[发明专利]基于无源可变热阻的温度控制方法

说明书

本发明提供一种基于无源可变热阻的温度控制方法，其技术方案是，在温控装置的加热执行器及制冷执行器和控温对象间设置实现无源可变热阻的半导体温差模块，根据采集得到的温度信号，通过调节热阻改变热流，实现控温。本发明无需耗能，无中间调节环节，提升响应速度，可通过变热阻提高控温精度，如配合半导体制冷的双向主动控温，可以迅速达到热平衡，实现高精度温度控制。本发明灵活方便、成本低，有效提升温控精度，可以广泛应用在不同温度区域的高精度温度控制。

技术领域

本发明涉及一种基于无源可变热阻的温度控制方法，特别是一种基于半导体温差模块无源可变热阻的温度控制方法。

背景技术

温度是最主要的被控参数，高精度的温度控制有了极其广泛的应用需求和前景。温度控制系统含有纯滞后环节，加热/制冷执行器有一定惰性，被控对象的不均匀性和热惯性，以及负荷变化和外界干扰，这都容易引起系统超调和振荡以及系统参数的变化，这种随机产生和不可准确预计的变化，无疑增加了高精度温度控制实现的难度。

热阻（Thermal Resistance）反映阻止热量传递的能力的综合参量。可以通过减小热阻以加强传热；通过增大热阻以抑制热量的传递。

现有专利（CN201711169864，控温装置及控温方法）提出一种涉及热阻的控温装置和方法。至少存在如下技术缺陷：调节热阻并不是用于实时控温，只是利用热阻实现设定温度的制冷器的初始温度状态，将热阻调节应用于制冷器的不同温度状态，而实时控温依靠加热器的微调完成；具体控温路线中仅考虑了制冷机自身的温度波动的绝对温度状态，未考虑影响控温精度的热惯性、惰性以及温度变化率和变化趋势的必然因素；中间热阻件采用机械和热流体两种方式，可控性和响应能力极差，不能满足实时温控的技术要求，没有也不可能被设计为用于实时温度控制；需要一定的电力供应，耗费能源，产生额外干扰源；应用并局限于低温领域。

半导体热电技术基于可逆的物理效应（帕尔帖效应和塞贝克效应），可实现温差发电或电驱动实现制冷和加热。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种用于不同温度区域高精度温度控制的基于半导体温差模块的无源可变热阻的温度控制方法。

本发明涉及的半导体温差模块进行可变热阻的技术原理是基于半导体热电效应，如图1所示的左侧视图中，半导体热电元件的两端面热源温度分别为T_A和T_B，热流为Q，并连接负载R_L，基于塞贝克效应，温差（T_A-T_B）导致半导体热电元件产生电能，可等效为图1右侧内阻为R_i的电源带有负载R_L的电路，电源的电动势大小为α∆T，基于帕尔帖效应，回路的电流又导致半导体热电元件两端面产生吸放热，吸放热流大小受负载R_L的影响，与原有热流Q叠加，并影响温差（T_A-T_B）大小，按照传热学的知识（热流=温差/热阻），调节R_L可改变半导体热电元件的热阻。