[發明專利]一種半導體溫差熱電發電方法及裝置

有效

• 申請號: 201310146045.5
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103197719A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 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
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 郭智

技術領域

本發明涉及熱電技術領域，尤其涉及一種半導體溫差熱電發電方法及裝置。

背景技術

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。

與本發明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比，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。

發明內容

本發明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，本發明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，在本發明一實施例中，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，在本發明一實施例中，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，在本發明一實施例中，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。