CN111323688A - 一种teg性能测试平台及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TEG性能测试平台及其测试方法,包括加热板、混合降温装置、测温***硬件电路和PC机,加热板与待测试的TEG热端相连;混合降温装置与待测试的TEG冷端相连;测温***硬件电路与待测试的TEG之间设置有温传感器和电压测量电路,温传感器用于测量待测试的TEG冷端和热端的表面温度,电压测量电路用于测得待测试的TEG冷端和热端之间的输出电压,测温***硬件电路分别与温传感器和电压测量电路相连;测温***硬件电路还分别与加热板、混合降温装置和PC机相连,测温***硬件电路与PC机实现数据的双向传递,PC机上设置有测温控制软件。本发明可以对单块或多块TEG串并联的发电性能进行检测,进而确定最佳的的TEG工作条件。
Description
技术领域
本发明涉及热电器件性能检测领域,特别是涉及一种TEG性能测试平台及其测试方法。
背景技术
近年来,将环境中其它能量转化为电能的能量捕获技术,已被国内外公认为是未来解决物联网无线传感节点供电问题最具潜力的技术途径,比如风能、光能、热能、振动能等。其中采用半导体温差发电器(TEG,TherMoelecTric generaTor)是很具有前景的一项能量捕获技术。TEG不含运动部件,其能量转化过程没有磨损、震动和噪声,属于静态能量转换,且整个发电装置不需要附加驱动、传动***,不含机械运动部件,因此发电装置的可靠性很高,不需要后期维护保养,基本上可以做到投放后不用管理。另外,制作TEG所用的热电材料对环境无污染,且TEG中无气态或液态介质存在,能量转化过程无污染物排出,属于环境友好型能源。TEG是热电发电装置的核心部件,其发电性能直接关系到电能输出的大小,只有准确掌握TEG的发电性能才能更好地对发电装置进行优化设计。
故此,如何研发一种TEG性能测试平台及其测试方法,在给定温度范围内,用以确定不同型号、不同尺寸、不同热电偶对数、不同工作温差以及不同负载情况下的单块或多块TEG串并联的最佳发电性能,成了本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提出一种TEG性能测试平台及其测试方法,用以解决如何确定不同负载情况下的单块或多块TEG串并联的最佳发电性能的技术问题。
一方面,本发明提供了一种TEG性能测试平台,包括加热板、混合降温装置、测温***硬件电路和PC机,所述加热板与待测试的TEG热端相连,用于为待测试的TEG热端提供热源;所述混合降温装置与待测试的TEG冷端相连;所述测温***硬件电路与待测试的TEG之间设置有温传感器和电压测量电路,所述温传感器用于测量待测试的TEG冷端和热端的表面温度,所述电压测量电路用于测得待测试的TEG冷端和热端之间的输出电压,所述测温***硬件电路分别与温传感器和电压测量电路相连;所述测温***硬件电路还分别与加热板、混合降温装置和PC机相连,所述测温***硬件电路用于对加热板和混合降温装置进行温控,所述测温***硬件电路与PC机实现数据的双向传递,所述PC机上设置有测温控制软件用于预设TEG冷端和热端温度。
进一步地,所述混合降温装置包括风扇和两片制冷器件,所述风扇通过两片制冷器件和待测试的TEG冷端相连。
进一步地,所述测温***硬件电路通过控制两片制冷器件的制冷量和风扇的转速,保持待测试的TEG冷端温度低于40℃。
进一步地,所述加热板为DB-3型数显控温加热板。
进一步地,所述温传感器由铂电阻PT100制作。
进一步地,所述测温控制软件通过MATLAB进行编写。
进一步地,所述待测试的TEG的数量为单块;或,所述待测试的TEG的数量为多块,多块待测试的TEG串联连接或并联连接或串并联连接。
另一方面,本发明还提供了一种TEG性能测试方法,基于其上任一项所述的一种TEG性能测试平台,包括如下步骤:
(1)通过安装在PC机上的测量控制软件设定待测试的TEG冷端和热端温度,由测温***硬件电路对加热板和混合降温装置进行控制;
(2)通过温传感器测量待测试的TEG冷端和热端的表面温度,当待测试的TEG冷端和热端表面温度稳定后,利用电压测量电路测得待测试的TEG冷端和热端之间的输出电压,并通过测温***硬件电路把测量的温度、电压数据回馈给PC机;
(3)通过PC机上安装的测温控制软件,对测量数据进行处理,绘制出输出电压与温度差的关系图,测量出待测试的TEG的塞贝克系数;
(4)根据测量得到的待测试的TEG的塞贝克系数,判断待测试的TEG的发电性能优劣程度。
进一步地,步骤(2)中待测试的TEG冷端和热端表面温度稳定的时间不超过10分钟。
本发明提供的TEG性能测试平台及其测试方法,包括加热板、混合降温装置、测温***硬件电路、PC机、温传感器和电压测量电路,具体地,通过安装在PC机上的测量控制软件设定待测试的TEG冷端和热端温度,通过温传感器测量待测试的TEG冷端和热端的表面温度,利用电压测量电路测得待测试的TEG冷端和热端之间的输出电压,并通过测温***硬件电路把测量的温度、电压数据回馈给PC机,通过PC机上安装的测温控制软件,对测量数据进行处理,绘制出输出电压与温度差的关系图,测量出待测试的TEG的塞贝克系数,并根据测量得到的待测试的TEG的塞贝克系数,判断待测试的TEG的发电性能优劣程度,可以实现不同型号、不同尺寸、不同热电偶对数、不同工作温差以及不同负载情况下的单块或多块TEG串并联的最佳发电性能条件的确定,具有结构简单、测试时间短、精准度高且应用范围广的优点。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例提供的一种TEG性能测试平台的结构简图;
图2为本发明实施例提供的一种TEG性能测试方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为更好理解了本发明,特对以下名词做出解释:
塞贝克系数(seebeck coefficient),为半导体材料的温差电动热,又称“温差电动势系数”;
铂电阻PT100是铂热电阻,它的阻值会随着温度的变化而改变,PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆,在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。
MATLABMATLAB是matrix&laboratory两个词的组合,意为矩阵工厂(矩阵实验室),是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境,它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态***的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中。
图1是根据本发明实施例提供的一种TEG性能测试平台的结构简图。如图1所示,本发明的TEG性能测试平台包括加热板、混合降温装置、测温***硬件电路和PC机,加热板与待测试的TEG热端相连,用于为待测试的TEG热端提供热源,该加热板优选为DB-3型数显控温加热板;混合降温装置与待测试的TEG冷端相连;测温***硬件电路与待测试的TEG之间设置有温传感器和电压测量电路,温传感器用于测量待测试的TEG冷端和热端的表面温度,该温传感器优选采用铂电阻PT100制作,电压测量电路用于测得待测试的TEG冷端和热端之间的输出电压,测温***硬件电路分别与温传感器和电压测量电路相连;测温***硬件电路还分别与加热板、混合降温装置和PC机相连,测温***硬件电路用于对加热板和混合降温装置进行温控,测温***硬件电路与PC机实现数据的双向传递,PC机上设置有测温控制软件用于预设TEG冷端和热端温度,该测温控制软件优选通过MATLAB进行编写。需要说明的是,上述待测试的TEG的数量可为单块,亦可为多块,当待测试的TEG的数量为多块,多块待测试的TEG可串联连接或并联连接或串并联连接。通过上述设置可以对不同工作温差以及不同负载情况下的单块或多块TEG串并联的发电性能进行检测,进而确定最佳的的TEG工作条件。
在进一步地技术方案中,如图1所示,上述混合降温装置包括风扇和两片制冷器件,该风扇通过两片制冷器件和待测试的TEG冷端相连,风扇和两片制冷器件均与测温***硬件电路相连,测温***硬件电路通过控制两片制冷器件的制冷量和风扇的转速,保持待测试的TEG冷端温度低于40℃。
同时,如图2所示,本发明还提供了一种TEG性能测试方法,该测试方法基于其上所述的TEG性能测试平台,包括如下步骤:
(1)通过安装在PC机上的测量控制软件设定待测试的TEG冷端和热端温度,由测温***硬件电路对加热板和混合降温装置进行控制;
(2)通过温传感器测量待测试的TEG冷端和热端的表面温度,当待测试的TEG冷端和热端表面温度稳定后,利用电压测量电路测得待测试的TEG冷端和热端之间的输出电压,并通过测温***硬件电路把测量的温度、电压数据回馈给PC机;
(3)通过PC机上安装的测温控制软件,对测量数据进行处理,绘制出输出电压与温度差的关系图,测量出待测试的TEG的塞贝克系数;
(4)根据测量得到的待测试的TEG的塞贝克系数,判断待测试的TEG的发电性能优劣程度。
此外,需要提及的是,步骤(2)中待测试的TEG冷端和热端表面温度稳定的时间不超过10分钟。
综上所述,本发明提供的TEG性能测试平台及其测试方法,包括加热板、混合降温装置、测温***硬件电路、PC机、温传感器和电压测量电路,具体地,通过安装在PC机上的测量控制软件设定待测试的TEG冷端和热端温度,通过温传感器测量待测试的TEG冷端和热端的表面温度,利用电压测量电路测得待测试的TEG冷端和热端之间的输出电压,并通过测温***硬件电路把测量的温度、电压数据回馈给PC机,通过PC机上安装的测温控制软件,对测量数据进行处理,绘制出输出电压与温度差的关系图,测量出待测试的TEG的塞贝克系数,并根据测量得到的待测试的TEG的塞贝克系数,判断待测试的TEG的发电性能优劣程度,可以实现不同型号、不同尺寸、不同热电偶对数、不同工作温差以及不同负载情况下的单块或多块TEG串并联的最佳发电性能条件的确定,具有结构简单、测试时间短、精准度高且应用范围广的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种TEG性能测试平台,其特征在于,包括加热板、混合降温装置、测温***硬件电路和PC机,所述加热板与待测试的TEG热端相连,用于为待测试的TEG热端提供热源;所述混合降温装置与待测试的TEG冷端相连;所述测温***硬件电路与待测试的TEG之间设置有温传感器和电压测量电路,所述温传感器用于测量待测试的TEG冷端和热端的表面温度,所述电压测量电路用于测得待测试的TEG冷端和热端之间的输出电压,所述测温***硬件电路分别与温传感器和电压测量电路相连;所述测温***硬件电路还分别与加热板、混合降温装置和PC机相连,所述测温***硬件电路用于对加热板和混合降温装置进行温控,所述测温***硬件电路与PC机实现数据的双向传递,所述PC机上设置有测温控制软件用于预设TEG冷端和热端温度。
2.根据权利要求1所述的TEG性能测试平台,其特征在于,所述混合降温装置包括风扇和两片制冷器件,所述风扇通过两片制冷器件和待测试的TEG冷端相连。
3.根据权利要求2所述的TEG性能测试平台,其特征在于,所述测温***硬件电路通过控制两片制冷器件的制冷量和风扇的转速,保持待测试的TEG冷端温度低于40℃。
4.根据权利要求1所述的TEG性能测试平台,其特征在于,所述加热板为DB-3型数显控温加热板。
5.根据权利要求1所述的TEG性能测试平台,其特征在于,所述温传感器由铂电阻PT100制作。
6.根据权利要求1所述的TEG性能测试平台,其特征在于,所述测温控制软件通过MATLAB进行编写。
7.根据权利要求1所述的TEG性能测试平台,其特征在于,所述待测试的TEG的数量为单块;或,所述待测试的TEG的数量为多块,多块待测试的TEG串联连接或并联连接或串并联连接。
8.一种TEG性能测试方法,其特征在于,基于权利要求1-7中任一项所述的一种TEG性能测试平台,包括如下步骤:
(1)通过安装在PC机上的测量控制软件设定待测试的TEG冷端和热端温度,由测温***硬件电路对加热板和混合降温装置进行控制;
(2)通过温传感器测量待测试的TEG冷端和热端的表面温度,当待测试的TEG冷端和热端表面温度稳定后,利用电压测量电路测得待测试的TEG冷端和热端之间的输出电压,并通过测温***硬件电路把测量的温度、电压数据回馈给PC机;
(3)通过PC机上安装的测温控制软件,对测量数据进行处理,绘制出输出电压与温度差的关系图,测量出待测试的TEG的塞贝克系数;
(4)根据测量得到的待测试的TEG的塞贝克系数,判断待测试的TEG的发电性能优劣程度。
9.根据权利要求8所述的TEG性能测试方法,其特征在于,步骤(2)中待测试的TEG冷端和热端表面温度稳定的时间不超过10分钟。
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