CN114234475A - 半导体制冷装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体制冷装置的控制方法；包括如下步骤：获取热端温度T₁与热端风循环系统的出风口温度T₂；比较热端温度T₁与出风口温度T₂的温度差值T_△与预设温差阈值T₀，若T_△＜T₀，则判定所述半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离不足；能够避免因半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离过近导致热端过热的情况发生。

Description

半导体制冷装置的控制方法

技术领域

本发明涉及制冷装置领域，尤其涉及一种半导体制冷装置的控制方法。

背景技术

半导体制冷装置一般包括用以给制冷间室提供冷量的半导体制冷系统，所述半导体制冷系统即半导体制冷片的制冷原理是：利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量形成冷端以及放出热量形成热端，以实现制冷的目的，无需制冷剂和机械运动部件，可靠性也比较高。

一般的，半导体制冷系统的热端设有用以散热的散热器，现有的散热器的面积比较有限，导致热端的散热效率较低，同时，热端的散热还受箱体热端所在侧与墙体之间的距离的影响，若是箱体热端所在侧与墙体之间的距离过近，会导致热端的热量积聚，使热端温度过高，导致制冷量下降，甚至会造成半导体片损坏，导致无法制冷。

有鉴于此，有必要提供一种新的半导体制冷装置的控制方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体制冷装置的控制方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种半导体制冷装置的控制方法；包括如下步骤：

获取热端温度T₁与热端风循环系统的出风口温度T₂；

比较热端温度T₁与出风口温度T₂的温度差值T_△与预设温差阈值T₀，若T_△＜T₀，则判定所述半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离不足。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述半导体制冷装置具有多个运行模式，不同运行模式的预设温差阈值不同，“比较温度差值T_△与预设温差阈值T₀”具体为：获取与处于运行中的运行模式对应的预设温差阈值T₀，比较温度差值T_△与获取的预设温差阈值T₀。

作为本发明进一步改进的技术方案，若半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离不足，所述半导体制冷装置的控制方法还包括如下步骤：提高热端循环系统的风机转速。

作为本发明进一步改进的技术方案，将温度差值区间[1，预设温差值]分为m个子温度差值区间，m个所述子温度差值区间分别对应m个不同的热端循环系统的风机转速，且所述热端循环系统的风机转速随子温度差值区间的阈值的增大而增大；步骤提高热端循环系统的风机转速具体为：以预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差所在的子温度差值区间对应的热端循环系统的风机转速控制热端循环系统的风机运行，其中，所述预设温差值≤预设温差阈值T₀。

作为本发明进一步改进的技术方案，在提高热端循环系统的风机转速后，所述半导体制冷装置的控制方法还包括如下步骤：判断热端温度T₁是否到达热端温度上限T_max，若是，则控制半导体制冷装置以预设的低电压运行。

作为本发明进一步改进的技术方案，步骤控制半导体制冷装置以预设的低电压运行具体为，控制半导体制冷装置的工作电压占空比下降10％～20％。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述半导体制冷装置具有全载运行模式、强制冷运行模式、弱制冷运行模式、稳定运行模式，其中，各运行模式对应的工作电压：U_{全载运行模式}＞U_{强制冷运行模式}＞U_{弱制冷运行模式}＞U_{稳定运行模式；}步骤控制半导体制冷装置以预设的低电压运行具体为，控制半导体制冷装置的工作电压下降为与下一级运行模式对应的工作电压。

作为本发明进一步改进的技术方案，在半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离不足后，所述半导体制冷装置的控制方法还包括如下步骤：触发警报。

作为本发明进一步改进的技术方案，在步骤获取热端温度T₁与热端风循环系统的出风口温度T₂之前，所述半导体制冷装置的控制方法还包括如下步骤：半导体制冷装置上电运行预设时间。

作为本发明进一步改进的技术方案，若T_△≥T₀，则以热端温度、冷端温度控制半导体制冷装置运行。

作为本发明进一步改进的技术方案，在热端温度传感器故障时，以热端风循环系统的出风口温度T₂与预设温差阈值T₀之和作为热端温度控制半导体制冷装置运行。

本发明的有益效果是：本发明的半导体制冷装置的控制方法中通过比较热端温度T₁与出风口温度T₂的温度差值T_△与预设温差阈值T₀，来判定所述半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离是否满足要求，能够避免因半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离过近导致热端过热的现象发生。

附图说明

图1是本发明中的半导体制冷装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述，请参照图1所示，为本发明的较佳实施方式。但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

本发明提供一种半导体制冷装置的控制方法，所述半导体制冷装置包括制冷间室、给所述制冷间室提供冷量的半导体制冷系统、给所述半导体制冷系统的热端散热的热端散热系统、排出所述热端散热系统导出的热量的热端循环系统、感测热端温度的热端温度传感器、感测热端循环系统出风口的温度的出风温度传感器、感测所述半导体制冷系统的冷端的温度的冷端温度传感器、控制单元，所述半导体制冷系统、热端循环系统、热端温度传感器、出风温度传感器、冷端温度传感器均与所述控制单元通讯连接。

可以理解的是，所述半导体制冷系统的冷端位于制冷间室内，用以给所述制冷间室提供冷量。

具体地，所述热端散热系统包括热沉、翅片、热管，所述热端散热系统的结构可沿用现有的热端散热系统的结构，于此不再赘述。

所述热端循环系统包括风道、设于所述风道内的风机，所述风道与所述热端散热系统连通，在所述风机启动后，能够将所述风道内的热风与外界的空气循环，以给所述热端散热系统散热，即，给所述热端散热。

具体地，所述半导体制冷装置的控制方法包括如下步骤：

S1：获取热端温度T₁与热端风循环系统的出风口温度T₂；

S2：比较热端温度T₁与出风口温度T₂的温度差值T_△与预设温差阈值T₀，若T_△＜T₀，则判定所述半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离不足。

可以理解的是，若所述半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离不足，会导致散热的风循环路径不畅，使温度散不出去，如出风口的出风与墙体撞击后的回弹风自进风口循环至风道内，造成风路短路，导致热端温度T₁与出风口温度T₂之间的温度差值T_△较小。

从而，通过比较所述温度差值T_△与预设温差阈值T₀能够判断出所述半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离是否满足要求，即，半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离是否会影响到热端的散热。

具体地，若T_△＜T₀，则判定所述半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离不足；若T_△≥T₀，则以热端温度、冷端温度控制半导体制冷装置运行。即，若T_△≥T₀，则表明半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离满足要求，即，半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离不会影响所述热端的散热，故，按常规的控制方式控制半导体制冷装置运行即可。

上述的常规的控制方式即以冷端温度以及制冷间室内设定的温度控制所述半导体制冷装置的启停和/或各运行参数；根据所述热端温度，即，在所述热端温度达到设定的热端温度上限T_max时，控制所述半导体制冷装置停机。

进一步地，本发明中的所述半导体制冷装置具有多个运行模式，不同运行模式的预设温差阈值不同，“比较温度差值T_△与预设温差阈值T₀”具体为：获取与处于运行中的运行模式对应的预设温差阈值T₀，比较温度差值T_△与获取的预设温差阈值T₀。

具体地，多个运行模式分别为全载运行模式、强制冷运行模式、弱制冷运行模式、稳定运行模式，各运行模式下预设的各工作参数如下表1所示：

在所述半导体制冷装置的运行模式为全载运行模式时，“比较温度差值T_△与预设温差阈值T₀”具体为：比较温度差值T_△与13℃之间的大小。

在所述半导体制冷装置的运行模式为强制冷运行模式时，“比较温度差值T_△与预设温差阈值T₀”具体为：比较温度差值T_△与12℃之间的大小。

在所述半导体制冷装置的运行模式为弱制冷运行模式时，“比较温度差值T_△与预设温差阈值T₀”具体为：比较温度差值T_△与10℃之间的大小。

在所述半导体制冷装置的运行模式为稳定运行模式时，“比较温度差值T_△与预设温差阈值T₀”具体为：比较温度差值T_△与7℃之间的大小。

当然，并不以此为限，可以理解的是，可以根据具体使用环境设定各运行模式以及各运行模式对应的工作参数，如预设温差阈值。

进一步地，若所述半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离不足，所述半导体制冷装置的控制方法还包括如下步骤：提高热端循环系统的风机转速，以加快热循环，从而加快热端热量的散出，以防因热端过热导致半导体制冷系统损坏。

进一步地，将温度差值区间[1，预设温差值]分为m个子温度差值区间，m个所述子温度差值区间分别对应m个不同的热端循环系统的风机转速，且所述热端循环系统的风机转速随子温度差值区间的阈值的增大而增大；步骤提高热端循环系统的风机转速具体为：以预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差所在的子温度差值区间对应的热端循环系统的风机转速控制热端循环系统的风机运行，其中，所述预设温差值≤预设温差阈值T₀。

可以理解的是，若预设温差值＜预设温差阈值T₀，则默认在预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差介于预设温差值与预设温差阈值T₀之间时，表明，此时，半导体制冷装置的热端所在侧距离墙体过近，通过调整风机转速也无法快速给热端散热，此时，可以直接控制所述半导体制冷装置停机，以防所述热端过热导致所述半导体制冷系统损坏。

请参下表2所示，为一具体实施方式，该实施方式中，将温度差值区间[1℃，5℃]分为3个子温度差值区间，分别为[1℃，2℃]、[2℃，3℃]、[3℃，5℃]，且设置每一运行模式下每一所述子温度差值区间对应的热端循环系统的风机转速。

所述半导体制冷装置处于全载运行模式中，在预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差位于子温度差值区间[2℃，3℃]时，控制风机转速自60％V_max提高至80％V_max，在预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差位于子温度差值区间[1℃，2℃]时，控制风机转速自60％V_max提高至70％V_max，在预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差位于子温度差值区间[3℃，5℃]时，控制风机转速自60％V_max提高至90％V_max，以加快热循环，从而加快热端热量的散出，以防因热端过热导致半导体制冷系统损坏。

所述半导体制冷装置处于强制冷运行模式中，在预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差位于子温度差值区间[2℃，3℃]时，控制风机转速自50％V_max提高至70％V_max，在预设温差阈值T0与温度差值T_△之差位于子温度差值区间[1℃，2℃]时，控制风机转速自50％V_max提高至60％V_max，在预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差位于子温度差值区间[3℃，5℃]时，控制风机转速自50％V_max提高至80％V_max，以加快热循环，从而加快热端热量的散出，以防因热端过热导致半导体制冷系统损坏。

所述半导体制冷装置处于弱制冷运行模式中，在预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差位于子温度差值区间[2℃，3℃]时，控制风机转速自40％V_max提高至60％V_max，在预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差位于子温度差值区间[1℃，2℃]时，控制风机转速自40％V_max提高至50％V_max，在预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差位于子温度差值区间[3℃，5℃]时，控制风机转速自40％V_max提高至70％V_max，以加快热循环，从而加快热端热量的散出，以防因热端过热导致半导体制冷系统损坏。

所述半导体制冷装置处于稳定运行模式中，在预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差位于子温度差值区间[2℃，3℃]时，控制风机转速自30％V_max提高至50％V_max，在预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差位于子温度差值区间[1℃，2℃]时，控制风机转速自30％V_max提高至40％V_max，在预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差位于子温度差值区间[3℃，5℃]时，控制风机转速自30％V_max提高至60％V_max，以加快热循环，从而加快热端热量的散出，以防因热端过热导致半导体制冷系统损坏。

进一步地，在提高热端循环系统的风机转速后，所述半导体制冷装置的控制方法还包括如下步骤：判断热端温度T₁是否到达热端温度上限T_max，若是，则控制半导体制冷装置以预设的低电压运行。

可以理解的是，若是在提高热端循环系统的风机转速后，所述热端温度T₁仍然上升至热端温度上限T_max，表明，单纯依靠提高风机转速无法快速有效散热，此时，降低所述半导体制冷装置的工作电压，减少热端产生的热量，从而，防止因热端过热导致半导体制冷系统损坏。

于一具体实施方式中，步骤控制半导体制冷装置以预设的低电压运行具体为，控制半导体制冷装置的工作电压占空比下降10％～20％。

所述工作电压占空比，即输出总电压与工作电压占空比的乘积即为工作电压。

于另一具体实施方式中，步骤控制半导体制冷装置以预设的低电压运行具体为，控制半导体制冷装置的工作电压下降为与下一级运行模式对应的工作电压。如，正在运行的运行模式为全载运行模式，则在热端温度T₁到达热端温度上限T_max后，控制半导体制冷装置的工作电压下降至强制冷运行模式对应的工作电压，以此类推，于此不再赘述。

进一步地，在半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离不足后，所述半导体制冷装置的控制方法还包括如下步骤：触发警报，以提醒用户调整所述半导体制冷装置热端侧距墙体的距离，在用户调整所述半导体制冷装置热端侧距墙体的距离后，能够保证热端的有效散热，增强所述报道提制冷装置的通用性。

进一步地，在步骤获取热端温度T₁与热端风循环系统的出风口温度T₂之前，所述半导体制冷装置的控制方法还包括如下步骤：半导体制冷装置上电运行预设时间。

可以理解的是，在半导体制冷装置初始上电后，半导体制冷系统冷端与热端温度接近环温，所述半导体制冷装置以全载运行模式快速降温，此时，无法根据表1中的预设温差阈值进行判定。

于一具体实施方式中，半导体制冷装置上电，以全载运行模式快速制冷一个制冷周期后，开始运行步骤S1。当然，并不以此为限。

可以理解的是，在半导体制冷装置以全载运行模式运行一个制冷周期后，控制单元根据冷端温度、制冷间室内的温度以及设定的制冷间室内的温度上限与温度下限控制所述半导体制冷装置的运行模式。

进一步地，在热端温度传感器故障时，则所述控制单元以热端风循环系统的出风口温度T₂与预设温差阈值T₀之和作为热端温度控制所述半导体制冷装置的运行。

综上所述，本发明的半导体制冷装置的控制方法中通过比较热端温度T₁与出风口温度T₂的温度差值T_△与预设温差阈值T₀，来判定所述半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离是否满足要求，能够避免因半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离过近导致热端过热的情况发生。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种半导体制冷装置的控制方法；其特征在于：包括如下步骤：

获取热端温度T₁与热端风循环系统的出风口温度T₂；

比较热端温度T₁与出风口温度T₂的温度差值T_△与预设温差阈值T₀，若T_△＜T₀，则判定所述半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离不足。

2.如权利要求1所述的半导体制冷装置的控制方法，其特征在于：所述半导体制冷装置具有多个运行模式，不同运行模式的预设温差阈值不同，“比较温度差值T_△与预设温差阈值T₀”具体为：获取与处于运行中的运行模式对应的预设温差阈值T₀，比较温度差值T_△与获取的预设温差阈值T₀。

3.如权利要求1所述的半导体制冷装置的控制方法，其特征在于：若半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离不足，所述半导体制冷装置的控制方法还包括如下步骤：提高热端循环系统的风机转速。

4.如权利要求3所述的半导体制冷装置的控制方法，其特征在于：将温度差值区间[1，预设温差值]分为m个子温度差值区间，m个所述子温度差值区间分别对应m个不同的热端循环系统的风机转速，且所述热端循环系统的风机转速随子温度差值区间的阈值的增大而增大；步骤提高热端循环系统的风机转速具体为：以预设温差阈值T₀与温度差值T_△之差所在的子温度差值区间对应的热端循环系统的风机转速控制热端循环系统的风机运行，其中，所述预设温差值≤预设温差阈值T₀。

5.如权利要求3所述的半导体制冷装置的控制方法，其特征在于：在提高热端循环系统的风机转速后，所述半导体制冷装置的控制方法还包括如下步骤：判断热端温度T₁是否到达热端温度上限T_max，若是，则控制半导体制冷装置以预设的低电压运行。

6.如权利要求5所述的半导体制冷装置的控制方法，其特征在于：步骤控制半导体制冷装置以预设的低电压运行具体为，控制半导体制冷装置的工作电压占空比下降10％～20％。

7.如权利要求5所述的半导体制冷装置的控制方法，其特征在于：所述半导体制冷装置具有全载运行模式、强制冷运行模式、弱制冷运行模式、稳定运行模式，其中，各运行模式对应的工作电压：U_{全载运行模式}＞U_{强制冷运行模式}＞U_{弱制冷运行模式}＞U_{稳定运行模式；}步骤控制半导体制冷装置以预设的低电压运行具体为，控制半导体制冷装置的工作电压下降为与下一级运行模式对应的工作电压。

8.如权利要求1所述的半导体制冷装置的控制方法，其特征在于：在半导体制冷装置的热端所在侧距墙体的距离不足后，所述半导体制冷装置的控制方法还包括如下步骤：触发警报。

9.如权利要求1所述的半导体制冷装置的控制方法，其特征在于：在步骤获取热端温度T₁与热端风循环系统的出风口温度T₂之前，所述半导体制冷装置的控制方法还包括如下步骤：半导体制冷装置上电运行预设时间。

10.如权利要求1～9中任意一项所述的半导体制冷装置的控制方法，其特征在于：若T_△≥T₀，则以热端温度、冷端温度控制半导体制冷装置运行。

11.如权利要求10所述的半导体制冷装置的控制方法，其特征在于：在热端温度传感器故障时，以热端风循环系统的出风口温度T₂与预设温差阈值T₀之和作为热端温度控制半导体制冷装置运行。

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