随着世界人口扩张以及科学技术水平的不断发展,能源的开发利用与环境保护之间的矛盾逐渐凸显。所以,发展新能源以及节能技术是突破当前能源问题的重点。温差发电是一种将工业废热、尾气排放热量等低品位热源转化为电能的清洁发电方式,近年来受到了众多学者的高度关注。然而,温差发电热电转换效率低,阵列系统工作不稳定、器件易损坏的问题依然存在。本文主要以温差发电系统在钢铁生产流水线上的应用为基础开展理论与实践研究,以解决温差发电系统在应用过程中发电效率低,系统功率输出不稳定的实际问题。首先从热动力与对外电特性的角度对温差发电器(Thermoelectric Generator,TEG)进行理论分析,依据温差发电片的等效模型推导出温差发电片工作在最大功率点的先决条件。以此为基础,对传统的温差发电短路电流最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)方法进行改进,提出了一种新的温差发电短路电流最大功率点跟踪方法。相对于传统的短路电流MPPT方法,该方法不需要断开温差片与主电路的连接,节约能量的同时降低了变换器的出现故障的风险。并且不存在TEG输出功率震荡以及静态误差的问题,只需要采集电感电流并对采样数据进行运算处理即可计算出短路电流,通过PI控制器将电感电流的有效值控制在短路电流的1/2处,进而实现最大功率点跟踪。通过仿真和实验验证表明:本文所提出的短路电流最大功率点跟踪方法能够有效地跟踪最大功率点,且控制算法简单、可靠性高,能够有效地提高系统的整体效率。阵列系统是温差发电技术未来的关键和发展方向,本文分析了温差发电阵列的基本电特性与功率失配,系统输出功率降低的特性,得出了在局部温度分布不均的情况下温差发电阵列功率特性呈现复杂化,多峰值,低效率等特点的结论。针对温差发电系统支路的电特性,本文提出了一种基于支路串联可控电压源的温差发电阵列功率补偿方法,通过对系统输出电压进行降压补偿给阵列支路,使得每条支路都能够运行在最大功率点,以提升温差发电系统的整体输出功率。通过对比仿真验证了所提出的功率补偿方案具有可行性,有效性,具有很高的实际应用价值。为了更好地对温差发电系统进行研究,本文设计了一台大功率温差发电平台,其满载输出功率可以达到900W。同时,以某钢铁厂连铸出钢通道为应用场合设计了一套温差发电系统并进行了试验测试,测试结果表明该系统可以应用于工业生产现场并且能够充分收集废弃热量将其转换为电能并入厂用电网,对于温差发电系统的推广应用具有重要意义。