CN109521349B - 半导体发电模块最大输出功率的测量方法及系统 - Google Patents

半导体发电模块最大输出功率的测量方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明适用于半导体发电技术领域，提供了半导体发电模块最大输出功率的测量方法及系统，其中方法包括：根据内阻和电导率的关系、电导率和温度的关系、温度和输出电流的关系，确定半导体发电模块的内阻和输出电流的变化关系；判断半导体发电模块的内阻和输出电流的变化关系是否为单调变化关系；若半导体发电模块的内阻和输出电流的变化关系为单调变化关系，则根据第四变化关系确定与导体发电模块的最大输出电流对应的第一平均温度，以及与导体发电模块的最小输出电流对应的第二平均温度；根据第一平均温度和/或第二平均温度，确定半导体发电模块最大输出功率。该方法能够实现准确快速的测量得到半导体发电模块的最大输出功率。

Description

半导体发电模块最大输出功率的测量方法及系统
技术领域
本发明属于半导体发电技术领域，更具体地说，是涉及半导体发电模块最大输出功率的测量方法及系统。
背景技术
半导体发电模块(Thermoelectric Generator，TEG)利用半导体材料赛贝克(Seebeck)热电效应，实现了热能到电能的转换，如何在半导体发电模块冷、热端温度恒定时，使得转换电输出最大功率一直是半导体热电行业研究内容之一，实现TEG最大功率输出关键在于负载与TEG内阻的匹配度，即匹配负载值的确定。由于恒定冷、热端温度，TEG内阻以及TEG电动势均会随TEG输出电流不同做动态改变，因此，TEG冷、热端面额定温度工况下，如何准确、快速获得TEG匹配负载成为实现TEG最大功率输出亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供半导体发电模块最大输出功率的测量方法及系统，旨在解决现有技术中无法快速准确获得半导体发电模块的最大功率的问题。
本发明实施例的第一方面提供了半导体发电模块最大输出功率的测量方法，包括：
根据半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的热电材料电导率的第一变化关系，半导体发电模块的热电材料电导率和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第二变化关系，以及在半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时半导体发电模块的电偶臂平均温度和半导体发电模块的输出电流的第三变化关系，确定半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的输出电流的第四变化关系；
判断所述第四变化关系是否为单调变化关系；
若所述第四变化关系为单调变化关系，则根据所述第四变化关系确定与导体发电模块的最大输出电流对应的第一平均温度，以及与导体发电模块的最小输出电流对应的第二平均温度；
根据所述第一平均温度和/或所述第二平均温度，确定半导体发电模块最大输出功率。
本发明实施例的第二方面提供了半导体发电模块最大输出功率的测量装置，包括：
变化关系确定模块，用于根据半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的热电材料电导率的第一变化关系，半导体发电模块的热电材料电导率和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第二变化关系，以及在半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时半导体发电模块的电偶臂平均温度和半导体发电模块的输出电流的第三变化关系，确定半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的输出电流的第四变化关系；
判断模块，用于判断所述第四变化关系是否为单调变化关系；
平均温度确定模块，用于若所述第四变化关系为单调变化关系，则根据所述第四变化关系确定与导体发电模块的最大输出电流对应的第一平均温度，以及与导体发电模块的最小输出电流对应的第二平均温度；
最大输出功率确定模块，用于根据所述第一平均温度和/或所述第二平均温度，确定半导体发电模块最大输出功率。
本发明实施例的第三方面提供了半导体发电模块最大输出功率的测量系统，包括：热端恒温器、冷端恒温器、数据采集器、处理器与测试回路；
所述冷端恒温器，用于与半导体发电模块的冷端连接，使半导体发电模块的冷端面保持在第一预设温度；
所述热端恒温器，用于与半导体发电模块的热端连接，使半导体发电模块的热端面保持在第二预设温度；
所述数据采集器，用于与半导体发电模块和所述测试回路连接，在半导体发电模块的冷端面温度保持在第一预设温度与热端面温度保持在第二预设温度时，获取半导体发电模块的开路电压与瞬间短路电流；获取半导体发电模块测试回路中的初始负载值，以及与初始负载值对应的第二输出电压与第二输出电流；获取在测试回路中半导体发电模块所带负载与匹配负载值相等时，半导体发电模块的输出电压与输出电流，并将所述开路电压、所述瞬间短路电流、所述初始负载、所述第二输出电压、所述第二输出电流、所述第一输出电压与所述第一输出电流发送给所述处理器；
所述处理器，与所述数据采集器连接，用于根据半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的热电材料电导率的第一变化关系，半导体发电模块的热电材料电导率和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第二变化关系，以及半导体发电模块的电偶臂平均温度和半导体发电模块的输出电流的第三变化关系，确定半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的输出电流的第四变化关系；判断所述第四变化关系是否为单调变化关系；若所述第四变化关系为单调变化关系，则根据所述第四变化关系确定与导体发电模块的最大输出电流对应的第一平均温度，以及与导体发电模块的最小输出电流对应的第二平均温度；判断所述第一平均温度与所述第二平均温度是否近似相等；若所述第一平均温度与所述第二平均温度近似相等，则根据所述开路电压、所述瞬间短路电流、所述初始负载、所述第二输出电压、所述第二输出电流、所述第一输出电压与所述第一输出电流，确定半导体发电模块的最大输出功率。
本发明实施例的第四方面提供了计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述方法的步骤。
本发明实施例提供的半导体发电模块最大输出功率的测量方法及系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明实施例提供的半导体发电模块最大输出功率的测量方法，通过确定半导体发电模块的内阻和输出电流的变化关系以及该变化关系是否单调，若单调则根据短路工况对应的最大输出电流时的平均温度和/或开路工况对应的最小输出电流时的平均温度，确定半导体发电模块的最大输出功率，能够实现准确快速的测量得到半导体发电模块的最大输出功率。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的半导体发电模块最大输出功率的测量方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的热电材料电导率-温度关系曲线；
图3为图1中步骤104的实现流程图；
图4为本发明一个实施例提供的半导体发电模块最大输出功率的测量装置的结构框图；
图5为本发明一个实施例提供的半导体发电模块最大输出功率的测量系统的结构框图。
附图标记：热端恒温器01，冷端恒温器02，测试回路03，数据采集器04，处理器05。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参考图1，图1为本发明一个实施例提供的半导体发电模块最大输出功率的测量方法的流程示意图。本实施例中的方法，可以包括：
步骤101、根据半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的热电材料电导率的第一变化关系，半导体发电模块的热电材料电导率和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第二变化关系，以及在半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时半导体发电模块的电偶臂平均温度和半导体发电模块的输出电流的第三变化关系，确定半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的输出电流的第四变化关系。
该步骤可以包括：
步骤1011、获取半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的热电材料电导率的第一变化关系，半导体发电模块的热电材料电导率和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第二变化关系，并根据所述第一变化关系与所述第二变化关系，确定半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第五变化关系。
具体的，半导体发电模块TEG由多个P-N电偶对组成。
假设TEG由N对P、N型电偶臂串联组成；P、N型电偶臂截面边长、高度分别为lp、ln和hp、hn；对应电导率分别为σp和σn；电偶臂平均温度为Tj。则所述第一变化关系为TEG内阻Ri满足：
Figure BDA0001871122000000051
由于TEG中P、N电偶臂(Bi3Te2热电材料)电导率σp(Tj)和σn(Tj)随温度Tj具有图2所示的单调递减特性，即所述第二变化关系为单调变化关系，因此所述第五变化关系为Ri(Tj)随Tj单调递增。Tj与Ri(Tj)单调变化对应特性，是基于Tj获得TEG最大输出功率工况对应内阻即匹配负载理论分析基础。
步骤1012、根据能量守恒定律获取在半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时，半导体发电模块的电偶臂平均温度和半导体发电模块的输出电流的第三变化关系，并且根据所述第三变化关系与所述第五变化关系，确定半导体发电模块的内阻和输出电流的第四变化关系。
下面从TEG能量输入角度，分析电偶臂平均温度Tj的变化规律，进而确定在TEG冷、热端面恒定条件下，内阻匹配状态对应的动态内阻值。
假设TEG冷、热端面温度分别为Tc、Th；P、N型电偶臂冷、热端温度分别为Tcj、Thj；TEG热端面热输入功率为Qh、冷端面热输出功率为Qc、电输出功率为Po；TEG热电转换效率为η。
Thj＝Th-QhRh，Tcj＝Tc+QcRc (1)
由能量守恒定律得：
Qh＝Qc+Po＝Qc+ηQh (2)
由式(1)、(2)得：
Thj+Tcj＝(Th+Tc)-[Rh-(1-η)Rc]Qh；令A＝Rh-(1-η)Rc
TEG半导体电偶臂Tj满足：
Figure BDA0001871122000000061
结合式(1)、(2)得P、N型电偶臂两端温差ΔTleg满足：
ΔTleg＝Thj-Tcj＝(Th-Tc)-QhRh-QcRc＝(Th-Tc)-QhRh-(1-η)QhRc
＝(Th-Tc)-[Rh+(1-η)Rc]Qh (4)
设P、N型电偶臂赛贝克系数分别为αp、αn，且α＝αp-αn；P、N型电偶臂热导率分别为κp和κn，则
Figure BDA0001871122000000062
则TEG输入热功率Qh满足下式：
Qh＝NαIThj+K(Thj-Tcj)-0.5I2Ri
代入式(4)得：
Qh＝NαIThj+KΔTleg-0.5I(NαΔTleg-IRL)
＝0.5NαI(Th+Tc)-0.5NαIAQh+K{(Th-Tc)-[Rh+(1-η)Rc]Qh}+0.5ηQh (5)
简化方程(5)，得：
Figure BDA0001871122000000071
令B＝1-0.5η+K[Rh+(1-η)Rc]
则
Figure BDA0001871122000000072
即
Figure BDA0001871122000000073
代入式(6)得到以TEG冷、热端面温度Tc、Th、输出电流I等参数的AQk计算式：
Figure BDA0001871122000000074
由此可见，AQk随TEG输出电流I增大而增大。
将式(7)代入式(3)得：
Figure BDA0001871122000000075
式(8)为所述第三变化关系。
步骤102、判断所述第四变化关系是否为单调变化关系。
对于TEG模块结构设计，通常热端综合热阻Rh大于冷端热阻Rc，故由式(8)得出：所述第三变化关系为TEG冷、热端面温度恒定，电偶臂平均温度Tj随TEG输出电流I增大而单调减小。
步骤103、若所述第四变化关系为单调变化关系，则根据所述第四变化关系确定与导体发电模块的最大输出电流对应的第一平均温度，以及与导体发电模块的最小输出电流对应的第二平均温度。
根据第三变化关系与第五变化关系可以得出，第四变化关系为TEG内阻随输出电流I单调变化。
下面基于输出电流I开路、短路工况TEG热能输入状态，理论推算冷、热端面温度Tc、Th恒定，TEG负载与内阻动态匹配状态电偶臂平均温度Tjo及对应内阻Ri(Tjo)。
①TEG输出开路，输出电流为0，AQk最小，设为AQkmin(输入热功率最小)，对应Tj为最大值Tjmax，Tjmax为第二平均温度；
②TEG输出短路，输出电流为Isc(短路电流)，AQk最大设为AQkmax(输入热功率最大)，对应Tj为最小值Tjmin，Tjmin为第一平均温度。
上述两种工况对应保持冷、热端面温度Tc、Th恒定，TEG最小及最大两种极端热能输入。对于TEG最大输出功率工况，其实际输出电流I为0～Isc中间值(约为0.5Isc)，由式(8)得到该工况输入热功率Qho满足Qhmin<Qho<Qhmax，对应的Tjo满足Tjmin<Tjo<Tjmax，上述开路、短路、最大功率输出三种工况，恒定冷、热端面温度Tc、Th，考虑Tcj、Thj微小变化对转换效率η的影响，从工程分析角度假设TEG转换效率η不变，由式(8)计算三种工况对应的电偶臂平均温度Tj分别为：
TEG开路工况(I＝0)对应
Figure BDA0001871122000000081
TEG短路工况(I＝Isc)对应
Figure BDA0001871122000000082
理论计算TEG最大功率输出工况(I≈0.5Isc)对应
Figure BDA0001871122000000083
步骤104、根据所述第一平均温度和/或所述第二平均温度，确定半导体发电模块最大输出功率。
式(9)～(11)对应Tjmax、Tjmin、Tjo分子相同，三者分母最大相差Nα[Rh-(1-η)Rc]Isc，以目前的BiTe基材料参数估算：N、α、[Rh-(1-η)Rc]及Isc分别在102、10-4、10-2及101数量级，该四项乘积数量级约为10-3数量级，与分母其他项(2-η)+2K[Rh+(1-η)Rc]相比影响非常小，故Tjmin、Tjo、Tjmax三者理论上相差很小。
由于内阻Ri(Tj)随Tj具有单调变化特性，从理论分析角度[Ri(Tjmin)+Ri(Tjmax)]/2做为匹配负载值与内阻匹配准确度最高。基于前述分析三种状态对应Tj非常接近，故匹配负载选择Ri(Tjo)≈Ri(Tjmax)或Ri(Tjo)≈Ri(Tjmin)均可。考虑开路状态Ri(Tjmax)较易获得，故工程应用以开路状态Ri(Tjmax)作为TEG最大输出功率对应匹配负载更合理。
下面基于热惯性即温度场变化滞后于电场变化规律，测量、计算TEG开路工况动态内阻Ri(Tjmax)。TEG开路状态。调节输入热能使TEG冷、热端面稳定达到恒定温度Tc、Th。设稳态开路电压为Voc，开关闭合瞬间短路电流为Isc。数据采样时间≤30ms，结合实际温度场变化，假设采样得到的Isc为TEG开路相同温度场对应短路电流在工程应用中是合理的，故Ri(Tjmax)＝Voc/Isc。同理，计算得到TEG短路工况动态内阻Ri(Tjmin)及二者平均值Ri(Tjo)。以Ri(Tjmax)、Ri(Tjo)分别作为TEG匹配负载值，实测得到恒定TEG冷、热端面温度Tc、Th时，对应的三个输出功率值Po(Ri(Tjmin))、Po(Ri(Tjmax))及Po(Ri(Tjo))，兼顾TEG内阻快速获得、测量工作量及功率值准确度等，从工程化应用角度，以Ri(Tjmax)为匹配负载值，相应实测、计算值Po(Ri(Tjmax))作为TEG最大输出功率值准确估值最为合理。
本发明实施例提供的半导体发电模块最大输出功率的测量方法，通过确定半导体发电模块的内阻和输出电流的变化关系以及该变化关系是否单调，若单调则根据短路工况对应的最大输出电流时的平均温度和/或开路工况对应的最小输出电流时的平均温度，确定半导体发电模块的最大输出功率，能够实现准确快速的测量得到半导体发电模块的最大输出功率。
参见图3，一个实施例中，步骤104可以包括：
步骤201、判断所述第一平均温度与所述第二平均温度是否近似相等；
步骤202、若所述第一平均温度与所述第二平均温度近似相等，则获取半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时，半导体发电模块开路工况时的内阻和/或短路工况时的内阻，并根据开路工况时的内阻和/或短路工况时的内阻确定最大输出功率。
一个实施例中，步骤202可以包括：
步骤301、若所述第一平均温度与所述第二平均温度近似相等，则获取半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时，半导体发电模块的开路电压与瞬间短路电流，并根据所述开路电压与所述瞬间短路电流确定匹配负载值。
可选地，获取半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时，半导体发电模块的开路电压与瞬间短路电流。
获取半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时，半导体发电模块测试回路中的初始负载值、以及与初始负载值对应的第二输出电压与第二输出电流，并根据所述初始负载值、所述第二输出电压与所述第二输出电流，确定测试回路的附加电阻值。
根据所述附加电阻值、所述开路电压与所述瞬间短路电流，确定匹配负载值。
步骤302、获取半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时，在测试回路中半导体发电模块所带负载与匹配负载值相等时，半导体发电模块的第一输出电压与第一输出电流，并根据所述第一输出电压与第一输出电流，确定半导体发电模块的最大输出功率。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
参见图4，图4为本发明一个实施例提供的半导体发电模块最大输出功率的测量装置，本实施例提供的装置，可以包括：
变化关系确定模块401，用于根据半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的热电材料电导率的第一变化关系，半导体发电模块的热电材料电导率和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第二变化关系，以及在半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时半导体发电模块的电偶臂平均温度和半导体发电模块的输出电流的第三变化关系，确定半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的输出电流的第四变化关系；
判断模块402，用于判断所述第四变化关系是否为单调变化关系；
平均温度确定模块403，用于若所述第四变化关系为单调变化关系，则根据所述第四变化关系确定与导体发电模块的最大输出电流对应的第一平均温度，以及与导体发电模块的最小输出电流对应的第二平均温度；
最大输出功率确定模块404，用于根据所述第一平均温度和/或所述第二平均温度，确定半导体发电模块最大输出功率。
参见图5，图5为本发明一个实施例提供的半导体发电模块最大输出功率的测量系统，该系统可以包括：热端恒温器01、冷端恒温器02、数据采集器04、处理器05与测试回路03；
所述冷端恒温器02，用于与半导体发电模块的冷端连接，使半导体发电模块的冷端面保持在第一预设温度；
所述热端恒温器01，用于与半导体发电模块的热端连接，使半导体发电模块的热端面保持在第二预设温度；
所述数据采集器04，用于与半导体发电模块和所述测试回路03连接，在半导体发电模块的冷端面温度保持在第一预设温度与热端面温度保持在第二预设温度时，获取半导体发电模块的开路电压与瞬间短路电流；获取半导体发电模块测试回路03中的初始负载值，以及与初始负载值对应的第二输出电压与第二输出电流；获取在测试回路03中半导体发电模块所带负载与匹配负载值相等时，半导体发电模块的输出电压与输出电流，并将所述开路电压、所述瞬间短路电流、所述初始负载、所述第二输出电压、所述第二输出电流、所述第一输出电压与所述第一输出电流发送给所述处理器05；
所述处理器05，与所述数据采集器04连接，用于根据半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的热电材料电导率的第一变化关系，半导体发电模块的热电材料电导率和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第二变化关系，以及半导体发电模块的电偶臂平均温度和半导体发电模块的输出电流的第三变化关系，确定半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的输出电流的第四变化关系；判断所述第四变化关系是否为单调变化关系；若所述第四变化关系为单调变化关系，则根据所述第四变化关系确定与导体发电模块的最大输出电流对应的第一平均温度，以及与导体发电模块的最小输出电流对应的第二平均温度；判断所述第一平均温度与所述第二平均温度是否近似相等；若所述第一平均温度与所述第二平均温度近似相等，则根据所述开路电压、所述瞬间短路电流、所述初始负载、所述第二输出电压、所述第二输出电流、所述第一输出电压与所述第一输出电流，确定半导体发电模块的最大输出功率。
可选地，所述负载为可调负载。
可选地，所述测试回路03包括：第一开关、第二开关、采样电阻以及负载电阻；所述第一开关、所述采样电阻和所述负载电阻，用于与半导体发电模块串联连接构成回路；所述第二开关，与所述负载并联连接。
可选地，所述数据采集器04，具体用于在打开第一开关、闭合第二开关，所述冷端面保持在第一预设温度以及所述热端面保持在第二预设温度时，获取所述开路电压，并发送给所述处理器05；还用于在闭合第一开关后，经过预定采样时间获取所述瞬间短路电流，并发送给所述处理器05；还用于在打开第二开关后，所述冷端面保持在第一预设温度以及所述热端面保持在第二预设温度时，负载为初始负载时，获取半导体发电模块的第二输出电压与第二输出电流，并发送给所述处理器05；还用于在半导体发电模块所带负载与匹配负载值相等时，获取半导体发电模块的第一输出电压与第一输出电流，并发送给所述处理器05。
其中Ri、RL分别为TEG内阻及负载；Ra为除负载RL之外附加电阻，包括取样电阻Rs(≤0.01RL)、开关触点接触电阻、导线分布电阻等附加电阻。具体测量过程如下：
①调节输入热能Qh，即调节冷端恒温器以及热端恒温器，开关K1打开、K2闭合，在TEG冷、热端面分布建立温度Tc(第一预设温度)、Th(第二预设温度)，得到开路电压Voc；
②开关k1闭合，获得TEG瞬间(采样时间≤30ms)短路电流Isc(Vss/Rs)；
③断开开关k2，调节输入热能Qh，使TEG冷、热端面维持恒定温度Tc、Th，得到TEG第二输出电压Vo1、第二输出电流Io1，假设初始负载阻值为RL1，则
Figure BDA0001871122000000131
④TEG冷、热端面维持恒定温度Tc、Th工况，调整负载至匹配负载值
Figure BDA0001871122000000132
此负载下获得TEG的第一输出电压Vop和第一输出电流值Iop(Vsop/Rs)，计算可得对应冷、热端面维持恒定温度Tc、Th工况，TEG最大输出功率为Po(Ri(Tjmax))＝VopIop。
本实施例中，通过计算所述附加电阻值Ra，使测量结果更加准确。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一以用户终端为执行主体的方法的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.半导体发电模块最大输出功率的测量方法，其特征在于，包括：
根据半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的热电材料电导率的第一变化关系，半导体发电模块的热电材料电导率和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第二变化关系，以及在半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时半导体发电模块的电偶臂平均温度和半导体发电模块的输出电流的第三变化关系，确定半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的输出电流的第四变化关系；
判断所述第四变化关系是否为单调变化关系；
若所述第四变化关系为单调变化关系，则根据所述第四变化关系确定与导体发电模块的最大输出电流对应的第一平均温度，以及与导体发电模块的最小输出电流对应的第二平均温度；
根据所述第一平均温度和/或所述第二平均温度，确定半导体发电模块最大输出功率，具体包括：
若所述第一平均温度与所述第二平均温度近似相等，
获取半导体发电模块冷端面温度与热端面温度均保持恒定时，半导体发电模块的开路电压与瞬间短路电流，并根据所述开路电压与所述瞬间短路电流确定匹配负载值；
获取半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定，并且测试回路中半导体发电模块所带负载与匹配负载值相等时，半导体发电模块的第一输出电压与第一输出电流，并根据所述第一输出电压与第一输出电流，确定半导体发电模块的最大输出功率。
2.根据权利要求1所述的半导体发电模块最大输出功率的测量方法，其特征在于，根据半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的热电材料电导率的第一变化关系，半导体发电模块的热电材料电导率和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第二变化关系，以及在半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时半导体发电模块的电偶臂平均温度和半导体发电模块的输出电流的第三变化关系，确定半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的输出电流的第四变化关系，包括：
获取半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的热电材料电导率的第一变化关系，半导体发电模块的热电材料电导率和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第二变化关系，并根据所述第一变化关系与所述第二变化关系，确定半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第五变化关系；
根据能量守恒定律获取在半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时，半导体发电模块的电偶臂平均温度和半导体发电模块的输出电流的第三变化关系，并且根据所述第三变化关系与所述第五变化关系，确定半导体发电模块的内阻和输出电流的第四变化关系。
3.根据权利要求1所述的半导体发电模块最大输出功率的测量方法，其特征在于，所述获取半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时，半导体发电模块的开路电压与瞬间短路电流，并根据所述开路电压与所述瞬间短路电流确定匹配负载值，包括：
获取半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时，半导体发电模块的开路电压与瞬间短路电流；
获取半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时，半导体发电模块测试回路中的初始负载值、以及与初始负载值对应的第二输出电压与第二输出电流，并根据所述初始负载值、所述第二输出电压与所述第二输出电流，确定测试回路的附加电阻值；
根据所述附加电阻值、所述开路电压与所述瞬间短路电流，确定匹配负载值。
4.半导体发电模块最大输出功率的测量装置，其特征在于，包括：
变化关系确定模块，用于根据半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的热电材料电导率的第一变化关系，半导体发电模块的热电材料电导率和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第二变化关系，以及在半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定时半导体发电模块的电偶臂平均温度和半导体发电模块的输出电流的第三变化关系，确定半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的输出电流的第四变化关系；
判断模块，用于判断所述第四变化关系是否为单调变化关系；
平均温度确定模块，用于若所述第四变化关系为单调变化关系，则根据所述第四变化关系确定与导体发电模块的最大输出电流对应的第一平均温度，以及与导体发电模块的最小输出电流对应的第二平均温度；
最大输出功率确定模块，用于根据所述第一平均温度和/或所述第二平均温度，确定半导体发电模块最大输出功率；具体包括：
若所述第一平均温度与所述第二平均温度近似相等，
获取半导体发电模块冷端面温度与热端面温度均保持恒定时，半导体发电模块的开路电压与瞬间短路电流，并根据所述开路电压与所述瞬间短路电流确定匹配负载值；
获取半导体发电模块的冷端面温度与热端面温度均保持恒定，并且测试回路中半导体发电模块所带负载与匹配负载值相等时，半导体发电模块的第一输出电压与第一输出电流，并根据所述第一输出电压与第一输出电流，确定半导体发电模块的最大输出功率。
5.半导体发电模块最大输出功率的测量系统，其特征在于，包括：热端恒温器、冷端恒温器、数据采集器、处理器与测试回路；
所述冷端恒温器，用于与半导体发电模块的冷端连接，使半导体发电模块的冷端面保持在第一预设温度；
所述热端恒温器，用于与半导体发电模块的热端连接，使半导体发电模块的热端面保持在第二预设温度；
所述数据采集器，用于与半导体发电模块和所述测试回路连接，在半导体发电模块的冷端面温度保持在第一预设温度与热端面温度保持在第二预设温度时，获取半导体发电模块的开路电压与瞬间短路电流；获取半导体发电模块测试回路中的初始负载值，以及与初始负载值对应的第二输出电压与第二输出电流；获取在测试回路中半导体发电模块所带负载与匹配负载值相等时，半导体发电模块的第一输出电压与第一输出电流，并将所述开路电压、所述瞬间短路电流、所述初始负载、所述第二输出电压、所述第二输出电流、所述第一输出电压与所述第一输出电流发送给所述处理器；
所述处理器，与所述数据采集器连接，用于根据半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的热电材料电导率的第一变化关系，半导体发电模块的热电材料电导率和半导体发电模块的电偶臂平均温度的第二变化关系，以及半导体发电模块的电偶臂平均温度和半导体发电模块的输出电流的第三变化关系，确定半导体发电模块的内阻和半导体发电模块的输出电流的第四变化关系；判断所述第四变化关系是否为单调变化关系；若所述第四变化关系为单调变化关系，则根据所述第四变化关系确定与导体发电模块的最大输出电流对应的第一平均温度，以及与导体发电模块的最小输出电流对应的第二平均温度；判断所述第一平均温度与所述第二平均温度是否近似相等；若所述第一平均温度与所述第二平均温度近似相等，则根据所述开路电压、所述瞬间短路电流、所述初始负载、所述第二输出电压、所述第二输出电流、所述第一输出电压与所述第一输出电流，确定半导体发电模块的最大输出功率。
6.根据权利要求5所述的半导体发电模块最大输出功率的测量系统，其特征在于，所述测试回路包括：第一开关、第二开关、采样电阻以及负载电阻；
所述第一开关、所述采样电阻和所述负载电阻，用于与半导体发电模块串联连接构成回路；
所述第二开关，与所述负载并联连接。
7.根据权利要求5所述的半导体发电模块最大输出功率的测量系统，其特征在于：
所述数据采集器，具体用于在打开第一开关、闭合第二开关，所述冷端面保持在第一预设温度以及所述热端面保持在第二预设温度时，获取所述开路电压，并发送给所述处理器；还用于在闭合第一开关后，经过预定采样时间获取所述瞬间短路电流，并发送给所述处理器；还用于在打开第二开关后，所述冷端面保持在第一预设温度以及所述热端面保持在第二预设温度时，负载为初始负载时，获取半导体发电模块的第二输出电压与第二输出电流，并发送给所述处理器；还用于在半导体发电模块所带负载与匹配负载值相等时，获取半导体发电模块的第一输出电压与第一输出电流，并发送给所述处理器。
8.计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述的半导体发电模块最大输出功率的测量方法的步骤。
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