u3。
[0067]
如图2所示的控制流程图，除湿机机运行后，系统通过温度传感器识别环境温度t
环
，进行智能运行：当t
环
＞t1时，半导体制冷片以u1电压运行，使系统能高效除湿，u1电压可选的为半导体制冷片最大工作电压；当t
环
＜t2时，半导体制冷片以u3电压运行，防止系统低温结霜，u3电压可选的为半导体制冷片最低工作电压；在t2≤t≤t1时，半导体制冷片以u2电压运行，从而使系统处于最优状态下工作，且降低能耗，u2电压可选的为半导体制冷片的额定电压。t1、t2为预设置好的环境温度值，为结合半导体除湿机情况以及大量实验数据计算出的最佳温度控制值，且t2＜t1。u1、u2、u3为预设置好的电压值，为结合半导体制冷片的性能-电压曲线计算出的最佳电压控制值，且u3＜u2＜u1。
[0068]
进一步可选地，步骤s12包括s121～s122，其中：
[0069]
s121,获取室内环境湿度h
环
；
[0070]
s122,比较室内环境湿度h
环
与设定湿度h1的大小；当满足：h
环
＞h1时，控制散热风机以n1转速运行；当满足：h
环
≤h1时，控制散热风机以n2转速运行；其中：n1＞n2。
[0071]
智能调节半导体制冷片工作电压后，如图2所示，系统再通过湿度传感器识别环境温度h
环
，进行智能运行：当h
环
＞h1时，散热风机运行高转速n1；当h
环
≤h1时，运行低转速n2，以使系统能高效除湿。h1为预设置好的环境湿度值，n1、n2为预设置好的散热风机转速值，结合制冷系统情况、散热风机性能情况以及大量实验数据计算出的最佳控制值，且n2＜n1。
[0072]
进一步可选地，本实施例的控制方法还包括步骤s2，其中：
[0073]
s2，除湿机运行过程中还根据冷端散热器温度t
冷
与冷凝温度点t
点
来调节半导体制冷片运行电压和散热风机转速。
[0074]
本实施例通过比较冷端温度与冷凝温度，识别控制整机运行模式，防止进入冷冻结霜和无效除湿状态，降低整机能耗。
[0075]
进一步可选地，步骤s2包括s21～s23,其中：
[0076]
s21，确定冷端散热器温度t
冷
；冷端散热器温度t
冷
的确定有以下两种实施方式，第一种实施方式为：通过获取半导体制冷片运行电压u、散热风机转速n、室内温度t
环
和室内湿度h
环
；然后根据除湿机系统中预先存储的由半导体制冷片运行电压u、散热风机转速n、室内温度t
环
和室内湿度h
环
建立的冷端散热器温度t
冷
与t
环
、h
环
、u和n的函数关系t
点
＝f(t
环
，h
环
，u，n)，来计算当前半导体制冷片运行电压u、散热风机转速n、室内环境温度t
环
和室内温度湿度h
环
下的半导体制冷片的冷端散热器温度t
冷
。另一种实施方式为：通过获取设置在冷端散热器处的温度传感器检测的温度值来确定。
[0077]
s22，获取室内环境温度t
环
与室内环境湿度h
环
，根据室内环境温度t
环
与室内环境湿度h
环
确定冷凝温度点t
点
；系统中存储有室内环境温度t
环
、室内环境湿度h
环
以及冷凝温度点t
点
的映射关系表，根据映射关系表即可确定当前温湿度下的冷凝温度点t
点
。
[0078]
s23，比较冷端散热器温度t
冷
与冷凝温度点t
点
的大小，根据比较结果来调节半导体制冷片运行电压和散热风机转速。具体为：判断是否满足：t
冷
＞t
点
，若满足，增加半导体制冷片运行电压u和降低散热风机转速n；若不满足，判断是否满足：t
冷
＜0，若满足则降低半导体制冷片运行电压u和提高散热风机转速n。
[0079]
如图2所示的控制流程图，本实施例根据半导体除湿机运行状态参数(电压u和转速n)及环境温湿度参数(温度t
环
和温度h
环
)的数据库，建立冷端温度t
冷
的数学模型，即t
冷
与t
环
、h
环
、u和n的函数关系t
冷
＝f(t
环
，h
环
，u，n)。系统通过温度传感器识别环境温度t
环
和环境湿度h
环
，以及读取运行参数(电压u和转速n)，可推导出冷端温度t
冷
。在一个具体实施方式中，t
冷
与t
环
、h
环
、u和n的函数关系为：其中k1、k2、k3、k4和k5是比例系数，其具体值根据整机的配置(制冷片选型等)和除湿量情况而定。
[0080]
冷端温度t
冷
还可以直接采用设置在冷端散热器侧的温度传感器来直接获取冷端温度t
冷
。优选通过函数获得冷端温度t
冷
，无需在冷端散热器侧设置传感器，降低除湿机成本。同时根据室内的温湿度情况可以确定冷凝温度点t
点
，然后将当前冷端温度t
冷
与冷凝温度点t
点
进行比较：1)当t
冷
＞t
点
时，说明负载过大，通过增加半导体制冷片运行电压u和降低散热风机转速n来避免出现无法除湿的问题，在一个具体实施方式中，当t
冷
＞t
点
时，半导体制冷片以最大电压u1运行和散热风机运行低转速n2，以防止负载过大，除湿效果不好；2)若t
冷
≤t
点
时，且当t
冷
＜0时，说明负载过小，通过降低半导体制冷片运行电压u和提高散热风机转速n来避免出现制冷片结霜问题，在一个具体实施方式中，当t
冷
≤t
点
，且t
冷
＜0时控制半导体制冷片以最低电压u3运行和散热风机运行高转速n1，防止负载过小，冷端结霜，同时半导体制冷片按运行x小时停y分钟的方式循环运行(散热风机正常运行)，以解决冷端结霜问题。x、y具体值根据整机的配置和除湿量情况而定，比如300ml除湿量的系统x为2小时，y为10分钟。3)若t
冷
≤t
点
时，且当t
冷
≥0时，维持除湿机当前运行状态。
[0081]
本实施例通过比较冷端散热器温度t
冷
与冷凝温度点t
点
的大小来调节运行电压和风机转速的方式优先级大于根据室内环境温度和室内环境湿度调节运行电压和风机转速的方式，是为了防止半导体除湿机处于异常运行。这两种方式调节时判断的依据不一样，正常运行时根据室内环境温度和室内环境湿度进行调节，异常时才会比较冷端散热器温度t冷与冷凝温度点t
点
的大小进行调节。
[0082]
进一步可选地，本实施例还提出了一种基于冷端问题的双重故障检测及控制方法，能快速的判断系统是否处于故障状态并进行有效控制，以防止安全事故发生。控制方法还包括步骤p1～p3,其中：
[0083]
p1,确定冷端散热器温度t
冷
。，计算冷端散热器温度变化率k；冷端散热器温度t
冷
的确定有以下两种实施方式，第一种实施方式为：通过获取半导体制冷片运行电压u、散热风机转速n、室内温度t
环
和室内湿度h
环
；然后根据除湿机系统中预先存储的由半导体制冷片运行电压u、散热风机转速n、室内温度t
环
和室内湿度h
环
建立的冷端散热器温度t
冷
与t
环
、h
环
、u和n的函数关系t
点
＝f(t
环
，h
环
，u，n)，来计算当前半导体制冷片运行电压u、散热风机转速n、室内环境温度t
环
和室内温度湿度h
环
下的半导体制冷片的冷端散热器温度t
冷
。另一种实施方式为：通过获取设置在冷端散热器处的温度传感器检测的温度值来确定。温度变化率k为单位时间内的温度变化，单位时间可以根据需要来调节，单位时间可选的为1min或30s在一个具体实施方式中，温度变化率k为1min内冷端温度t冷的变化率。
[0084]
p2,根据温度变化率k、以及冷端散热器温度t
冷
来确定除湿系统是否处于故障状态；具体为：判断温度变化率k是否满足：k≥设定变化率k
设
，若满足，判断所述除湿系统处于故障状态；若不满足，判断冷端散热器温度t
冷
是否满足：t
冷
≥设定温度t
设
，若满足，判断所述除湿系统处于故障状态。若均不满足上两个判断条件，则说明系统未处于故障状态或故障状态已解除。
[0085]
p3,若除湿系统处于故障状态，记录故障次数z，判断故障次数z是否大于设定故障次数z
设
；若满足，控制所制冷系统停机；若不满足：控制所述除湿系统进入故障保护模式。故障保护模式中控制半导体制冷片停止工作x1时长后再次判断所述除湿系统是否处于故障状态，若系统依然处于故障状态，记录故障次数z后根据故障次数z来确定是否继续运行所述故障保护模式；若系统故障状态解除，将故障次数清零后恢复所述除湿系统的设定运行模式。
[0086]
因半导体除湿机使用环境比较特殊，且长期处于无人看守状态，所以整机发生故障时要快速识别并进行对应的保护，以防水安全事故发生。整机发生故障时，如进出风被堵，散热风机故障停止运行或转速降到较低的转速运行等，冷端温度会增高。因不同的环境温湿度下冷端温度不一样；且不同的故障类型冷端温度差异比较大，如单一采用冷端温度高于某一设定值时进行保护时，整机可能会进行误保护或者不能及时的进行保护；因此，本实施例根据整机故障时冷端温度的变化特点，增加了故障保护模式，即冷端温度的变化率k大于设定值k
设
时，则判定系统发生故障并进入故障保护模式。
[0087]
如图3所示的控制流程图，系统通过冷端的温度传感器识别冷端温度t
冷
，当在单位时间内冷端温度t
冷
的变化率k≥k
设
，判断系统故障并进入保护模式；当k＜k
设
且t
冷
≥t
设
，判断系统故障并进入保护模式。系统进入故障保护模式后，半导体制冷片停工作x1分钟(散热风机继续运行)，时间到后恢复半导体制冷片工作并再进行故障检测，若还处于故障状态则继续保护模式，当连续检测到故障次数z大于z
设
次时，整机停止运行并需要重新上电后才能再行开启，若故障解除则整机按设定模式运行并清零故障次数。t
设
、k
设
、x1和z
设
为预先设置好的数值，其具体值根据整机的配置(半导体制冷片选型等)和除湿量情况而定，比如300ml除湿量的系统(采用03半导体制冷片)t设为40℃，k设为1.5℃/min，x1为35min，z设为6次。
[0088]
本实施例还提出了一种控制装置，其包括一个或多个处理器以及存储有程序指令
的非暂时性计算机可读存储介质，当所述一个或多个处理器执行所述程序指令时，所述一个或多个处理器用于实现上述方法。
[0089]
本实施例还提出了一种半导体除湿机，其采用上述的方法，或包括上述的控制装置。
[0090]
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。