随着传统能源的日益匮乏和环境问题的日益突出，人们越发重视能源多样化开发与利用。半导体温差发电技术是低品位热能回收的关键技术，它无机械运转部件、不会产生噪声与振动、绿色无污染，是提高能源利用率、缓解环境污染问题的有效途径。然而其针对发电性能的有限元仿真不够完善、数值计算模型过于简化、热电性能计算方式较为粗略，只有加强理论与实验研究，此项技术才能更好地应用到工业及民用方面，提高能源总体利用效率。
　　本文以温差发电单元为研究对象，基于热电基本效应，采用有限元分析方法进行研究：利用ANSYS Workbench软件对温差发电单元进行热电耦合仿真，对温差发电单元的热电效应影响因子进行分析和总结。研究温差发电单元几何形状、接触热导率、接触电阻率、负载电阻、横截面边长、臂长对性能参数输出功率及热电转换效率的影响情况。
　　在温差发电技术基本原理和传统常物性模型理论分析的基础上，建立了温差发电单元的数学计算模型并完成了Matlab GUI图形界面设计，对常物性模型存在的问题进行了分析，为研究变物性温差发电模型提供理论基础。
　　为了进一步完善温差发电单元的变物性数值计算模型，引入了陶瓷基板、导流片及接触热阻，给出了优化的数值计算求解方法，采用Matlab编程求解热电偶温度分布和温差发电单元发电性能。并且结合ANSYS仿真分析，对热电偶温度分布及温差发电单元的发电性能进行分析比较，验证计算模型的精确性。结果表明，变物性模型在温度分布与性能预测方面更加精确，在温差为250℃的工况下，模型误差减小4倍以上。
　　在实验室搭建了温差发电系统实验平台，设计了基于NI USB-6009数据采集卡、上位机、LabVIEW的数据采集系统，为温差发电系统提供更稳定的温差环境，对发电片的热电性能进行测量，利用LabVIEW软件设计数据采集上位机监测系统，实现了包括用户登录、参数监控与设置、执行设备控制和历史数据查询等功能。