热能是能源利用转化过程中的一种重要形式,温差发电器（Thermoelectric Generator,TEG）作为一种新能源发电装置,可以有效地将热能直接转化为电能。温差发电技术因其具有绿色、无污染、无噪声等特点成为清洁能源开发利用的重要方向之一。低品位热源通常指:热源温度较低且难以被利用的热能,如工业余热、汽车尾气排放的热能等,基于温差发电技术开展低品位热源回收的基础研究,对于提高能源消费系数与优化能源结构具有重要意义。由于温差发电器输出电压低、效率低,因此在实际应用中,通常将TEG串联或并联组成阵列进行发电,提高输出功率。但是,在温度较低且不均匀情况下,如何提高温差阵列发电性能是一直人们研究难题。为此,针对低品位热源温度下,本文开展温差发电阵列的理论和实践研究。主要工作如下:1.改进了温差发电电路模型,提高其精确性。首先阐述了温差发电技术的基本原理、基本效应。随后,建立了温差发电单元的电路模型,分析温度场随时间和位置变化对温差发电电路模型的影响。为了提高温差发电电路的精度,通过实验与数据分析,得到塞贝克系数和内阻随温度变化的曲线,在此基础上,可在低品位热源温度下实现对温差发电电路模型的动态修正,提高了温差发电模型的精确性。2.提出一种温差发电阵列的数值解析方法,可实现在线快速求解阵列参数。首先,对温差发电技术中常用的串并联连接型（Series-parallel,SP）、桥型（Bridge-linked,BL）和完全交叉型连接（Total-cross-tied,TCT）温差阵列结构进行建模。其次,通过对温差单元的电路模型建立隐式方程,分析了阵列的基尔霍夫电压电流定律,提出了一种温差发电阵列的解析方法。该解析方法可在线快速求解出对应阵列的输出参数和阵列中各个模块的电压电流大小。最后,搭建了低品位温差阵列仿真模型,与解析方法的运算结果进行比较,结果表明:所提出的数值解析方法具有建模简单、结果准确、计算时间短和结构可扩展等特点。3.为了更好的对温差发电技术进行研究,本文设计并搭建了一个低品位热源下的温差发电阵列实验平台。平台的每层热端温度可独立控制,加热板加热后经实心铝板传导热量,可实现温差发电器热端温度均匀一致。基于已搭建的温差发电平台开展热失配的相关实验及分析。在常见的温度分布下对阵列进行相关实验,测量了各阵列的最大输出功率,计算得到各阵列的损耗率,量化热失配对于温差发电的影响。同时,引入稳定性系数,对热失配下的阵列稳定性进行了研究。经过实验发现:温度失配会造成阵列功率明显下降,在温度失配的情况下SP阵列具有较高的输出功率和较小的损耗率,但是其连接方式具有较低的稳定性;BL阵列在保证可靠性的前提下还能保持较好的输出功率。温度分布的均匀程度与温差发电的输出功率有极强的关联性,阵列连接方式的复杂程度与温差发电的输出功率也存在关联性。4.在温差阵列输出端接入带有MPPT功能的DC/DC变换器和稳压模块,温差发电平台能够高效的进行热电转化,并实现对负载的供电。测试平台最大发电功率约为900W,可容纳144片温差片同时工作。同时设计的温差阵列测试平台可以测量不同温差发电阵列的输出特性,研究温度失配对阵列的影响,以及对系统的最大功率点跟踪、大功率温差发电的并网,大功率温差发电的稳定性等问题进行实验。