CN109724718A - 一种可控的热电器件及其控制方法 - Google Patents

一种可控的热电器件及其控制方法 Download PDF

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吴小平
徐一峰
刘静妍
金明泽
杨虎
张丽萍
黄线
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Abstract

本发明涉及一种可控的热电器件及其控制方法,包括热电组、开关组、变换电路、温度传感、无线传输线圈以及中央控制器;所述热电组的一端与开关组电连接,所述开关组另一端与变换电路的一端电连接,变换电路的另一端与无线传输线圈发射线圈的一端电连接,发射线圈的另一端与所述热电组的另一端电连接,形成回路。通过设置温度感测器间隔感测温度,中央处理器根据感测温度与预设阀值比较,确定开关闭合数目,可实时控制热电器件工作数目,合理利用热电器件,提高了控制精确度,延长使用寿命,提高转换效率。

Description

一种可控的热电器件及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种可控的热电器件及其控制方法。
背景技术
热电器件是基于半导体温差,将热能直接转换为电能,是目前废热再利用的一种有效回收方法,具有众多优点,如无噪音、无污染等,目前已成为众多研究者的研究热点。然而现有的热电研究,主要集中在器件结构的研究,而热电器件的控制方法较少。
如本课题中的在前申请:CN107171597A中公开的热电压电装置控制系统,通过设置温度感测器探测热电压电组的外部温度,并和系统控制器预设温度值进行比较,选择性使热电压电组进行或停止工作,虽然其可一定程度保证热电压电组的使用效率,减少不必要的使用,延长使用寿命,同时还可根据温度高低或热量的多少来决定热电压电组的工作数目,便于有效的根据需求进行控制。然而只依靠初始温度的检测,来确定热电压电组的工作数目;并不能动态地根据温度变化,进行控制,当面临一开始热量较高,但热量持续时间较短的情况时,单纯依靠初始温度的检测,会使全部热电压电组件一直工作,而后当热量不断减少时,还是全部热电压电组保持工作,不久会造成资源浪费,还会增加热电压电组工作时间,影响寿命,且热量转换效率也不高,且其控制并不精确。
发明内容
本发明的目的是提供一种精确地、可动态调整的可控热电器件及其控制方法,根据温度变化,动态调整工作的热电器件数目,合理控制热电器件工作状态,提高寿命,且经无线传输,可有效减少线路的复杂性。
为实现上述目的,本发明提供一种可控的热电器件,包括热电组、开关组、变换电路、温度传感、无线传输线圈以及中央控制器;所述热电组的一端与开关组电连接,所述开关组另一端与变换电路的一端电连接,变换电路的另一端与无线传输线圈发射线圈的一端电连接,发射线圈的另一端与所述热电组的另一端电连接,形成回路;所述热电组包括多个热电单元,所述热电单元分别与所述开关组中的开关单元连接。
优选地,所述热电单元包括热电单元一、热电单元二和热电单元三,所述开关单元包括开关单元一、开关单元二和开关单元三,所述热电单元一与所述开关单元一电连接,所述热电单元二与所述开关单元二电连接;所述热电单元三与所述开关单元三电连接。、
优选地,所述变换电路为多个变换电路并联,且多个变换电路分别与相应的开关单元串联。
优选地,还包括开关控制器。
优选地,所述温度传感器和开关控制器分别与中央控制器连接。
一种转换可控的热电器件的控制方法,其包括上述所述的可控的热电器件,其特征在于:所述方法包括以下步骤:(1)温度传感器感测热源温度,并生成温度一信号,传递并储存至中央控制器;(2)所述中央控制器将所述温度一信号的温度与预设阈值温度,所述中央控制器根据比较结果一,生成开关控制信号一,传递至开口控制器,所述开关控制器控制相应开关单元闭合数目,导通电路,将电能储存至电源或为控制电路提供电源;(3)间隔一定时间后,所述温度传感器继续进行温度感测,并生成温度二信号,传递并储存至中央控制器;(4)所述中央控制器,将所述温度二信号与所述温度信号一比较,所述中央控制器根据比较结果二,生成开关控制信号二,传递至开口控制器,所述开关控制器控制相应开关单元闭合数目,导通电路,将电能储存至电源或为控制电路提供电源;(5)循环步骤(3)和(4)直至结束。
优选地,所述预设阀值至少包括第一阀值温度和第二阀值温度,其中第一阀值温度小于第二阀值温度。
优选地,所述步骤(2)具体为:当所述温度一大于第二阀值温度时,所述开关控制器控制闭合所有开关,即N个开关,其中N为大于3的自然数;当所述温度一小于等于第二阀值温度,且大于等于第一阀值温度时,所述开关控制器控制闭合所有开关数目为N/2或(N+1)/2个开关;当所述温度一小于第一阀值温度时,所述开关控制器控制闭合所有开关数目为N/4或(N+1)/4个开关。
优选地,所述步骤(4)具体为:当所述温度二大于所述温度一,且大于第二阀值温度时,所述中央控制器根据比较结果,生成开关控制信号,所述开关控制器根据控制增加开关闭合数目;当所述温度二小于所述温度一,且小于第一阀值温度时,所述中央控制器根据比较结果,生成开关控制信号,所述开关控制器根据控制减少开关闭合数目;当所述温度二大于等于第一阀值温度,且小于所述第二阀值温度时,所述中央控制器根据比较结果,生成开关控制信号,所述开关控制器根据控制开关闭合数目不变;所述第二阀值温度大于所述第一阀值温度。
优选地,将电能储存至电源或为控制电路提供电源,经无线传输将电能传输。
有益效果:本发明结构简单高效,且通过设置温度感测器间隔感测温度,中央处理器根据感测温度与预设阀值比较,确定开关闭合数目,可实时控制热电器件工作数目,合理利用热电器件,提高了控制精确度,延长使用寿命,提高转换效率。选择无线传感线圈可以减少复杂的线路连接,可以匹配更多类型的接收线圈,避免电路直接的单一性,应用更为广泛。
附图说明
图1是本发明的可控的热电器件总体示意图。
图2是本发明可控的热电器件具体控制示意图。
其中:1-热电组;2-开关组;3-变换电路;4-发射线圈;4-1-发射线圈一;4-2-发射线圈二;4-3-发射线圈三。
具体实施方式
如图1-2所示,本发明提供一种可控的热电器件,包括热电组1、开关组2、变换电路3、温度传感器、无线传输线圈以及中央控制器;所述热电组1的一端与开关组2电连接,所述开关组2另一端与变换电路3的一端电连接,变换电路3的另一端与无线传输线圈发射线圈4的一端电连接,发射线圈4的另一端与所述热电组1的另一端电连接,形成回路;所述热电组包括多个热电单元,所述热电单元分别与所述开关组中的开关单元连接。热电单元的热电器件组将热量转换成电能,经变换电路,无线传输至电源存储其或为控制电路提供电源,电源存储器内的电能再为负载提供能量。
热电单元包括多个,即热电单元一、热电单元二······热电单元N,相应的开关单元和变换电路也具有N个,与热电单元数目相对应。如图1所述,热电单元包括热电单元一、热电单元二和热电单元三,所述开关单元包括开关单元一、开关单元二和开关单元三,变换电路也包括变换电路一、变换电路二和变换电路三,发射线圈也包括发射线圈一4-1、发射线圈二4-2和发射线圈4-3;其中热电单元一、开关单元一、变换电路一、发射线圈一4-1依次连接,并形成回路;同理,热电单元二、开关单元二、变换电路二、发射线圈二4-2依次连接,并形成回路;热电单元三、开关单元三、变换电路三、发射线圈三4-3依次连接,并形成回路。其中发射线圈一4-1、发射线圈二4-2和发射线圈4-3为同心圆形结构,且线圈半径依次增大,可减少线圈占用空间,还可为平面结构,对应与发射线圈的电源接收线圈的半径大于发射线圈的最大线圈半径,可有效提高电能传输效率,减少电能浪费。
还包括开关控制器,用于控制开关组的开关开闭,还可包括异常检测器,用于保证热电器件的安全。温度传感器和开关控制器分别与中央控制器连接。
上述转换可控的热电器件的控制方法,所述方法包括以下步骤:(1)温度传感器感测热源温度,并生成温度信号一,传递并储存至中央控制器;(2)所述中央控制器将所述温度信号一的温度与预设阈值温度,所述中央控制器根据比较结果一,生成开关控制信号一,传递至开口控制器,所述开关控制器控制相应开关单元闭合数目,导通电路,将电能储存至电源或为控制电路提供电源;(3)间隔一定时间后,所述温度传感器继续进行温度感测,并生成温度信号二,传递并储存至中央控制器;(4)所述中央控制器,将所述温度信号二与所述温度信号一比较,所述中央控制器根据比较结果二,生成开关控制信号二,传递至开口控制器,所述开关控制器控制相应开关单元闭合数目,导通电路,将电能储存至电源或为控制电路提供电源;(5)循环步骤(3)和(4)直至结束。
所述预设阀值至少包括第一阀值温度和第二阀值温度,其中第一阀值温度小于第二阀值温度。
所述步骤(2)具体为:当所述温度一大于第二阀值温度时,所述开关控制器控制闭合所有开关,即N个开关,其中N为大于3的自然数,如3个开关;当所述温度一小于等于第二阀值温度,且大于等于第一阀值温度时,所述开关控制器控制闭合所有开关数目为N/2或(N+1)/2个开关,如2个开关;当所述温度一小于第一阀值温度时,所述开关控制器控制闭合所有开关数目为N/4或(N+1)/4个开关,如1个开关。
所述步骤(4)具体为:当所述温度二大于所述温度一,且大于第二阀值温度时,所述中央控制器根据比较结果,生成开关控制信号,所述开关控制器根据控制增加开关闭合数目;当所述温度二小于所述温度一,且小于第一阀值温度时,所述中央控制器根据比较结果,生成开关控制信号,所述开关控制器根据控制减少开关闭合数目;当所述温度二大于等于第一阀值温度,且小于所述第二阀值温度时,所述中央控制器根据比较结果,生成开关控制信号,所述开关控制器根据控制开关闭合数目不变;所述第二阀值温度大于所述第一阀值温度。
将电能储存至电源或为控制电路提供电源,经无线传输将电能传输。
本发明结构简单高效,且通过设置温度感测器间隔感测温度,中央处理器根据感测温度与预设阀值比较,确定开关闭合数目,可实时控制热电器件工作数目,合理利用热电器件,提高了控制精确度,延长使用寿命,提高转换效率。
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。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,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做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种可控的热电器件,其特征在于:包括热电组、开关组、变换电路、温度传感、无线传输线圈以及中央控制器;所述热电组的一端与开关组电连接,所述开关组另一端与变换电路的一端电连接,变换电路的另一端与无线传输线圈发射线圈的一端电连接,发射线圈的另一端与所述热电组的另一端电连接,形成回路;所述热电组包括多个热电单元,所述热电单元分别与所述开关组中的开关单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种可控的热电器件,其特征在于:所述热电单元包括热电单元一、热电单元二和热电单元三,所述开关单元包括开关单元一、开关单元二和开关单元三,所述热电单元一与所述开关单元一电连接,所述热电单元二与所述开关单元二电连接;所述热电单元三与所述开关单元三电连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种可控的热电器件,其特征在于:所述变换电路为多个变换电路并联,且多个变换电路分别与相应的开关单元串联。
4.根据权利要求1所述的一种可控的热电器件,其特征在于:还包括开关控制器。
5.根据权利要求4所述的一种可控的热电器件,其特征在于:所述温度传感器和开关控制器分别与中央控制器连接。
6.一种可控的热电器件的控制方法,其包括权利要求1-5所述的任一项可控的热电器件,其特征在于:所述方法包括以下步骤:(1)温度传感器感测热源温度,并生成温度一信号,传递并储存至中央控制器;(2)所述中央控制器将所述温度一信号的温度与预设阈值温度,所述中央控制器根据比较结果一,生成开关控制信号一,传递至开口控制器,所述开关控制器控制相应开关单元闭合数目,导通电路,将电能储存至电源或为控制电路提供电源;(3)间隔一定时间后,所述温度传感器继续进行温度感测,并生成温度二信号,传递并储存至中央控制器;(4)所述中央控制器,将所述温度二信号与温度一信号比较,所述中央控制器根据比较结果二,生成开关控制信号二,传递至开口控制器,所述开关控制器控制相应开关单元闭合数目,导通电路,将电能储存至电源或为控制电路提供电源;(5)循环步骤(3)和(4)直至结束。
7.根据权利要求6所述的一种转换可控的热电器件的控制方法,其特征在于:所述预设阀值至少包括第一阀值温度和第二阀值温度,其中第一阀值温度小于第二阀值温度。
8.根据权利要求7所述的一种转换可控的热电器件的控制方法,其特征在于:所述步骤(1)具体为:当所述温度一大于第二阀值温度时,所述开关控制器控制闭合所有开关,即N个开关,其中N为大于3的自然数;当所述温度一小于等于第二阀值温度,且大于等于第一阀值温度时,所述开关控制器控制闭合所有开关数目为N/2或(N+1)/2个开关;当所述温度一小于第一阀值温度时,所述开关控制器控制闭合所有开关数目为N/4或(N+1)/4个开关。
9.根据权利要求6所述的一种转换可控的热电器件的控制方法,其特征在于:所述步骤(4)具体为:当所述温度二大于所述温度一,且大于第二阀值温度时,所述中央控制器根据比较结果,生成开关控制信号,所述开关控制器根据控制增加开关闭合数目;当所述温度二小于所述温度一,且小于第一阀值温度时,所述中央控制器根据比较结果,生成开关控制信号,所述开关控制器根据控制减少开关闭合数目;当所述温度二大于等于第一阀值温度,且小于所述第二阀值温度时,所述中央控制器根据比较结果,生成开关控制信号,所述开关控制器根据控制开关闭合数目不变;所述第二阀值温度大于所述第一阀值温度。
10.根据权利要求6所述的一种转换可控的热电器件的控制方法,其特征在于:所述将电能储存至电源或为控制电路提供电源,经无线传输将电能传输。
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