无线电能传输技术的发展进步推动无线充电在越来越多的场景中得到应用和普及。近日，信息学院智慧电气科学中心（CiPES）傅旻帆课题组针对无线充电系统的研究取得系列进展，分别提出了一种新型的低辐射表现的集成式接收器以及具有清晰物理含义的低阶小信号模型，相关成果在电路与系统领域重要国际期刊IEEE Transactions on Power Electronics上在线发表。
一．低辐射集成式无线充电系统接收器
感应式无线电能传输技术在电能传输过程中可实现物理隔离，使设备的充电更安全便捷。在实际系统中，接收器通常比发射器更加注重线圈的尺寸与辐射的场强，因此，探索低辐射集成式接收器具有较高的应用价值。现有的集成方案主要关注线圈与补偿电容的集成，导致接收器结构复杂、实际加工难度大、且缺乏对电磁场辐射的考虑。研究人员提出了一种兼容经典接收线圈结构的新型集成方案，可显著降低电场辐射，并有效适用于高压小电流应用场景。
该成果以“A Simple Integrated and Low-Radiation Receiver for Inductive Power Transfer”为题发表。信息学院2020级硕士尹毅明为第一作者，傅旻帆教授为通讯作者，上科大为第一完成单位。
论文链接： https://ieeexplore.ieee.org/document/10136807
图1.新型接收器的物理结构与场强分布
图2.磁场辐射与电场辐射的仿真对比图
二、电场耦合式无线电能传输系统的简化小信号模型
电场耦合式无线电能传输作为一种非接触式电能传输技术，是实现高效率无线充电的有效途径。当其应用于铁路、电动汽车、无人机、电机等领域时，复杂环境中的扰动会对系统产生一定的影响。为了评估系统在面对扰动时的稳定性，需要对该系统建立一个小信号模型。基于扩展描述函数法的无线电能传输系统的小信号模型由于阶数高、模型复杂等特点，难以对模型进行定性分析。为了解决上述问题，研究人员在扩展描述函数法的基础上，提出了一系列的模型变换和近似，有效地降低了谐振腔的电路阶数。结合逆变器和整流器的模型，整个系统的小信号模型降到了三阶，模型参数物理含义清晰。实验结果在时域和频域上均验证了模型的准确性。
该成果以“A Simplified Three-order Small-signal Model for Capacitive Power Transfer System Using Series Compensation”为题发表。信息学院2021级硕士祁超群为第一作者，傅旻帆教授为通讯作者，上科大为第一完成单位。
论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10039718
图3. 电场耦合式无线电能传输系统小信号模型
图4. 实验和模型波特图
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