于红云,李艳秋,尚永红,苏波,
中国科学院电工研究所,北京理工大学,中国科学院研究生院,
提出一种混合能源的设计方法，以太阳电池为温差电池的高温端热源，采用散热器为温差电池低温端散热，使得温差电池高温端和低温端形成温差，成功产生了电能。该文对光伏-温差混合能源进行优化设计和实验研究。实验结果发现，采用针肋散热器时，温差电池的开路电压大于采用肋片散热器时温差电池的开路电压；对比采用铝质散热器，采用铜质散热器时的温差电池开路电压容易出现较大波动性；采用24mm厚针肋铝质散热器时，温差电池的开路电压最大。温差电池通过DC／DC为超级电容器充电，当冷、热端温差在1．4℃时，工作电流为5．16mA，工作电压为0．41V，功率为2．11mW。上传用户：vgcatywqbg资料价格：5财富值&&『』文档下载 ：『』&&『』学位专业：&关 键 词 ：&&&&&权力声明：若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请点击。摘要:（摘要内容经过系统自动伪原创处理以避免复制，下载原文正常，内容请直接查看目录。）摘要：跟着全球经济提高和人们生涯程度赓续进步,传统动力的需求量赓续增长从而招致了严重的动力缺乏,情况净化也日趋严重。除可再生干净动力的开辟和应用之外,以工业和汽车余废热等低档次动力为热源的温差发电技巧愈来愈遭到看重。它可以应用温差电池直接将热能转化为电能,具有绿色环保、构造简略、平安靠得住等长处,是处理动力危机和情况净化的有用门路。本论文针对温差发电体系睁开研讨任务。起首引见了温差发电的基本实际并推导了温差电池特征参数关系式。在试验室前提下,搭建了简略单纯温差电池特征测试平台并对温差电池特征停止了测试。基于温差电池输入电特征,比较剖析了实用于温差电池的DC-DC升压变换器并提出了基于开关电容收集的高升压变换器。针对该变换器,具体剖析了其各个模态的任务道理,并采取状况空间均匀法推导了主电路稳态任务点,树立了主电路小旌旗灯号模子。为了完成对低档次热源能量的充足应用,本论文依据蓄电池状况将体系分为两种任务形式,并设计了一套完美的能量治理战略,完成各个任务形式之间的腻滑切换。在最年夜功率跟踪掌握形式,设计了改良型变步长扰动不雅察法使温差电池尽量多的向负载供给能量,具有优越的疾速性和精确性。本论文终究经由过程PSIM软件停止了仿真验证,并基于数字掌握体系DSP28035搭建了一台100W的道理样机停止了试验验证。仿真成果和试验成果均注解了本论文电路参数设计的公道性和能量治理战略的有用性。Abstract:Abstract: with the global economy and improve people life level rise ceaselessly, the demand to the traditional power growth which led to the serious lack of power, environmental pollution is becoming more and more serious. Besides the development and application of renewable clean energy, with industrial and automotive waste heat and low grade heat source power for thermoelectric power generation techniques become more and more important. It can be applied to the battery temperature directly convert heat into electricity, with green environmental protection, simple structure, safe and reliable advantages, is a useful way of purifying power crisis and. In this thesis, the research work of the temperature difference power generation system is studied in this thesis. Firstly, the basic theory of thermoelectric generator is introduced and the relationship between the characteristic parameters of the battery is derived. On the premise of the test chamber, the characteristics of the simple temperature difference battery and the characteristics of the battery were set up. The battery temperature input electrical characteristics based on comparative analysis of the DC-DC boost converter for battery temperature and the switched capacitor collected high step-up converter based on. In this converter, the specific analysis of the various modes of the task of truth, and take the state space uniform method to deduce the main circuit steady-state task, establish a small signal model of the main circuit. In order to complete the application of low grade heat source energy, this paper divides the system into two kinds of tasks according to the battery status, and designs a set of perfect energy management strategy. In the maximum power tracking control, designed the improved variable step disturbance observation method to make the battery temperature as much as possible to load the supply of energy, with the rapid and accurate advantages. After all, this thesis has been simulated and verified by PSIM software, and a 100W based on digital control system has been built up. The reason of DSP28035 has been stopped. The simulation results and experimental results are all annotated with the validity of the design of the circuit parameters and the usefulness of the energy management strategy.目录:致谢5-7中文摘要7-8ABSTRACT81 引言11-21&&&&1.1 研究背景与意义11-13&&&&1.2 温差发电技术现状13-17&&&&1.3 温差发电系统17-20&&&&&&&&1.3.1 热源17-18&&&&&&&&1.3.2 温差发电器18-19&&&&&&&&1.3.3 冷源19&&&&&&&&1.3.4 能量管理系统19-20&&&&1.4 本论文研究内容20-212 温差发电基础理论21-29&&&&2.1 温差电效应21-24&&&&&&&&2.1.1 塞贝克效应21-22&&&&&&&&2.1.2 珀尔帖效应22-23&&&&&&&&2.1.3 汤姆逊效应23-24&&&&2.2 温差电优值24&&&&2.3 温差发电基本原理24-26&&&&2.4 温差电池性能参数26-28&&&&&&&&2.4.1 开路电压26&&&&&&&&2.4.2 伏安特性26&&&&&&&&2.4.3 内阻特性26-27&&&&&&&&2.4.4 输出功率27&&&&&&&&2.4.5 转换效率27-28&&&&2.5 本章小结28-293 温差电池用DC-DC升压变换器29-47&&&&3.1 温差电池用DC-DC升压变换器29-35&&&&&&&&3.1.1 隔离型DC-DC升压变换器29-32&&&&&&&&3.1.2 非隔离型DC-DC升压变换器32-35&&&&3.2 主电路工作原理与建模35-45&&&&&&&&3.2.1 主电路工作原理35-37&&&&&&&&3.2.2 主电路小信号建模37-45&&&&3.3 本章小结45-474 温差电池系统能量管理策略47-59&&&&4.1 温差电池最大功率跟踪控制策略47-54&&&&&&&&4.1.1 扰动观察法49-51&&&&&&&&4.1.2 电导增量法51-53&&&&&&&&4.1.3 开路电压/短路电流比例法53-54&&&&4.2 蓄电池充电管理策略54-56&&&&&&&&4.2.1 恒压充电方式54-55&&&&&&&&4.2.2 恒流充电方式55&&&&&&&&4.2.3 恒压限流充电方式55&&&&&&&&4.2.4 恒流限压充电方式55-56&&&&4.3 主电路闭环控制系统设计56-58&&&&&&&&4.3.1 最大功率跟踪控制模式56-57&&&&&&&&4.3.2 恒压模式57-58&&&&4.4 本章小结58-595 主电路仿真与实验验证59-83&&&&5.1 主电路参数设计59-63&&&&&&&&5.1.1 输入电感计算60-61&&&&&&&&5.1.2 中间电容计算61-62&&&&&&&&5.1.3 输出电感计算62&&&&&&&&5.1.4 开关器件选型62-63&&&&&&&&5.1.5 RC阻尼参数设计63&&&&5.2 仿真验证63-72&&&&5.3 实验验证72-82&&&&&&&&5.3.1 温差发电系统实验平台72-74&&&&&&&&5.3.2 数字控制系统设计74-75&&&&&&&&5.3.3 实验波形及分析75-82&&&&5.4 本章小结82-836 结论83-85参考文献85-89作者简历89-93学位论文数据集93分享到：相关文献|欧姆爱好物理和数学，欧姆自幼受到父亲的教导，在科学和技术方面得到了不少的启迪。在大学期间，因生活困难，不得不退学去做教师。但他仍然坚持学习，终于完成了学业，获得了博士学位。他曾在几处中学任教，并在繁重的工作之余，坚持进行科学研究。
　　欧姆正处在电学飞速发展的时期，新的电学成果不断地涌现，其他科学家的发现激励着他去进一步探索一个重要的问题：使用电池的电路中，电流强度可能随电池数目的增多而增大，但是，这中间到底存在什么规律呢？他决心通过实验寻找答案。
　　当时还没有测量电流强弱的，欧姆曾设想用电流的去测量电流的强弱，但没有成功。 　　1821年施魏格尔和波根多夫发明了一种原始的，这个仪器的发明使欧姆受到鼓舞。他利用业余时间，向工人学习多种加工技能，决心制作必要的电学仪器与设备。为了准确地电流，他巧妙地利用设计了一个电流扭秤。用一根扭丝挂一个，让通电的导线与这个磁针平行放置，当导线中有电流通过时，磁针就偏转一定的，由此可以判断导线中电流的强弱了。他把自己制作的电流计连在电路中，并创造性地在放磁针的度盘上划上刻度，以便记录实验的数据。这样，1825年从根据实验结果得出了一个公式，可惜是错的，用这个公式计算的结果与欧姆本人后来的实验也不一致。欧姆很后悔，意识到问题的严重性，打算收回已发出的，可是已经晚了，论文已发散出去了。急于求成的轻率做法，使他吃了苦头，科学家对他也表示反感，认为他是假充内行。
　　欧姆决心要挽回影响和损失，更重要的是还要继续通过实验找。这时欧姆多么需要人们的理解和支持啊！当时有位科学家叫波根多夫，从欧姆这位中学身上看到了追求真理勇于创新的才华，写信鼓励欧姆继续干下去。并建议他在实验中，使用更加稳定的温差电池。这种电池是1821年由塞贝克发明的，它的原理是：用钢、铋两种不同的导线连接而组成的电路中，两个接头的温度不同时可以产生电流，温差越大，电流越强。欧姆鼓起勇气，用了温差电池重新认真地做实现，他把一个接头浸入中，温度保持100℃，另一接头埋入冰块，温度保持0℃，从而保证一个能供应稳定电压的电源。多次实验之后，终于在1827年提出了一个关系式：X=a/（b+x）式中X表示电流强度，a表示电动势（高中物理中学到），b+x表示电阻，b是电源的电阻，x为外部电路的电阻。这就是欧姆定律，这在电学史上是具有里程碑意义的贡献。
　　但是，科学界仍不承认的科学发现，许多人对他还抱有成见，甚至认为太简单，不足为信。这一切使欧姆也感到万分痛苦和失望。 　　但是，之光终究会放射出来的。说来也凑巧，1831年有位叫的科学家发表了一篇论文，得到的是与欧姆同样的结果。这才引起科学界对欧姆的重新注意。
　　1841年，皇家学会授予他科普利金质奖章，并且宣称欧姆定律是“在精密实验领域中最突出的发现”。他得到了应有的荣誉。
　　1854年欧姆与世长辞。十年之后英国科学促进会为了纪念他，决定用欧姆的名字作为电阻单位的。使人们每当使用这个时，总会想起这位勤奋顽强、卓有才能的中学教师。
　　从1820年起，他开始研究。欧姆的研究工作是在十分困难的条件下进行的。
乔治·西蒙·欧姆研究成果
他不仅要忙于教学工作，而且资料和都很缺乏，他只能利用业余时间，自己动手设计和制造仪器来进行有关的实验。1826年，欧姆发现了电学上的一个重要定律——，这是他最大的贡献。这个定律在我们今天看来很简单，然而它的发现过程却并非如一般人想象的那么简单。欧姆为此付出了十分艰巨的劳动。在那个年代，人们对电流强度、、电阻等概念都还不大清楚，特别是电阻的概念还没有，当然也就根本谈不上对它们进行精确测量了；况且欧姆本人在他的研究过程中，也几乎没有机会跟他那个时代的物理学家进行接触，他的这一发现是独立进行的。欧姆独创地运用库仑的方法制造了电流扭力秤，用来测量电流强度，引入和定义了电动势、电流强度和电阻的精确概念。欧姆对导线中的电流进行了研究。他从傅立叶发现的热传导规律受到启发，导热杆中两点间的热流正比于这两点间的温度差。因而欧姆认为，电流现象与此相似，猜想导线中两点之间的电流也许正比于它们之间的某种驱动力，即现在所称的电动势。欧姆花了很大的精力在这方面进行研究。开始他用伏打电堆作电源，但是因为电流不稳定，效果不好。后来他接受别人的建议改用温差电池作电源，从而保证了电流的稳定性。但是如何测量电流的大小，这在当时还是一个没有解决的难题。开始，欧姆利用电流的，用的方法来测量电流，但这种方法难以得到精确的结果。后来他把奥斯特关于电流磁效应的发现和扭秤结合起来，巧妙地设计了一个电流扭秤，用一根扭丝悬挂一磁针，让通电导线和磁针都沿方向平行放置；再用和温差电池，一端浸在沸水中，另一端浸在碎冰中，并用两个水银槽作，与铜线相连。当导线中通过电流时，磁针的偏转角与导线中的电流成正比。他将实验结果于1826年发表。1827年欧姆又在《电路的数学研究》一书中，把他的实验规律总结成如下公式：S=γE。式中S表示电流；E表示电动力，即导线的电势差，γ为导线对电流的传导率，其倒数即为电阻。
　　欧姆在自己的许多著作里还证明了：与导体的成正比，与导体的横截面积和传导性成反比；在稳定电流的情况下，电荷不仅在导体的上，而且在导体的整个截面上运动。
　　欧姆定律及其公式的发现，给电学的计算，带来了很大的方便。人们为纪念他，将电阻的单位定为欧姆，简称“欧”，符号为Ω。
灵巧的手艺
　　欧姆的家境十分困难，但从小受到良好的重陶，父亲是个技术熟练的，还爱好数学和哲学。父亲对他的技术启蒙，使欧姆养成了动手的好，他心灵手巧，做什么都像样。物理是一门实验学科，如果只会动脑不会动手，那么就好像是用一条腿走路，走不快也走不远。欧姆要不是有这一手好手艺，木工、车工、钳工样样都能来一手，那么他是不可能获得如此成就的。
　　在进行了电流随电压变化的实验中，正是欧姆巧妙地利用电流的，自己动手制成了电流扭秤，用它来测量电流强度，才取得了较精确的结果。
科学真理之光
　　1827年，欧姆发表《伽伐尼电路的数学论述》，从理论上论证了欧姆定律，欧姆满以为研究成果一定会受到界的承认也会请他去教课。可是他想错了。书的出版招来不少讽刺和诋毁，大学教授们看不起他这个教师。攻击他说：“以虔诚的眼光看待的人不要去读这本书，因为它纯然是不可置信的欺骗，它的唯一目的是要亵渎自然的。”这一切使欧姆十分伤心，他在给朋友的信中写道：“伽伐尼电路的诞生已经给我带来了巨大的痛苦，我真抱怨它生不逢时，因为深居的人学识浅薄，他们不能理解它的母亲的真实感情。”
　　当然也有不少人为欧姆抱不平，发表欧姆论文的《化学和物理杂志》主编施（即电流计发明者）写信给欧姆说：“请您相信，在乌云和尘埃后面的真理之光最终会透射出来，并含笑驱散它们。”欧姆辞去了在科隆的职务，又去当了几年私人教师，直到七、八年之后，随着研究工作的进展，人们逐渐认识到欧姆定律的重要性，欧姆本人的声誉也大大提高。1841年英国皇家学会授予他，1842年被聘为国外会员，1845年被接纳为科学院。为纪念他，电阻的单位“欧姆”，以他的姓氏命名。
　　简称“欧”，符号为Ω 　　Ωμγα（大写Ω，小写ω），又称为大O，是第二十四个字母，亦是最后一个希腊字母。
　　欧姆——以国际欧姆作为电阻单位，它以等于109CGSM电阻的欧姆作为基础，用恒定电流在融冰温度时通过为14.4521克、长度为106.3厘米、横截面恒定的水银柱受到的电阻。
　　欧姆第一阶段的实验是探讨电流产生的电磁力的衰减与导线长度的关系，其结果于1825年5月在他的第一篇科学论文中发表。在这个实验中，他碰到了测量电流强度的困难。在德国科学家施威格发明的检流计启发下，他把斯特关于电流磁效应的发现和库化扭秤方法巧妙地结合起来，设计了一个电流扭力秤，用它测量电流强度。欧姆从初步的实验中发出，电流的与导体的长度有关。其关系式与今天的欧姆定律表示式之间看不出有什么直接联系。欧姆在当时也没有把电势差（或电动势）、电流强度和电阻三个量联系起来。
　　在欧姆之前，虽然还没有电阻的概念，但是已经有人对金属的电导率（传导率）进行研究。1825年7月，欧姆也用上述初步实验中所用的，研究了金属的相对电导率。他把各种金属制成相同的导线进行测量，确定了、银、、黄铜、铁等金属的相对电导率。虽然这个实验较为粗糙，而且有不少错误，但欧姆想到，在整条导线中电流不变的事实表明电流强度可以作为电路的一个重要基本量，他决定在下一次实验中把它当作一个主要观测量来研究。
　　在以前的实验中，欧姆使用的电池组是伏打电堆，这种电堆的电动势不稳定，使他大为头痛。后来经人建议，改用铋铜温差电偶作，从而保证了电源电动势的稳定。
　　1826年，欧姆用上面图中的实验装置导出了他的定律。在木质座架上装有电流扭力秤，DD'是扭力秤的玻璃罩，CC'是刻度盘，s是观察用的，m和m'为水银杯，abb'a'为铋框架，铋、铜框架的一条腿相互接触，这样就组成了温差。A、B是两个用来产生温差的锡容器。实验时把待研究的导体插在m和m'两个盛水银的杯子中，m和m'成了温差电池的两个极。
　　欧姆准备了截面相同但长度不同的导体，依次将各个导体接入电路进行实验，观测扭力拖拉偏转角的大小，然后改变条件反复操作，根据实验数据归纳成下关系：
　　x=q/(b+l)式中x表示流过的电流的大小，它与电流强度成正比，A和B为电路的两个参数，L表示实验导线的长度。
　　1826年4月欧姆发表论文，把改写为：x=ksa/ls为导线的横截面积，K表示电导率，A为导线两端的电势差，L为导线的长度，X表示通过L的电流强度。如果用电阻l'=l/ks代入上式，就得到X=a/I'这就是欧姆定律的定量表达式，即电路中的电流强度和电势差成正而与电阻成反比。为了纪念欧姆对的贡献，物理学界将电阻的单位命名为欧姆，以符号Ω表示。1欧姆定义为电位差为1时恰好通过1电流的电阻。
　　欧姆接触是指与的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在于活动区(Activeregion)而不在接触面。
　　欲形成好的欧姆接触，有二个先决条件： 　　（1）金属与半导体间有低的界面能障(BarrierHeight)
　　（2）半导体有高浓度的掺入(N≧10EXP12cm-3)
　　前者可使界面电流中热激发部分增加；后者则使空乏区变窄，电子有更多的机会直接穿透(Tunneling)，而同使Rc阻值降低。
　　若半导体不是硅晶，而是其它间隙(EnergyCap)较大的半导体(如GaAs)，则较难形成欧姆接触(无适当的金属可用)，必须于半导体表面掺杂高浓度杂质，形成Metal-n+-norMetal-p+-p等。
　　是借助通入电流使食品内部产生热量达到杀菌目的的一种杀菌方法。
　　原理：所用电流为50-60Hz的交流电。根据Joule定律，在被加热内部的任一点，通入电流所产生的热量为 Q=K（gradV.*gradVo)=K（ΔV）exp2
　　Q——某点处的单位加热功率，(W/m2)
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