一種半導體溫差熱電發電方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術實施例提供一種半導體溫差熱電發電方法及裝置，所述半導體溫差熱電發電方法包括：獲取熱電陣列中的所有或其中部分發電器件的溫度信號；根據所述熱電陣列中的所有或其中部分發電器件的溫度信號進行優化拓撲，獲取所述熱電陣列功率最大化時各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令；根據所述各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令，控制所述熱電陣列中的各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開狀態。本發明專利技術實施例通過調節開關的導通和斷開，可以將工作于低溫和衰減嚴重的發電器件模塊從整個熱電陣列中動態摘除，變成一個可優化的系統，從而可以盡量減小熱電陣列中的失配問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及熱電
，尤其涉及一種半導體溫差熱電發電方法及裝置。
技術介紹
半導體熱電發電機是一種獨特的能源轉化器件，它采用半導體，可以把熱能直接轉化為電能，相比其它發電機有一系列的優點，如環保性，直流性電源，沒有運動部件，壽命也較長，運行非常安靜。所以它非常適合作為一種簡單的發電方式把工業及民用中燃燒熱能系統的廢熱轉化為電能。為了有效的實現熱源發電，單個的熱電模塊是不能工作的，必須要把多個熱電模塊通過串并聯接在一起，形成一個陣列系統，才能夠達到一定量的功率。多個熱電池連在一起，數量少的時候，要么串要么并；而數量多的時候，全串和全并都不現實，全串電壓太高，可靠性差，串在一起時，壞一個，全完了。全并也不現實，電流太大，同時可靠性也差，只要其中一個短路，整個也用不了。一般來說，熱電模塊數量多的時候須要做成一個串并聯混合的矩形陣列。因此在工業應用中為了組成一個實際的發電系統，許多熱電模塊通過串并混合的方式電連接。理想情況下，可認為一個熱電陣列里的每個模塊相互之間都有相同的電特性。這樣不會有衰減的模塊在串聯時限制陣列里的總電流，或在并聯時限制陣列里的總電壓。但在現實熱電發電系統中，模塊電特性的失配很難消除。有2個原因:第一個原因是熱電模塊的電壓和電阻取決于它的溫度，而大多數熱電系統的熱源溫度分布是不均勻的。這就造成了各個模塊電壓和電阻在陣列中的失配。第二個原因就是熱電模塊在使用一段時間以后，由于不同的使用情況各個模塊會以不同的速率衰減，使用一段時間以后熱電陣列里的模塊即使是相同的類型也會呈現不同的電阻。熱電模塊的這種失配將造成輸出功率損失。與本專利技術相關的現有技術是通過調制電源和負載之間的電力電子轉換器的占空t匕，對熱電陣列可能的最大功率點在負載側進行動態跟蹤。這種技術只能改變負載電路的等效電阻，而對熱電陣列中各模塊失配造成的功率下降不能起作用。分布式最大功點跟蹤技術為每個熱電模塊都配置電力電子轉換器，不論熱電模塊電壓和電阻如何，都能使各模塊工作在各自的最大功率點。但是這種方式需要很多電氣模塊，帶來不現實的系統成本和復雜度。因此，本領域的技術人員亟待解決熱電陣列不均勻熱源溫度和/或不均勻衰減率引起的電失配，以及從而造成的功率下降問題。
技術實現思路
本專利技術實施例提供一種半導體溫差熱電發電方法及裝置，以解決熱電陣列不均勻熱源溫度和/或不均勻衰減率引起的電失配，從而造成的功率下降問題。一方面，本專利技術實施例提供了一種半導體溫差熱電發電方法，所述半導體溫差熱電發電方法包括:獲取熱電陣列中所有或其中部分發電器件的溫度信號；根據所述熱電陣列中的所有或其中部分發電器件的溫度信號進行優化拓撲，獲取所述熱電陣列功率最大化時各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令；根據所述各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令，控制所述熱電陣列中的各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開狀態。優選的，在本專利技術一實施例中，所述方法還包括:獲取所述熱電陣列的所有或其中部分發電器件的串路電流或并聯端電壓；根據所述熱電陣列中的所有或其中部分發電器件的溫度信號，以及串路電流或并聯端電壓進行優化拓撲，獲取所述熱電陣列功率最大化時各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令。優選的，在本專利技術一實施例中，所述獲取熱電陣列中的所有或其中部分發電器件的溫度信號，包括:通過無線收發器獲取熱電陣列中的所有或其中部分發電器件的溫度信號；所述獲取所述熱電陣列的所有或其中部分發電器件的串路電流或并聯端電壓，包括:通過無線收發器獲取所述熱電陣列的所有或其中部分發電器件的串路電流或并聯端電壓。優選的，在本專利技術一實施例中，所述根據所述熱電陣列中的所有或其中部分發電器件的溫度信號進行優化拓撲，獲取所述熱電陣列功率最大化時各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令，包括:根據所述熱電陣列中的所有或其中部分發電器件的溫度信號，利用查表法或實時仿真法進行優化拓撲，獲取所述熱電陣列功率最大化時各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令；所述根據所述熱電陣列中的所有或其中部分發電器件的溫度信號，以及串路電流或并聯端電壓進行優化拓撲，獲取所述熱電陣列功率最大化時各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令，包括:根據所述熱電陣列中的所有或其中部分發電器件的溫度信號，以及串路電流或并聯端電壓，利用查表法或實時仿真法進行優化拓撲，獲取所述熱電陣列功率最大化時各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令。優選的，在本專利技術一實施例中，所述可控開關包括保持繼電器；所述保持繼電器為單線圈或雙線圈:當所述保持繼電器為單線圈時，所述繼電器控制驅動模塊用I個雙極性輸出端口，或者借助H橋用2個單極性輸出端口實現；所述熱電陣列中的所有發電器件對應一個控制單元，或者所述熱電陣列中的每個發電器件對應一個控制單元；所述控制單元通過電池或者發電器件中的一部分熱電偶進行供電；當所述熱電陣列為先并后串陣列結構時，分別為各個發電器件配置一個可控開關:可控開關串接發電器件；當所述熱電陣列為先串后并陣列結構時，分別為各個發電器件配置兩個可控單刀單擲開關:一個可控開關串接發電器件，另一個可控開關并接發電器件；或者為各個發電器件配置一個可控單刀雙擲開關:一個通路串接發電器件，另一個通路并接發電器件。另一方面，本專利技術實施例提供了一種半導體溫差熱電發電裝置，所述半導體溫差熱電發電裝置包括:控制單元，所述半導體溫差熱電發電裝置還包括:熱電陣列中的一個或多個發電器件；其中，所述控制單元包括:傳感器接口模塊，用于獲取所述控制單元對應的一個或多個發電器件的溫度信號;處理器模塊，用于在進行優化拓撲后，獲取所述熱電陣列功率最大化時所述控制單元對應的一個或多個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令；繼電器控制驅動模塊，用于根據所述控制單元對應的一個或多個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令，控制所述控制單元對應的一個或多個發電器件對應的可控開關的導通或斷開狀態。優選的，在本專利技術一實施例中，所述熱電陣列中包括多個所述半導體溫差熱電發電裝置，其中，一個控制單元對應一個或多個發電器件；所述熱電陣列中的所有發電器件對應一個主控主機時，主控主機用于根據所述熱電陣列中的所有或其中部分發電器件對應的控制單元發送來的溫度信號進行優化拓撲，以產生所述熱電陣列功率最大化時各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令，并發送回給對應的控制單元；或者，所述控制單元中的處理器模塊，用于根據所述控制單元對應的一個或多個發電器件的溫度信號進行優化拓撲，以產生所述熱電陣列功率最大化時所述控制單元對應的一個或多個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令；所述傳感器接口模塊，還獲取所述控制單元對應的一個或多個發電器件的串路電流或并聯端電壓；所述控制單元中的處理器模塊，進一步用于根據所述控制單元對應的一個或多個發電器件的溫度信號，以及串路電流或并聯端電壓進行優化拓撲，以產生所述熱電陣列功率最大化時所述控制單元對應的一個或多個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令。 優選的，在本專利技術一實施例中，所述控制單元，用于通過無線收發器發送所述控制單元對應的一個或多個發電器件的溫度信號；進一步用于通過無線收發器發送所述控制單元對應的一個或多個發電器件的串路電流或并聯端電壓。優選的，在本專利技術一實施本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體溫差熱電發電方法，其特征在于，所述半導體溫差熱電發電方法包括：獲取熱電陣列中所有或其中部分發電器件的溫度信號；根據所述熱電陣列中的所有或其中部分發電器件的溫度信號進行優化拓撲，獲取所述熱電陣列功率最大化時各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令；根據所述各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開指令，控制所述熱電陣列中的各個發電器件對應的可控開關的導通或斷開狀態。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳旻，陳樹泉，
申請(專利權)人：北京鴻雁榮昌電子技術開發有限公司，
類型：發明
國別省市：