三相交错式热电变流器研究

袁义生，黎益朝

（华东交通大学电气与电子工程学院，江西南昌330013）

在热电厂，钢铁冶炼和汽车等行业和装置中，大量的热能被白白释放而得不到利用或者回收。以汽车为例，传统汽车燃料产生的能量只有约35%转换成机械能作为汽车动力，另外30%多以排气方式损耗掉了，还有30%在引擎冷却过程中被损耗［1］。可见，被浪费的热能的比例是如此高，在能源需求膨胀的今天，将这些废热转换回收就显得非常有意义了。

热电转换回收先要使用热电发电器件（thermoelectric generator，TEG）将热转换成电，再经变流器转换后给电池回收并给负载供电。热电发电器件通常为扁平形状，一面紧贴热源，另一面为冷端散热，两面的温差在Seebeck效应下产生电压输出。因为温差波动大，TEG的输出电压范围也很宽，所以后级变流器需要能适应宽范围输入，且必须是高效率拓扑。这样，采用非隔离的直流变换器变成了首选，尤其是可

升降压型变流器［2］。另外，TEG模块具有内阻功耗，其有效输出电功率也与后级变流器的等效输入电阻相关。所以，后级变流器应根据需要做好输入功率控制。

目前，国外在热电回收方面的研究和应用领先于我国。美国能源部有支持汽车尾气废热回收以逐步替代发电机的计划［3］，宝马公司已经将热电回收装置应用在其概念汽车上［4］。J S Lai等也研究了热电变流器拓扑和控制技术［5-6］。

本文研究了三相交错式Buck-Boost 级联型电路，分析了其在热电领域应用中的电路模式和控制模式切换问题。……