多温区半导体制冷设备及其温度控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体制冷设备技术领域，特别是一种多温区半导体制冷设备及其温度控制方法。
【背景技术】
[0002]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。
【发明内容】
[0003]本发明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。
[0004]为解决上述技术问题，本发明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为半导体制冷模块供电的供电电源，所述温度控制方法为:
制冷量需求供电电压获取步骤:分别获取第i个间室的制冷量需求所对应的供电电压
Ui ；
制冷供电步骤:确定供电电压Ui中的最大值，控制所述供电电源输出供电电压Ui中的最大值为所述半导体制冷模块供电。
[0005]优选的，所述制冷量需求供电电压获取步骤为:获取第i个间室的平均温度Tri与预设的目标温度Tsi的温差Λ Ti ;根据温差Λ Ti确定第i个间室的半导体制冷模块所需的供电电压Ui。
[0006]进一步的，按公式Ui=UPID( Λ Ti)+Ubest获取向第i个间室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(ATi)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。
[0007]其中，制冷供电步骤还包括:若Λ 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。
[0008]并且供电电源为第i个间室的半导体制冷模块供电的电路断开后，若Λ Ti >设定值，进入制冷量需求供电电压获取步骤。
[0009]当第i个间室的平均温度Tri与预设的目标温度Tsi的温差Λ Ti均达到O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。
[0010]基于上述温度控制方法的设计，本发明还提出了一种半导体制冷设备，包括温度控制系统，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，分别确定向所述第i个间室的半导体制冷模块供电的供电电压Ui，控制功率输出模块输出供电电压Ui中的最大值为所述半导体制冷模块供电。
[0011]进一步的，还包括:
间室温度传感器，用于检测每个间室的平均温度Tri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。
[0012]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。
[0013]与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是:本发明多温区半导体制冷设备的温度控制方法分别根据第i个间室的制冷量需求获取供电电压Ui，确定供电电压中的最大值，控制供电电源输出最大值为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。本发明的温度控制方法能够使各个温区迅速达到设定值。当温差大于等于预设的温差阈值时，使得供电电压等于最大制冷量电压，因此能够在温差较大时以较高制冷效率迅速降低温度，使得温差迅速趋于一个较小值；当温差降低到温差阈值时，使得供电电压开始从最大制冷量电压下降，因此能够避免降温过快，以免降低到远低于预设值的温度，造成不良制冷效果。
[0014]结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
[0015]图1是根据本发明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。
[0016]图2是图1的侧视图。
[0017]图3是根据本发明一个实施例的半导体制冷设备的温度控制方法的流程图。
[0018]图4是根据本发明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。
[0019]图5是根据本发明一个实施例的半导体制冷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。
[0020]图6是根据本发明一个实施例的半导体制冷设备的示意性框图。
[0021]图7是根据本发明另一个实施例的半导体制冷设备的示意性框图。
[0022]图8是根据本发明另一个实施例的温区分布示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细地描述。
[0024]多温区半导体制冷设备可以是冰箱、酒柜、冷柜以及冰吧等。例如，酒柜中会根据不同的酒品类别进行分类储存，比如红葡萄酒适宜的温区是10-18°C ;白葡萄酒适宜的温区是5-10°C ;香槟酒则是3-5°C。而冰吧产品需要的温区范围会更加宽广，区分为水果区，蔬菜区，酒品区，茶叶区等等。本发明的多温区半导体制冷设备包括至少两个彼此隔热的内胆，每个内胆内部形成一个间室，每个间室形成一个温区。内胆由半导体制冷模组制冷，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，冷端散热器连接在半导体制冷模块的冷端，热端散热器连接在半导体制冷模块的热端，冷端散热器还与内胆连接，为内胆提供制冷量。本发明的半导体制冷模组可以根据需要独立工作，并且通过冷端散热器在内胆的分布，获得各种适宜温度的温区。
[0025]本实施例以两个内胆形成两个温区为例进行说明:
如图1、2所示，本实施例半导体制冷设备包括两个内胆205、两组半导体制冷模组，每个内胆形成一个间室。半导体制冷模组包括半导体制冷模块201、202，冷端散热器203、204和热端散热器(图中未示出)，冷端散热器203连接在半导体制冷模块201的冷端，冷端散热器204连接在半导体制冷模块202的冷端，热端散热器均连接在半导体制冷模块201和202的热端。两个内胆205之间通过隔热层208实现隔热，冷端散热器203连接在上内胆205上，为上内胆205提供制冷量，形成温区I ;冷端散热器204连接在下内胆205上，为下内胆205提供制冷量，形成温区2。
[0026]图3是根据本发明一个实施例的半导体制冷设备的温度控制方法的流程图。在图3所示的实施例中，该温度控制方法可包括:
数据获取步骤101，获取制冷设备第一间室的平均温度Trl与预设的目标温度Tsl的温差Λ Tl ;获取制冷设备第二间室的平均温度Tr2与预设的目标温度Ts2的温差Λ Τ2。
[0027]制冷量需求供电电压获取步骤102，根据温差Λ Tl确定向第一间室半导体制冷模块供电的供电电压U1，根据温差Λ Τ2确定向第一间室半导体制冷模块供电的供电电压U2。
[0028]本实施例根据预设的PID调节规则，按公式Ui=UPID( Δ Ti) +Ubest确定的供电电压Ui向制冷设备的半导体制冷模块供电。其中，Ubest为使得半导体制冷模块的制冷效率最高的最高效率电压，UPID ( Λ Ti)为根据PID调节规则对温差Λ Ti进行运算得出的数值。
[0029]图4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4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。
[0030]制冷供电步骤103:确定供电电压U1、U2中的最大值，控制供电电源输出U1、U2中的最大值为第一间室和第二间室的半导体制冷模块供电。
[0031]重复数据获取步骤101。
[0032]制冷供电步骤中的供电电源的输出电压范围为(Umin，Umax)；
图5是根据本发明一个实施例的半导体制冷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。如图5所示，根据供电电压U与制冷效率的关系，可将供电电压U划分为4个区域:第一非经济区401、高效区402、高制冷量区403、第二非经济区404。第一非经济区401的制冷量