本文關(guān)鍵詞：小型溫差發(fā)電系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 溫差發(fā)電 輸出特性 有限元分析 Ansys 結(jié)構(gòu)設(shè)計 最大功率點跟蹤

【摘要】：溫差發(fā)電技術(shù)是清潔能源開發(fā)利用的一個重要的發(fā)展方向，利用溫差發(fā)電技術(shù)不僅可以提高能源利用率、還可以使用電設(shè)備實現(xiàn)自主供能，降低運行成本。 目前，溫差發(fā)電系統(tǒng)綜合設(shè)計和實際應(yīng)用方面還存在很多不足，主要是三個核心問題：溫差的產(chǎn)生、溫差材料的選取以及溫差發(fā)電系統(tǒng)的控制。本文主要在溫差產(chǎn)生和系統(tǒng)控制兩個方面進行了一系列研究，具體開展了如下工作： 首先建立了溫差發(fā)電單元的電路模型，包括理想情況下的電路模型和考慮溫差發(fā)電單元內(nèi)部溫度場分布不均衡以及隨時間變化等情況下的實際電路模型，對溫差發(fā)電單元的輸出特性進行了分析，討論了多溫差發(fā)電單元在不同連接方式情況下的輸出特性，通過分析發(fā)現(xiàn)，溫差發(fā)電系統(tǒng)輸出特性不會出現(xiàn)光伏系統(tǒng)中常見的“多峰現(xiàn)象”，這對于最大功率點跟蹤控制具有重要意義。 其次，根據(jù)熱力學(xué)相關(guān)知識對溫差發(fā)電裝置的溫度場進行了數(shù)學(xué)建模，為了解決溫差發(fā)電系統(tǒng)微分方程難以獲得解析解的問題，采用有限元分析方法獲取其數(shù)值解，并使用Ansys有限元分析軟件進行了熱仿真分析。在熱仿真分析的基礎(chǔ)上分別介紹了兩種用在不同環(huán)境下的溫差發(fā)電裝置的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，一種是固定的應(yīng)用于存在自然熱源環(huán)境中的對偶型溫差發(fā)電裝置，另一種是便于隨身攜帶的可通過生火等方式來獲得較大發(fā)電功率的與軍用水壺相結(jié)合的溫差發(fā)電裝置。 然后，對溫差發(fā)電系統(tǒng)中的穩(wěn)壓、儲能、和最大功率點跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計方案進行了詳細闡述，選擇了一種最適合的穩(wěn)壓控制方案作為本課題的穩(wěn)壓控制方法，并對儲能器件及充放電控制方案選擇進行了詳細的介紹，，還介紹了溫差發(fā)電技術(shù)中實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法，并對最大功率點跟蹤進行了軟硬件設(shè)計。 最后，對本課題的研究情況進行了總結(jié)，概述了本項研究工作的創(chuàng)新點，同時分析了當前工作中存在的需要改進的地方，以及需要解決的問題，并對今后的進一步研究工作進行了展望。
【關(guān)鍵詞】：溫差發(fā)電 輸出特性 有限元分析 Ansys 結(jié)構(gòu)設(shè)計 最大功率點跟蹤
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM913
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 課題研究背景11-14
• 1.1.1 溫差發(fā)電技術(shù)發(fā)展概況及應(yīng)用12-13
• 1.1.2 溫差發(fā)電技術(shù)原理介紹13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及意義14-20
• 1.2.1 溫差發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.2 溫差發(fā)電技術(shù)的研究意義19-20
• 1.3 溫差發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計20-21
• 1.3.1 溫差發(fā)電系統(tǒng)建模與輸出特性分析20
• 1.3.2 溫差發(fā)電系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計20
• 1.3.3 溫差發(fā)電系統(tǒng)軟硬件設(shè)計20-21
• 1.4 本文的主要內(nèi)容21
• 1.4.1 本文的主要工作21
• 1.4.2 論文的組織結(jié)構(gòu)21
• 1.5 本章小結(jié)21-22
• 第2章 溫差發(fā)電系統(tǒng)電路模型與輸出特性分析22-33
• 2.1 引言22
• 2.2 溫差發(fā)電系統(tǒng)電路模型22-25
• 2.2.1 熱電偶理想電路模型22
• 2.2.2 考慮隨位置變化的溫度場分布對電路模型的影響22-23
• 2.2.3 考慮隨時間變化的溫度場分布對電路模型的影響23-24
• 2.2.4 實際溫差發(fā)電系統(tǒng)電路模型24-25
• 2.3 溫差發(fā)電系統(tǒng)輸出特性研究25-32
• 2.3.1 溫差發(fā)電系統(tǒng) I-V 特性分析25
• 2.3.2 溫差發(fā)電系統(tǒng) P-V 特性分析25-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 溫差發(fā)電系統(tǒng)溫度場建模、仿真與機械結(jié)構(gòu)設(shè)計33-58
• 3.1 引言33
• 3.2 溫差發(fā)電系統(tǒng)溫度場建模33-39
• 3.2.1 溫差發(fā)電系統(tǒng)微分方程模型33-36
• 3.2.2 溫差發(fā)電系統(tǒng)有限元模型36-39
• 3.3 基于 Ansys 的溫差發(fā)電系統(tǒng)熱仿真分析39-48
• 3.3.1 Ansys 簡介39-40
• 3.3.2 不同幾何模型下的熱仿真分析40-48
• 3.4 溫差發(fā)電系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計48-57
• 3.4.1 對偶型溫差發(fā)電裝置設(shè)計48-52
• 3.4.2 溫差發(fā)電水壺設(shè)計52-57
• 3.5 本章小結(jié)57-58
• 第4章 溫差發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計58-72
• 4.1 引言58-59
• 4.2 溫差發(fā)電控制系統(tǒng)供電模塊59
• 4.3 溫差發(fā)電控制系統(tǒng)穩(wěn)壓模塊59-65
• 4.3.1 各種穩(wěn)壓控制方法比較及選取59-65
• 4.3.2 穩(wěn)壓控制硬件電路設(shè)計65
• 4.4 溫差發(fā)電系統(tǒng)儲能系統(tǒng)設(shè)計65-68
• 4.4.1 儲能器件選擇65-66
• 4.4.2 儲能系統(tǒng)設(shè)計66-68
• 4.5 溫差發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤68-71
• 4.5.1 最大功率點跟蹤方法介紹68
• 4.5.2 最大功率點跟蹤硬件電路設(shè)計68-70
• 4.5.3 最大功率點跟蹤軟件算法設(shè)計70-71
• 4.6 本章小結(jié)71-72
• 第5章 實驗與結(jié)果分析72-82
• 5.1 引言72
• 5.2 溫差發(fā)電系統(tǒng)電路模型驗證72-80
• 5.2.1 單片溫差發(fā)電單元輸出特性驗證73-76
• 5.2.2 溫差發(fā)電單元串聯(lián)連接時的輸出特性驗證76-78
• 5.2.3 溫差發(fā)電單元并聯(lián)連接時的輸出特性驗證78-80
• 5.3 溫差發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)壓控制效果80-81
• 5.4 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-85
• 1. 完成的工作及創(chuàng)新點82-83
• 2. 存在的問題83
• 3. 下一步工作83-85
• 參考文獻85-91
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單91-92
• 致謝92

【參考文獻】

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本文編號：914451