基于MPPT的热离子发电仿真实验研究

张 匡，吴杰玉，刘 勇，郑 磊

(上海空间电源研究所，上海200245)

随着航天科技的发展，科学家们逐渐将视线聚焦于深空探测中。然而在深空探测中，航天器受到的太阳辐照非常少，故而传统的太阳能发电就不可选取。而在目前生活中，将热能转换为电能是目前能源利用的一种较为常见的方式。热电转换又可以分成静态热电转换和动态热电转换。静态热电转换所需的器件少，结构简单，故而被广泛应用于航天器中。在航天领域中，较为成熟的静态热电转换技术有热离子发电和同位素温差发电。

自1961年至今，美国及其他国家已经有了数十个适用同位素电源发电的航天器，其中一部分应用于导航、通信卫星上，另一部分则用于火星着陆器及行星际飞行器上[1]。然而同位素材料在国内外都因为生产不易而导致原材料十分缺乏，故而热离子发电成为目前较为理想的发电方式之一。热离子发电器件（TEC）具有结构简单，部件紧凑，无活动零件和比功率高的优点，它具有广阔的应用场景，但是它存在热电转换效率较低的情况，因此如何将热能尽可能多地利用是非常关键的。

1 热离子发电的介绍

热离子发电是一种静态能量转换方式，它可以直接将热能转换为电能。其发电结构主要由可以发射电子流的发射极以及接收电子流的接收极组成[2]。如图1所示，其为热离子发电的工作原理图。热离子发电的工作原理是发射极（金属）在高温热源的作用下……