温差发电技术是清洁能源开发利用的一个重要的发展方向，利用温差发电技术不仅可以提高能源利用率、还可以使用电设备实现自主供能，降低运行成本。目前，温差发电系统综合设计和实际应用方面还存在很多不足，主要是三个核心问题：温差的产生、温差材料的选取以及温差发电系统的控制。本文主要在温差产生和系统控制两个方面进行了一系列研究，具体开展了如下工作：首先建立了温差发电单元的电路模型，包括理想情况下的电路模型和考虑温差发电单元内部温度场分布不均衡以及随时间变化等情况下的实际电路模型，对温差发电单元的输出特性进行了分析，讨论了多温差发电单元在不同连接方式情况下的输出特性，通过分析发现，温差发电系统输出特性不会出现光伏系统中常见的“多峰现象”，这对于最大功率点跟踪控制具有重要意义。其次，根据热力学相关知识对温差发电装置的温度场进行了数学建模，为了解决温差发电系统微分方程难以获得解析解的问题，采用有限元分析方法获取其数值解，并使用Ansys有限元分析软件进行了热仿真分析。在热仿真分析的基础上分别介绍了两种用在不同环境下的温差发电装置的机械结构设计方案，一种是固定的应用于存在自然热源环境中的对偶型温差发电装置，另一种是便于随身携带的可通过生火等方式来获得较大发电功率的与军用水壶相结合的温差发电装置。然后，对温差发电系统中的稳压、储能、和最大功率点跟踪控制系统设计方案进行了详细阐述，选择了一种最适合的稳压控制方案作为本课题的稳压控制方法，并对储能器件及充放电控制方案选择进行了详细的介绍，还介绍了温差发电技术中实现最大功率点跟踪的方法，并对最大功率点跟踪进行了软硬件设计。最后，对本课题的研究情况进行了总结，概述了本项研究工作的创新点，同时分析了当前工作中存在的需要改进的地方，以及需要解决的问题，并对今后的进一步研究工作进行了展望。