半導(dǎo)體溫差發(fā)電特性分析及性能優(yōu)化控制研究.pdf

1、半導(dǎo)體溫差發(fā)電是利用熱電器件將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的一項(xiàng)技術(shù)，它具有無機(jī)械部件、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊簡單、無污染、無噪音、在微小的溫差下就可產(chǎn)生電動(dòng)勢等優(yōu)點(diǎn)，在解決廢熱、余熱回收利用方面受到越來越多的關(guān)注。由于材料的限制，目前半導(dǎo)體溫差發(fā)電的熱電轉(zhuǎn)化效率只有5％~7%，所以在實(shí)際應(yīng)用中采用不同的控制手段來提高溫差發(fā)電的發(fā)電效率是目前研究的關(guān)鍵。
　　首先，本文針對半導(dǎo)體溫差發(fā)電原理，對半導(dǎo)體溫差發(fā)電傳熱過程進(jìn)行詳細(xì)分析，采用一種等效不

2、可逆熱機(jī)的傳熱模型得出溫差發(fā)電的特性方程，并利用MATLAB軟件對其各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)分析。
　　其次，根據(jù)半導(dǎo)體溫差發(fā)電輸出功率隨輸出電壓的變化特點(diǎn)，對其進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制，使其在溫差發(fā)生變化時(shí)仍然可以達(dá)到最大的功率輸出。分析最大功率點(diǎn)跟蹤控制的原理，結(jié)合傳統(tǒng)擾動(dòng)觀察法的優(yōu)缺點(diǎn)，采用一種適合溫差發(fā)電的改進(jìn)的變步長擾動(dòng)觀察法，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　然后，詳細(xì)分析了輸出功率和熱電轉(zhuǎn)換效率隨電流的變化關(guān)系，提出半導(dǎo)體

3、溫差發(fā)電的最優(yōu)工作區(qū)間，并設(shè)計(jì)控制器使半導(dǎo)體溫差發(fā)電工作于此最優(yōu)工作區(qū)間內(nèi)，與傳統(tǒng)MPPT控制相比，提出的最優(yōu)工作區(qū)控制不僅能保證溫差發(fā)電高功率輸出而且能保證較高的熱電轉(zhuǎn)換效率，并且穩(wěn)態(tài)波動(dòng)小，由于只用一個(gè)電流傳感器，控制簡單，提高了能量利用率。
　　最后，采用TEC1-12708T200型半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，在實(shí)驗(yàn)室中搭建半導(dǎo)體溫差發(fā)電平臺(tái)，熱端采用電加熱，冷端采用風(fēng)冷方式。分別測得半導(dǎo)體溫差發(fā)電片開路特性、伏安特性、電壓-溫差特