ОПРЕДЕЛЕНИЕ И СРАВНЕНИЕ МЕТОДИК ИДЕНТИФИКАЦИИ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТА ПЕЛЬТЬЕ НА ОСНОВЕ ЕГО ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.19201811Ключевые слова:
элемент Пельтье, аппроксимация, МНК, параметрическая оптимизацияЛицензия
Аннотация
В данной работе приведены методики идентификации и моделирования термоэлектрических преобразователей на основе эффекта Пельтье. Методики состоят из алгоритмов математической оценки базы результатов ряда физических экспериментов над термоэлектрическим преобразователем при различных управляющих воздействиях и известных стационарных условиях окружающей среды. Применение описанных методик позволяет определить необходимые для моделирования и уникальные для каждого элемента Пельтье физические параметры. В ходе работы были идентифицированы параметры популярного на рынке элемента Пельтье TEC1-12706 и приведен анализ точности результатов математического моделирования на базе предложенных подходов.
Скачивания
Библиографические ссылки
1. Performance Analysis of Multistage Thermoelectric Cooler with Water-Cooled / Y. Sun [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. – 2023. – Vol. 2442. – P. 012028. – DOI 10.1088/1742-6596/2442/1/012028.
2. Peltier Device: Electrothermal cooler or thermoelectric generator [Электронный ресурс]. – URL: https://www.mathworks.com/help/sps/ref/peltierdevice.html (дата обращения: 25.10.2025).
3. Performance analysis of a thermoelectric cooler with a corrugated architecture / O. Owoyele [et al.] // Applied Energy. – 2015. – Vol. 147. – DOI 10.1016/j.apenergy.2015.01.132.
4. Abdulghani, Z. R. A novel experimental case study on optimization of Peltier air cooler using Taguchi method / Z. R. Abdulghani // Results in Engineering. – 2022. – Vol. 16. – P. 100627. – DOI 10.1016/j.rineng.2022.100627.
5. Giant Deformation Induced Staggered-Layer Structure Promoting the Thermoelectric and Mechanical Performance in n-Type Bi2(Te, Se)3 / F. Zhang [et al.] // Small. – 2024. – DOI 10.1002/smll.202401070.
6. Design and preparation of high-performance bulk thermoelectric materials / H. S. Lee [et al.] // Journal of the Korean Ceramic Society. – 2017. – Vol. 54, № 2. – P. 105-115. – DOI 10.4191/kcers.2017.54.2.10.
7. Interfacial reactions in thermoelectric modules / M. Zou [et al.] // Materials Research Letters. – 2018. – Vol. 6, № 3. – P. 143-150. – DOI 10.1080/21663831.2018.1436092.
8. Creep behavior and post-creep thermoelectric performance of the n-type Skutterudite alloy Yb0.3Co4Sb12 / M. Malki [et al.] // Journal of Materiomics. – 2020. – Vol. 7. – DOI 10.1016/j.jmat.2020.07.012.
9. Half-Heusler thermoelectrics: Advances from materials fundamental to device engineering / W. Li [et al.] // Joule. – 2024. – Vol. 8, № 5. – P. 1274–1311. – DOI 10.1016/j.joule.2024.03.016.
10. Thermoelectric materials for space explorations / D. Palaporn [et al.] // Materials Advances. – 2024. – Vol. 5, № 13. – P. 5351-5364. – DOI 10.1039/D4MA00309H.
11. A comprehensive review of Thermoelectric Generators: Technologies and common applications / N. Jaziri [et al.] // Energy Reports. – 2020. – Vol. 6. – P. 264–287. – DOI 10.1016/j.egyr.2019.12.011.
12. Experimental study on the performance of Peltier TEC12706 as a cooling and heating media / S. Sujono [et al.] // Jurnal Polimesin. – 2024. – Vol. 22. – P. 600. – DOI 10.30811/jpl.v22i6.5345.
13. Precise characterization of Peltier heat at the heterointerface based on thermography / Z. Wu [et al.] // Applied Physics Letters. – 2025. – Vol. 126. – DOI 10.1063/5.0260465.
14. A Novel Approach to Determine the Type of Conductivity in Semiconductors Using a Combined Seebeck and Peltier Effects / N. Numan [et al.] // International Journal of Innovative Research. – 2025. – Vol. 12, № 1. – P. 54–64. – DOI 10.53523/ijoirVol12I1ID476.
15. Characterization of Commercial Thermoelectric Modules for Precision Heat Flux Measurement / J. Crossley [et al.] // Review of Scientific Instruments. – 2022. – Vol. 93, № 11. – DOI 10.48550/arXiv.2208.04265.
16. Analysis of Transient Modes of Peltier Thermoelectric Elements under Various Input Influences / G. S. Vasilyev [et al.] // Majlesi Journal of Electrical Engineering. – 2024. – Vol. 18, № 1. – P. 199-204. – DOI 10.30486/mjee.2024.2000084.1304.
17. Alaoui, C. Peltier Thermoelectric Modules Modeling and Evaluation / C. Alaoui // International Journal of Engineering. – 2011. – Vol. 5. – P. 114–121.
18. Безик, Д. А. Определение параметров тепловой модели элементов Пельтье / Д. А. Безик, Т. В. Бычкова // Информационные и математические технологии в науке и управлении, 2025. – № 2 (38). – С. 103-112. – DOI 10.25729/ESI.2025.38.2.009.
19. Саблин, М. А. Модули Пельтье SP1848 в режимах теплопереноса и генерации электрической энергии, и их практическое применение / М. А. Саблин, Г. В. Саблина, В. Г. Трубин // Известия Томского политехнического университета. Промышленная кибернетика. – 2024. – Т. 2, № 2. – С. 45-51. – DOI 10.18799/29495407/2024/2/52. – EDN VFGTCF.
20. Моделирование и идентификация элемента Пельтье TEC1-12706 для применения в малообъемных биореакторах искусственного ЖКТ рыб / Ю. A. Иванов, A. Д. Лукьянов, Д. Ю. Донской, Д. В. Рудой // Агроинженерия. – 2024. – Т. 26, № 3. – С. 58-65. – DOI 10.26897/2687-1149-2024-3-58-65. – EDN BZMDHL.
21. Донской, Д. Ю. Математическая модель малогабаритного биореактора для оценки влияния входных воздействий на его содержимое / Д. Ю. Донской // Системы управления и информационные технологии. – 2025. – № 3(101). – С. 54-59. – EDN IWRIXD.
22. Integration of Fresnel Lens Solar Concentration in a TEC1-12706 Thermoelectric Generator Prototype / A. Sofijan [et al.] // ScienceRise. – 2025. – Vol. 1. – P. 3–10. – DOI 10.21303/2313-8416.2025.003847.
23. Гринкевич, В. А. Идентификация устройства на основе элемента Пельтье методом наименьших квадратов / В. А. Гринкевич // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. – 2020. – № 1–2 (46–47). – С. 17–27. – DOI: 10.17212/1727-2769-2020-1-2-17-27.
24. Das, R. AI-Assisted Coding Project in Python: Thermoelectric Simulation of Peltier Device / R. Das. – 2025. – 16 p.
25. Numerical performance estimation of segmented thermoelectric elements / E. Muller [et al.] // ICT 2005. 24th International Conference on Thermoelectrics. – Clemson, SC, USA, 2005. – P. 364–369. – DOI 10.1109/ICT.2005.1519959.
REFERENCES LIST
1. Performance Analysis of Multistage Thermoelectric Cooler with Water-Cooled / Y. Sun [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. – 2023. – Vol. 2442. – P. 012028. – DOI 10.1088/1742-6596/2442/1/012028.
2. Peltier Device: Electrothermal cooler or thermoelectric generator [Электронный ресурс]. – URL: https://www.mathworks.com/help/sps/ref/peltierdevice.html (дата обращения: 25.10.2025).
3. Performance analysis of a thermoelectric cooler with a corrugated architecture / O. Owoyele [et al.] // Applied Energy. – 2015. – Vol. 147. – DOI 10.1016/j.apenergy.2015.01.132.
4. Abdulghani, Z. R. A novel experimental case study on optimization of Peltier air cooler using Taguchi method / Z. R. Abdulghani // Results in Engineering. – 2022. – Vol. 16. – P. 100627. – DOI 10.1016/j.rineng.2022.100627.
5. Giant Deformation Induced Staggered-Layer Structure Promoting the Thermoelectric and Mechanical Performance in n-Type Bi2(Te, Se)3 / F. Zhang [et al.] // Small. – 2024. – DOI 10.1002/smll.202401070.
6. Design and preparation of high-performance bulk thermoelectric materials / H. S. Lee [et al.] // Journal of the Korean Ceramic Society. – 2017. – Vol. 54, № 2. – P. 105-115. – DOI 10.4191/kcers.2017.54.2.10.
7. Interfacial reactions in thermoelectric modules / M. Zou [et al.] // Materials Research Letters. – 2018. – Vol. 6, № 3. – P. 143-150. – DOI 10.1080/21663831.2018.1436092.
8. Creep behavior and post-creep thermoelectric performance of the n-type Skutterudite alloy Yb0.3Co4Sb12 / M. Malki [et al.] // Journal of Materiomics. – 2020. – Vol. 7. – DOI 10.1016/j.jmat.2020.07.012.
9. Half-Heusler thermoelectrics: Advances from materials fundamental to device engineering / W. Li [et al.] // Joule. – 2024. – Vol. 8, № 5. – P. 1274–1311. – DOI 10.1016/j.joule.2024.03.016.
10. Thermoelectric materials for space explorations / D. Palaporn [et al.] // Materials Advances. – 2024. – Vol. 5, № 13. – P. 5351-5364. – DOI 10.1039/D4MA00309H.
11. A comprehensive review of Thermoelectric Generators: Technologies and common applications / N. Jaziri [et al.] // Energy Reports. – 2020. – Vol. 6. – P. 264–287. – DOI 10.1016/j.egyr.2019.12.011.
12. Experimental study on the performance of Peltier TEC12706 as a cooling and heating media / S. Sujono [et al.] // Jurnal Polimesin. – 2024. – Vol. 22. – P. 600. – DOI 10.30811/jpl.v22i6.5345.
13. Precise characterization of Peltier heat at the heterointerface based on thermography / Z. Wu [et al.] // Applied Physics Letters. – 2025. – Vol. 126. – DOI 10.1063/5.0260465.
14. A Novel Approach to Determine the Type of Conductivity in Semiconductors Using a Combined Seebeck and Peltier Effects / N. Numan [et al.] // International Journal of Innovative Research. – 2025. – Vol. 12, № 1. – P. 54–64. – DOI 10.53523/ijoirVol12I1ID476.
15. Characterization of Commercial Thermoelectric Modules for Precision Heat Flux Measurement / J. Crossley [et al.] // Review of Scientific Instruments. – 2022. – Vol. 93, № 11. – DOI 10.48550/arXiv.2208.04265.
16. Analysis of Transient Modes of Peltier Thermoelectric Elements under Various Input Influences / G. S. Vasilyev [et al.] // Majlesi Journal of Electrical Engineering. – 2024. – Vol. 18, № 1. – P. 199-204. – DOI 10.30486/mjee.2024.2000084.1304.
17. Alaoui, C. Peltier Thermoelectric Modules Modeling and Evaluation / C. Alaoui // International Journal of Engineering. – 2011. – Vol. 5. – P. 114–121.
18. Bezik, D. A. Opredelenie parametrov teplovoi modeli elementov Pelte / D. A. Bezik, T. V. Bychkova // Informatsionnye i matematicheskie tekhnologii v nauke i upravlenii, 2025. – № 2 (38). – S. 103-112. – DOI 10.25729/ESI.2025.38.2.009.
19. Sablin, M. A. Moduli Pelte SP1848 v rezhimakh teploperenosa i generatsii elektricheskoi energii, i ikh prakticheskoe primenenie / M. A. Sablin, G. V. Sablina, V. G. Trubin // Izvestiia Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Promyshlennaia kibernetika. – 2024. – T. 2, № 2. – S. 45-51. – DOI 10.18799/29495407/2024/2/52. – EDN VFGTCF.
20. Modelirovanie i identifikatsiia elementa Pelte TEC1-12706 dlia primeneniia v maloobieemnykh bioreaktorakh iskusstvennogo ZhKT ryb / Iu. A. Ivanov, A. D. Lukianov, D. Iu. Donskoi, D. V. Rudoi // Agroinzheneriia. – 2024. – T. 26, № 3. – S. 58-65. – DOI 10.26897/2687-1149-2024-3-58-65. – EDN BZMDHL.
21. Donskoi, D. Iu. Matematicheskaia model malogabaritnogo bioreaktora dlia otsenki vliianiia vkhodnykh vozdeistvii na ego soderzhimoe / D. Iu. Donskoi // Sistemy upravleniia i informatsionnye tekhnologii. – 2025. – № 3(101). – S. 54-59. – EDN IWRIXD.
22. Integration of Fresnel Lens Solar Concentration in a TEC1-12706 Thermoelectric Generator Prototype / A. Sofijan [et al.] // ScienceRise. – 2025. – Vol. 1. – P. 3–10. – DOI 10.21303/2313-8416.2025.003847.
23. Grinkevich, V. A. Identifikatsiia ustroistva na osnove elementa Pelte metodom naimenshikh kvadratov / V. A. Grinkevich // Doklady Akademii nauk vysshei shkoly Rossiiskoi Federatsii. – 2020. – № 1–2 (46–47). – S. 17–27. – DOI: 10.17212/1727-2769-2020-1-2-17-27.
24. Das, R. AI-Assisted Coding Project in Python: Thermoelectric Simulation of Peltier Device / R. Das. – 2025. – 16 p.
25. Numerical performance estimation of segmented thermoelectric elements / E. Muller [et al.] // ICT 2005. 24th International Conference on Thermoelectrics. – Clemson, SC, USA, 2005. – P. 364–369. – DOI 10.1109/ICT.2005.1519959.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Статьи журнала «Вестник Донецкого университета. Серия 04. Технические науки» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Донецким Государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
