熱電發(fā)電模塊拓撲結構優(yōu)化及最大功率點跟蹤算法研究.pdf

1、隨著汽車產業(yè)的迅速發(fā)展，能源短缺與環(huán)境污染問題日趨嚴重，汽車尾氣熱電發(fā)電技術在提升汽車能源利用率，減少尾氣排放領域應用日益廣泛。熱電模塊作為熱電發(fā)電系統(tǒng)基本單元，對熱電模塊串并聯拓撲結構進行優(yōu)化，可以最大限度發(fā)揮模塊性能，提升熱電發(fā)電系統(tǒng)整體輸出功率。本文以汽車尾氣熱電發(fā)電裝置為研究對象，開展了熱電模塊串并聯拓撲結構優(yōu)化算法和最大功率點跟蹤（MPPT）算法研究。主要研究內容如下：
　　分析了溫差發(fā)電原理，設計了汽車尾氣熱電發(fā)電系統(tǒng)

2、整體結構。為了實時獲取熱電發(fā)電系統(tǒng)各模塊電壓數據，運用PIC芯片設計了可以實時采集60路電壓信號的電壓巡檢系統(tǒng)，運用Access建立數據庫，存儲各模塊全生命周期電壓數據。
　　提出了一種優(yōu)化多個熱電模塊串并聯拓撲結構的迭代算法。運用汽車尾氣發(fā)電試驗臺架測試了真實工況下模塊的開路電壓，結合模塊等效阻抗，進行了熱電模塊串并聯結構對整體輸出功率影響的理論分析。利用Matlab計算得到最優(yōu)模塊串并聯拓撲結構。臺架實驗驗證結果表明，經過優(yōu)化

3、串并聯的熱電器箱輸出功率相比全串聯方式提升了2.91％。
　　為了保證汽車尾氣熱電發(fā)電系統(tǒng)實時以最大功率輸出，提出了以干擾觀測法和二插值曲線擬合法相結合的新型最大功率點跟蹤算法。運用Matlab軟件建立了MPPT仿真模型，針對干擾觀測法和新型MPPT算法的實現方式以及優(yōu)缺點進行了仿真分析和對比。在硬件平臺DC-DC變換器中編程實現MPPT算法，通過實測結果表明，新型的MPPT算法跟蹤時間僅需200ms，最大功率跟蹤精度可達98.9