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基于MPPT算法的汽车尾气温差发电系统能量回收效率研究
| 论文题名： | 基于MPPT算法的汽车尾气温差发电系统能量回收效率研究 |
| 关键词： | 温差发电系统;汽车尾气;DC-DC转换器;MPPT;二分梯度算法 |
| 摘要： | 随着世界各国工业化进程的飞速发展，人们生活水平普遍提高，汽车带给人们便利的同时，也带来了严重的环境问题。一直以来汽车的能源利用率较低，约23%～37%。因此，如何提高汽车燃油的利用率，降低汽车尾气的排放量成为当前汽车行业研究的重点与难点，汽车尾气温差发电系统是目前研究的热点之一。温差发电器(TEG)是将汽车产生的尾气进行一个由热能向电能转化的组件，是尾气余热回收的重要组件之一，在一定条件下，增大TEG冷热端温度差，可以使温差发电系统回收效率得到提高。而提高温差发电系统回收效率的关键是如何得到温差发电系统的最大功率。因此，如何使温差发电系统始终工作在最大功率点，有效提高燃油经济性，是本文的研究重点。 本文依托国家自然科学基金面上项目(编号：51977100)开展汽车尾气温差发电系统的研究。首先介绍了温差发电装置的构成、原理以及相关热电材料，并以温差发电器结构为研究对象分别对平板式、圆筒式和翅片式温差发电器结构进行比较分析。其次，建立温差发电装置数字模型，设计了温差发电装置整体结构以及关键部件。引入最大功率算法的控制电路—DC-DC电路，在分析传统的Boost与Buck电路基础上提出了一种基于状态空间平均法的Boost电路。最后，详细分析了当前温差发电系统最大功率点追踪算法—扰动观察法，基于当前国内外研究现状，对已有理论进行改进与创新，对温差发电装置进行了优化，针对扰动观察法(Pamp;O)以及开路电压法(OCV)的不足，引入二分梯度算法，利用改进算法的Matlab/simulink分析比较系统的输出功率与输出电压，仿真试验得到改进算法的跟踪效率相比扰动观察法(Pamp;O)提高了3%,相比开路电压法(OCV)提高了5%，算法结果更接近真实值。因此本文提出的算法对汽车尾气温差发电装置的设计和优化提供了一定的指导作用。 |
| 作者： | 张军波 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 周卫琪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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