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)的儲物空間進行制冷。但是，在實際使用過程中，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。
[0003]此外，半導(dǎo)體制冷設(shè)備一般包括為半導(dǎo)體制冷模組供電的供電電源，通過調(diào)節(jié)供電電源輸出電壓的大小，實現(xiàn)半導(dǎo)體制冷模組的制冷量的改變。現(xiàn)有半導(dǎo)體制冷設(shè)備的供電電源為了滿足半導(dǎo)體制冷模組的制冷量需求，一般僅僅設(shè)置有一個大功率電源。然而，半導(dǎo)體制冷模組在達到制冷量需求后，僅需要一個較小工作電壓用于維持所需冷量的消耗，此時，只需要采用一個小功率電源便能夠維持半導(dǎo)體制冷模組的正常工作，而現(xiàn)有技術(shù)仍然采用大功率電源進行供電，則會導(dǎo)致大功率電源能效降低，不利于節(jié)約電能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]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)備多個溫區(qū)可分別進行溫度設(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，同時大大降低了功耗。
[0005]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)備還包括有至少兩個功率輸出模塊，所述間室溫度控制方法為:
制冷量需求供電電壓獲取步驟:分別獲取每個間室的制冷量需求所對應(yīng)的供電電壓；制冷供電步驟:選擇能夠輸出所需的供電電壓的額定功率小的功率輸出模塊為所述半導(dǎo)體制冷模塊供電，若多個間室所需的供電電壓在同一功率輸出模塊輸出電壓范圍內(nèi)，則所述功率輸出模塊輸出多個溫區(qū)所需的供電電壓的最大值為所述半導(dǎo)體制冷模塊供電。
[0006]優(yōu)選的，所述功率輸出模塊包括額定功率小的第一功率輸出模塊和額定功率大的第二功率輸出模塊，第一功率輸出模塊輸出的電壓范圍為(Umin，Ubest)，第二功率輸出模塊輸出的電壓范圍為(Ubest，Umax)； 其中，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；
Umax >根據(jù)間室最大制冷量需求確定的最大制冷量電壓；
Umin <根據(jù)間室最低制冷需求確定的最小制冷量電壓。
[0007]功率輸出模塊包括第一功率輸出模塊和第二功率輸出模塊時的控制方法為: 分別確定各個間室的半導(dǎo)體制冷模塊所需的供電電壓；
若間室所需的供電電壓< Ubest，選擇第一功率輸出模塊為所述半導(dǎo)體制冷模塊供電；
若間室所需的供電電壓> Ubest，選擇第二功率輸出模塊為所述半導(dǎo)體制冷模塊供電。
[0008]若多個間室所需的供電電壓< Ubest,確定供電電壓中的最大值,控制第一功率輸出模塊輸出供電電壓的最大值為所述半導(dǎo)體制冷模塊供電。
[0009]若多個間室所需的供電電壓> Ubest,確定供電電壓中的最大值,控制第二功率輸出模塊輸出供電電壓的最大值為所述半導(dǎo)體制冷模塊供電。
[0010]優(yōu)選的，制冷量需求供電電壓獲取步驟為:獲取每個間室的平均溫度Tri與預(yù)設(shè)的目標溫度Tsi的溫差Λ Ti ;根據(jù)溫差Λ Ti確定每個間室的半導(dǎo)體制冷模塊所需的供電電壓Ui。
[0011]進一步的，按公式Ui=UPID ( Δ Ti) +Ubest獲取向所述半導(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( Λ Ti)為根據(jù)所述PID調(diào)節(jié)規(guī)則對所述溫差進行運算得出的數(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，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，使得所述供電電壓開始從所述最大制冷量電壓下降。
[0012]可選的，冷供電步驟還包括:若Λ Ti=0，控制所述供電電源為第i個間室的半導(dǎo)體制冷模塊供電的電路斷開。
[0013]進一步的，所述供電電源為第i個間室的半導(dǎo)體制冷模塊供電的電路斷開后，若Λ Ti > O，進入制冷量需求供電電壓獲取步驟。
[0014]當(dāng)?shù)趇個間室的平均溫度Tri與預(yù)設(shè)的目標溫度Tsi的溫差Λ Ti均達到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。
[0015]基于上述溫度控制方法的設(shè)計，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)，其特征在于: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。
[0016]還包括:
間室溫度傳感器，用于檢測每個間室的平均溫度Tr并傳輸至主控板；
溫度設(shè)定模塊，用于設(shè)定每個間室內(nèi)所要達到的目標溫度Ts并傳輸至主控板。
[0017]半導(dǎo)體制冷設(shè)備內(nèi)膽內(nèi)部設(shè)置有至少一個非隔熱擱架，將所述內(nèi)膽分隔為垂直分布的具有溫度差異的多個空間。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:本發(fā)明多溫區(qū)半導(dǎo)體制冷設(shè)備的溫度控制方法可以根據(jù)每個間室的制冷量需求確定供電電壓，并選擇能夠輸出所需的供電電壓的額定功率小的功率輸出模塊為半導(dǎo)體制冷模塊供電，若多個間室所需的供電電壓在同一功率輸出模塊輸出電壓范圍內(nèi)，則功率輸出模塊輸出多個溫區(qū)所需的供電電壓的最大值為所述半導(dǎo)體制冷模塊供電。因而，每個間室可根據(jù)用戶需求設(shè)定制冷量需求，每個溫區(qū)的溫度可以任意調(diào)節(jié)，各個間室之間可實現(xiàn)需求的任意溫度差異，能夠滿足用戶的不同需求，真正實現(xiàn)多個溫區(qū)。本發(fā)明的供電電源包括至少兩個額定功率不同的功率輸出模塊，并選擇半導(dǎo)體制冷模塊所需供電電壓的額定功率小的功率輸出模塊為半導(dǎo)體制冷模組供電，因而，半導(dǎo)體制冷模組始終是以能夠保證其正常工作的最小額定功率的功率輸出模塊供電，其它功率輸出模塊則處于關(guān)閉狀態(tài)，因而，本發(fā)明可以大大降低制冷設(shè)備的能耗，提高整機的能效指標。
[0019]結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實施方式的詳細描述后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。
【附圖說明】
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例半導(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。
[0021]圖2是圖1的側(cè)視圖。
[0022]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例供電電源的原理框圖。
[0023]圖4根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷模塊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。
[0024]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電源效率比較示意圖。
[0025]圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例溫度控制方法的流程圖。
[0026]圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實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)定的目標溫度的示意性曲線圖。
[0027]圖8是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷設(shè)備的示意性框圖。
[0028]圖9是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的半導(dǎo)體制冷設(shè)備的示意性框圖。
[0029]圖10是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的溫區(qū)分布示意圖。
[0030]圖11是根據(jù)本發(fā)明一個實施例制冷供電步驟中溫度控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細地描述。
[0032]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，酒柜中會根據(jù)不同的酒品類別進行分類儲存，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)明半導(dǎo)體制冷設(shè)備包括至少兩個彼此隔熱的內(nèi)膽，每個內(nèi)膽內(nèi)部形成一個間室，每個間室形成一個溫區(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)需要獨立工作，