汽车尾气废热发电的最大功率点跟踪研究毕业论文
2021-11-02 09:11
摘 要
随着社会的不断发展，我国国民的汽车数量也越来越多，在国家节能减排的号召下，如何处理汽车尾气成为了一个热点。利用汽车尾气实现废热发电也越来越受到关注。但由于国家正处于发展中国家，我国对于汽车尾气废热发电的研究与国际存在较大差距，现有的汽车尾气发电功率情况仍不太理想。在此实验过程中，通过已有的汽车尾气废热发电平台，可以清楚观察到该系统是如何工作的，怎样进行不同工况的测试，研究不同条件下，汽车尾气发电的情况。在此背景下，本课题拟在此基础上实现汽车尾气废热发电装置的最大功率点的跟踪，并在汽车尾气废热发电示范汽车试验平台上进行验证及优化。
此毕业设计项目汽车尾气废热发电的最大功率点跟踪研究的研究目的就是希望在汽车尾气废热发电装置-锂电池组-ISG弱混合动力的多能源动力系统平台上，进行三轮不同工况的测试，通过研究不同时刻电流电压的变化，进行最大功率点的跟踪。然后通过收集到的数据，进行MATLAB数学建模分析，定性的做出研究，之后根据结果对如何让实现汽车尾气废热发电功率最大化和弱混合动力系统燃油经济性最优提出切实可行的建议。
关键词：温差发电；汽车尾气废热发电系统；最大功率点追踪；MATLAB
Abstract
Society’s development become faster, the number of cars in our country has become much lager. Under the call of national energy conservation and emission reduction, how to deal with automobile exhaust has become a hot spot. More and more people like to pay attention to this system.Nowadays,our countury is still devloping,we have big distance with other international country,our research about vehicle exhaust is not good. In this experiment, we can clearly observe how the vehicle exhaust waste heat power generation system works, how to test different working conditions, and observe the situation of vehicle exhaust power generation under different conditions through the existing vehicle exhaust waste heat power generation platform. Under this background, we want to realize mppt’s trake and verified this system how to work,improve experimental platform.
The purpose of the research is to carry out three rounds of tests under different working conditions on the multi energy power system platform of the automobile exhaust waste heat power generation device lithium battery group ISG weak hybrid, and track the maximum power point by studying the changes of current and voltage at different times. Then through the collected data, the Matlab mathematical modeling analysis, qualitative research, and then based on the results on how to maximize the power of exhaust waste heat power generation and weak hybrid system fuel economy optimization put forward practical suggestions.
Key word: Thermoelectric steam ；Waste heat power generation system of automobile exhaust ； Maximum power point tracking ； MATLAB
目录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1课题研究的目的和意义 1
1.2汽车尾气废热发电研究的现状 2
1.2.1国外研究历史、现状 2
1.2.2国内研究历史、现状及分析 2
1.3 本文的主要任务 2
第2章 课题原理基础 3
2.1 温差发电 3
2.1.1温差发电系统的组成部分 3
2.1.2温差发电系统的工作原理 3
2.2 影响温差发电系统的因素 3
2.3 温差发电的运用 4
2.4 本章小结 5
第3章 课题研究的系统平台 6
3.1 平台研究方法介绍 6
3.2 系统结构及组成部分 6
3.3 系统运行原理 9
3.4 本章小结 10
第4章 研究和建模 12
4.1 研究工具的介绍 12
4.2 最大功率点跟踪研究 12
4.3 如何建模 13
4.3.1 数据分析 13
4.3.2 不同转速下的曲线拟合 15
4.4 建模与实现 17
4.4.1 扰动观察法的算法流程 17
4.4.2 本课题算法的实现 18
4.4.3 扰动观察法的MATLAB模型 19
4.5 本章小结 20
第5章 结果分析 21
5.1 结果展示和分析 21
5.2本章小结 22
第6章 总结与展望 24
6.1 研究过程总结 24
6.2 对于系统优化建议 25
6.3 未来展望 25
参考文献 26
致谢 28
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
科技的进步在岁月的长河中奔流，交通工具也得到了极大的普及，人们生活便利程度提高，使得人类能更高效地完成生产生活。但随之而来巨大的能源消耗和环境问题也越来越严重。我国是个资源大国，总体能源储备量位居世界前列，但是人均资源远低于其他国家。随着国家快速地发展，能源短缺和环境问题日趋显著，如何寻找高效率、无污染的能源二次利用以及能量回收转换的方法成了现在科学研究的当务之急。
另一方面来讲，汽车产业已成为了国家一个必不可少的产业，关乎国民经济发展的支柱性产业。但同时汽车尾气本身带来的能源损失和环境污染问题也不容小觑。从行业内的内燃机指标来看，汽车能源都存在着至少45%左右的浪费情况（如图 1.1）。一般说来，随尾气流失的能源能量占 40%，随冷却液流失的能源能量占30%，摩擦损耗占5%，汽油发动机曲轴转动产生的驱动力占燃油燃烧产生能源的23%~30%，柴油发动机稍高约为30%~45%，尾气带走的能量相对较大，温度约为600℃~1000℃，这不但造成了能量的巨大浪费，而且也给大气环境造成了破坏。[1]
