半导体温差发电器件的性能优化

发布时间：2017-08-29 02:01

  本文关键词：半导体温差发电器件的性能优化

  更多相关文章： 智能硬件 半导体温差发电片 重构设计 仿真模拟

【摘要】：随着工业和互联网的快速发展,传统硬件行业以大数据、云计算为基础,成为智能化、集成化、虚拟现实化等新型智能控制技术的基础部件。半导体温差发电器以无运动部件、性能稳定、噪声小、体积可灵活变化等优点为新型智能硬件和物联网众多分布式远程传感器提供稳定电源支持,成为智能硬件系统不可或缺的电力来源。与电化学电池、光伏电池不同的是,半导体温差发电器以温差为动力来源,利用汽车尾气、工业废热、放射性同位素等不同品位热源,将热能转换成电能,成为21世纪绿色可靠的新型能源发电装置。本文针对半导体温差发电片功率较低、厚度较大的问题,对绝缘导热板、电偶臂、导流片、焊料层等组成部件通过仿真模拟进行重构设计,对温差、电偶臂面长比、热阻对性能的影响有较深入的研究分析,并创新性地提出多段设计温差发电器件的设计原则。新型温差发电片由上绝缘导热板、下绝缘导热板及其之间的2N个温差发电单元构成,各温差发电单元包括左、右温差电偶臂,上导流片和左、右导流片,左、右温差电偶臂均为矩形,面积为(0.1~10 mm2)×(0.1~10 mm2),面长比为0.52~8.33 mm,均采用多段设计温差耦合材料制作。厚度薄、功率大能有效减小体积和投资成本,不仅能够在不同温度梯度和荷载条件下稳定运行,也能够提高所匹配负载的额定功率,尤其适用于热源品味小、使用空间狭窄、负载额定功率较大的工况条件。
【关键词】：智能硬件 半导体温差发电片 重构设计 仿真模拟
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM913
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 研究发展现状9-14
• 1.3 课题研究意义14-16
• 1.4 论文的主要研究内容16-17
• 2 半导体温差发电器件的理论研究17-38
• 2.1 温差发电的基本理论17-21
• 2.2 温差发电器件的主要性能参数21-24
• 2.3 温差发电器件功率的精确设计24-27
• 2.4 温差电优值27
• 2.5 温差电参数测量技术27-32
• 2.6 温差电材料制备方法32-38
• 3 半导体温差发电器件的有限元建模38-42
• 3.1 数学模型的矩阵化38-40
• 3.2 数学模型的离散化40-42
• 4 半导体温差发电器件的性能优化分析42-71
• 4.1 温差对性能的仿真分析42-51
• 4.2 电偶臂面长比对性能的影响仿真51-59
• 4.3 导流热阻对性能的仿真分析59-63
• 4.4 负载电压对性能的仿真分析63-65
• 4.5 多段设计温差发电片的性能优化分析65-71
• 5 一种混合散热型热电一体化装置71-74
• 5.1 发电片的结构组成71-72
• 5.2 发电片的材料配比72-73
• 5.3 发电片的效能73-74
• 6 总结与展望74-76
• 6.1 主要结论74-75
• 6.2 创新点与不足75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-82
• 附录 发表的论文82

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本文编号：750679