本发明公开了涉及热电热交换系统的系统和方法。本公开的实施方案涉及控制多个热电冷却器（TEC）以维持腔室的设置点温度。在一个实施方案中，控制器接收对应于所述腔室的温度的温度数据。基于所述温度数据，所述控制器选择性地控制两个或更多个子组的TEC以将所述腔室的温度维持在所需设置点温度。以此方式，所述控制器被启用来控制所述TEC使得所述TEC操作来有效地将所述腔室的温度维持在所述设置点温度。在另一实施方案中，所述控制器基于温度数据和所需性能分布选择由所述控制器启用的一个或多个控制方案。所述控制器然后根据选定控制方案独立地控制一个或多个子组的TEC。