半導體溫差發(fā)電特性分析及性能優(yōu)化控制研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、半導體溫差發(fā)電是利用熱電器件將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的一項技術(shù),它具有無機械部件、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)生電動勢等優(yōu)點,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,目前半導體溫差發(fā)電的熱電轉(zhuǎn)化效率只有5%~7%,所以在實際應(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,本文針對半導體溫差發(fā)電原理,對半導體溫差發(fā)電傳熱過程進行詳細分析,采用一種等效不

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

3、溫差發(fā)電的最優(yōu)工作區(qū)間,并設(shè)計控制器使半導體溫差發(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)波動小,由于只用一個電流傳感器,控制簡單,提高了能量利用率。
  最后,采用TEC1-12708T200型半導體溫差發(fā)電片,在實驗室中搭建半導體溫差發(fā)電平臺,熱端采用電加熱,冷端采用風冷方式。分別測得半導體溫差發(fā)電片開路特性、伏安特性、電壓-溫差特

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