多溫區(qū)半導(dǎo)體制冷設(shè)備及其溫度控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制冷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多溫區(qū)半導(dǎo)體制冷設(shè)備及其溫度控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體制冷設(shè)備通過半導(dǎo)體制冷模塊的冷端釋放冷量對箱體內(nèi)的儲物空間進(jìn)行制冷。但是，在實(shí)際使用過程中，都是通過箱內(nèi)的自然冷卻，由于重力場的作用，箱內(nèi)下部溫度低，上部溫度高，在箱內(nèi)可放置擱板，形成溫度差異較小的溫區(qū)。但是，由于下部溫度低，上部溫度高，因而下部只能存放儲藏溫度需求較高的物品，上部只能存放儲藏溫度需求溫度較低的物品，溫區(qū)位置固定，不能變換，而且，溫區(qū)溫度差異有限，無法滿足不同用戶的不同存儲需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種多溫區(qū)半導(dǎo)體制冷設(shè)備的溫度控制方法，制冷設(shè)備多個(gè)溫區(qū)可分別進(jìn)行溫度設(shè)定控制，可根據(jù)用戶需求設(shè)定任意溫區(qū)為需求的溫度，滿足用戶的不同需求。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種多溫區(qū)半導(dǎo)體制冷設(shè)備的溫度控制方法，所述半導(dǎo)體制冷設(shè)備包括至少兩個(gè)彼此隔熱的內(nèi)膽，所述內(nèi)膽內(nèi)部形成間室，所述內(nèi)膽由半導(dǎo)體制冷模組制冷，所述半導(dǎo)體制冷模組包括半導(dǎo)體制冷模塊、冷端散熱器和熱端散熱器，所述冷端散熱器連接在所述半導(dǎo)體制冷模塊的冷端，所述熱端散熱器連接在所述半導(dǎo)體制冷模塊的熱端，所述冷端散熱器還與所述內(nèi)膽連接，所述制冷設(shè)備還包括為半導(dǎo)體制冷模塊供電的供電電源，所述溫度控制方法為:
制冷量需求供電電壓獲取步驟:分別獲取第i個(gè)間室的制冷量需求所對應(yīng)的供電電壓
Ui ；
制冷供電步驟:確定供電電壓Ui中的最大值，控制所述供電電源輸出供電電壓Ui中的最大值為所述半導(dǎo)體制冷模塊供電。
[0005]優(yōu)選的，所述制冷量需求供電電壓獲取步驟為:獲取第i個(gè)間室的平均溫度Tri與預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度Tsi的溫差Λ Ti ;根據(jù)溫差Λ Ti確定第i個(gè)間室的半導(dǎo)體制冷模塊所需的供電電壓Ui。
[0006]進(jìn)一步的，按公式Ui=UPID( Λ Ti)+Ubest獲取向第i個(gè)間室半導(dǎo)體制冷模塊供電的供電電壓Ui，Ubest為使得所述半導(dǎo)體制冷模塊的制冷效率最高的最高效率電壓，UPID(ATi)為根據(jù)所述PID調(diào)節(jié)規(guī)則對所述溫差進(jìn)行運(yùn)算得出的數(shù)值；
所述PID調(diào)節(jié)規(guī)則被設(shè)置成:
當(dāng)所述溫差大于等于預(yù)設(shè)的溫差閾值時(shí)，使得所述供電電壓等于使所述半導(dǎo)體制冷模塊產(chǎn)生最大制冷量的最大制冷量電壓； 當(dāng)所述溫差降低到所述溫差閾值時(shí)，使得所述供電電壓開始從所述最大制冷量電壓下降。
[0007]其中，制冷供電步驟還包括:若Λ Ti=0，控制所述供電電源為第i個(gè)間室的半導(dǎo)體制冷模塊供電的電路斷開。
[0008]并且供電電源為第i個(gè)間室的半導(dǎo)體制冷模塊供電的電路斷開后，若Λ Ti >設(shè)定值，進(jìn)入制冷量需求供電電壓獲取步驟。
[0009]當(dāng)?shù)趇個(gè)間室的平均溫度Tri與預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度Tsi的溫差Λ Ti均達(dá)到O后，確定維持電壓，所述維持電壓為維持冷量消耗所需的電壓。
[0010]基于上述溫度控制方法的設(shè)計(jì)，本發(fā)明還提出了一種半導(dǎo)體制冷設(shè)備，包括溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括:
主控板，配置成執(zhí)行上述的溫度控制方法，分別確定向所述第i個(gè)間室的半導(dǎo)體制冷模塊供電的供電電壓Ui，控制功率輸出模塊輸出供電電壓Ui中的最大值為所述半導(dǎo)體制冷模塊供電。
[0011]進(jìn)一步的，還包括:
間室溫度傳感器，用于檢測每個(gè)間室的平均溫度Tri并傳輸至主控板；
溫度設(shè)定模塊，用于設(shè)定每個(gè)間室內(nèi)所要達(dá)到的目標(biāo)溫度Ts并傳輸至主控板。
[0012]半導(dǎo)體制冷設(shè)備內(nèi)膽內(nèi)部設(shè)置有至少一個(gè)非隔熱擱架，將所述內(nèi)膽分隔為垂直分布的具有溫度差異的多個(gè)空間。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本發(fā)明多溫區(qū)半導(dǎo)體制冷設(shè)備的溫度控制方法分別根據(jù)第i個(gè)間室的制冷量需求獲取供電電壓Ui，確定供電電壓中的最大值，控制供電電源輸出最大值為半導(dǎo)體制冷模塊供電，因而，每個(gè)間室可根據(jù)用戶需求設(shè)定制冷量需求，每個(gè)溫區(qū)的溫度可以任意調(diào)節(jié)，各個(gè)間室之間可實(shí)現(xiàn)需求的任意溫度差異，能夠滿足用戶的不同需求，真正實(shí)現(xiàn)多個(gè)溫區(qū)。本發(fā)明的溫度控制方法能夠使各個(gè)溫區(qū)迅速達(dá)到設(shè)定值。當(dāng)溫差大于等于預(yù)設(shè)的溫差閾值時(shí)，使得供電電壓等于最大制冷量電壓，因此能夠在溫差較大時(shí)以較高制冷效率迅速降低溫度，使得溫差迅速趨于一個(gè)較小值；當(dāng)溫差降低到溫差閾值時(shí)，使得供電電壓開始從最大制冷量電壓下降，因此能夠避免降溫過快，以免降低到遠(yuǎn)低于預(yù)設(shè)值的溫度，造成不良制冷效果。
[0014]結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
【附圖說明】
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例半導(dǎo)體制冷設(shè)備內(nèi)膽與半導(dǎo)體制冷模組組裝結(jié)構(gòu)及溫區(qū)分布示意圖。
[0016]圖2是圖1的側(cè)視圖。
[0017]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷設(shè)備的溫度控制方法的流程圖。
[0018]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的以較高制冷效率快速獲得最大制冷量且將半導(dǎo)體制冷設(shè)備間室的平均溫度精確控制到設(shè)定的目標(biāo)溫度的示意性曲線圖。
[0019]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷模塊的供電電壓與制冷效率及制冷量關(guān)系的示意性曲線圖。
[0020]圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷設(shè)備的示意性框圖。
[0021]圖7是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷設(shè)備的示意性框圖。
[0022]圖8是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的溫區(qū)分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)地描述。
[0024]多溫區(qū)半導(dǎo)體制冷設(shè)備可以是冰箱、酒柜、冷柜以及冰吧等。例如，酒柜中會(huì)根據(jù)不同的酒品類別進(jìn)行分類儲存，比如紅葡萄酒適宜的溫區(qū)是10-18°C ;白葡萄酒適宜的溫區(qū)是5-10°C ;香檳酒則是3-5°C。而冰吧產(chǎn)品需要的溫區(qū)范圍會(huì)更加寬廣，區(qū)分為水果區(qū)，蔬菜區(qū)，酒品區(qū)，茶葉區(qū)等等。本發(fā)明的多溫區(qū)半導(dǎo)體制冷設(shè)備包括至少兩個(gè)彼此隔熱的內(nèi)膽，每個(gè)內(nèi)膽內(nèi)部形成一個(gè)間室，每個(gè)間室形成一個(gè)溫區(qū)。內(nèi)膽由半導(dǎo)體制冷模組制冷，半導(dǎo)體制冷模組包括半導(dǎo)體制冷模塊、冷端散熱器和熱端散熱器，冷端散熱器連接在半導(dǎo)體制冷模塊的冷端，熱端散熱器連接在半導(dǎo)體制冷模塊的熱端，冷端散熱器還與內(nèi)膽連接，為內(nèi)膽提供制冷量。本發(fā)明的半導(dǎo)體制冷模組可以根據(jù)需要獨(dú)立工作，并且通過冷端散熱器在內(nèi)膽的分布，獲得各種適宜溫度的溫區(qū)。
[0025]本實(shí)施例以兩個(gè)內(nèi)膽形成兩個(gè)溫區(qū)為例進(jìn)行說明:
如圖1、2所示，本實(shí)施例半導(dǎo)體制冷設(shè)備包括兩個(gè)內(nèi)膽205、兩組半導(dǎo)體制冷模組，每個(gè)內(nèi)膽形成一個(gè)間室。半導(dǎo)體制冷模組包括半導(dǎo)體制冷模塊201、202，冷端散熱器203、204和熱端散熱器(圖中未示出)，冷端散熱器203連接在半導(dǎo)體制冷模塊201的冷端，冷端散熱器204連接在半導(dǎo)體制冷模塊202的冷端，熱端散熱器均連接在半導(dǎo)體制冷模塊201和202的熱端。兩個(gè)內(nèi)膽205之間通過隔熱層208實(shí)現(xiàn)隔熱，冷端散熱器203連接在上內(nèi)膽205上，為上內(nèi)膽205提供制冷量，形成溫區(qū)I ;冷端散熱器204連接在下內(nèi)膽205上，為下內(nèi)膽205提供制冷量，形成溫區(qū)2。
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷設(shè)備的溫度控制方法的流程圖。在圖3所示的實(shí)施例中，該溫度控制方法可包括:
數(shù)據(jù)獲取步驟101，獲取制冷設(shè)備第一間室的平均溫度Trl與預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度Tsl的溫差Λ Tl ;獲取制冷設(shè)備第二間室的平均溫度Tr2與預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度Ts2的溫差Λ Τ2。
[0027]制冷量需求供電電壓獲取步驟102，根據(jù)溫差Λ Tl確定向第一間室半導(dǎo)體制冷模塊供電的供電電壓U1，根據(jù)溫差Λ Τ2確定向第一間室半導(dǎo)體制冷模塊供電的供電電壓U2。
[0028]本實(shí)施例根據(jù)預(yù)設(shè)的PID調(diào)節(jié)規(guī)則，按公式Ui=UPID( Δ Ti) +Ubest確定的供電電壓Ui向制冷設(shè)備的半導(dǎo)體制冷模塊供電。其中，Ubest為使得半導(dǎo)體制冷模塊的制冷效率最高的最高效率電壓，UPID ( Λ Ti)為根據(jù)PID調(diào)節(jié)規(guī)則對溫差Λ Ti進(jìn)行運(yùn)算得出的數(shù)值。
[0029]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的溫度控制方法以較高制冷效率快速獲得最大制冷量且將半導(dǎo)體制冷設(shè)備間室的平均溫度精確控制到設(shè)定的目標(biāo)溫度的示意性曲線圖。如圖4所示，本實(shí)施例的PID調(diào)節(jié)規(guī)則可以被設(shè)置成:當(dāng)溫差Λ T大于等于預(yù)設(shè)的溫差閾值Δ Tthd時(shí),使得供電電壓U等于最大制冷量電壓Umax-cold,這樣能對間室進(jìn)行迅速降溫；當(dāng)溫差Λ T降低到溫差閾值Λ Tthd時(shí)，使得供電電壓U開始從最大制冷量電壓Umax-cold下降，這樣不再以較大的供電電壓對半導(dǎo)體制冷模塊進(jìn)行供電，能夠避免半導(dǎo)體制冷設(shè)備內(nèi)的溫度降低到遠(yuǎn)低于預(yù)設(shè)定值的溫度而造成不良制冷效果。
[0030]制冷供電步驟103:確定供電電壓U1、U2中的最大值，控制供電電源輸出U1、U2中的最大值為第一間室和第二間室的半導(dǎo)體制冷模塊供電。
[0031]重復(fù)數(shù)據(jù)獲取步驟101。
[0032]制冷供電步驟中的供電電源的輸出電壓范圍為(Umin，Umax)；
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷模塊的供電電壓與制冷效率及制冷量關(guān)系的示意性曲線圖。如圖5所示，根據(jù)供電電壓U與制冷效率的關(guān)系，可將供電電壓U劃分為4個(gè)區(qū)域:第一非經(jīng)濟(jì)區(qū)401、高效區(qū)402、高制冷量區(qū)403、第二非經(jīng)濟(jì)區(qū)404。第一非經(jīng)濟(jì)區(qū)401的制冷量