信息学院傅旻帆课题组在磁耦合式无线电能传输领域取得多项重要成果

发布者:闻天明发布时间:2021-11-14浏览次数:10

近期,信息学院智慧电气科学中心(CiPES)傅旻帆教授课题组在磁耦合式无线电能传输(IPT)领域取得一系列重要进展。课题组在电力电子领域国际知名学术期刊发表了三项以上科大为第一完成单位的科研成果。


基于中继线圈的充电区域扩展技术

针对无线充电产品普遍存在的充电区域有限,抗偏移能力差的问题,傅旻帆课题组提出了基于中继模块拓展充电区域的方法。该模块可独立设计,选择性引入与切出,与现有产品具有良好的兼容性。研究人员通过最优效率推导,建立等效耦合系数的概念,给出了中继模块工作的边界条件。基于该方法所制造的样机可以将有效充电区域提高5倍以上。


图:基于中继线圈拓展模块的实验样机及其等效耦合系数与效率曲线


相关成果发表在期刊IEEE Transactions on Industry Applications,题为Horizontal Charging Area Extension Based on Switchable Relay Coils。信息学院2020级博士研究生赵鹏为第一作者。共同作者包括课题组硕士研究生周茂德、蒋祎璠。

论文链接: https://ieeexplore.ieee.org/document/9484807


多发射端的均流技术

多线圈技术已逐步应用于磁耦合式无线电能传输系统。在现有多发射单接收的系统中,接收线圈位置偏移带来的耦合系数偏差,会导致发射端功率分配不均匀。为解决上述问题傅旻帆课题组提出了均流支路的概念相对于传统的均流控制策略而言,该方法不需要额外的控制电路,成本极低,极大地降低了系统的控制复杂度。

 图:均流与不均流IPT系统对比


该成果在期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics上在线发表,题为A Passive Current Sharing Method for Multi-Transmitter Inductive Power Transfer System。2021级博士研究生宁广栋为第一作者。共同作者为课题组硕士研究生赵凯。

论文链接: https://ieeexplore.ieee.org/document/9446544


双边LCC补偿的IPT系统小信号模型

为使实现稳定的电能传输,IPT系统需要系统的小信号模型辅助控制器设计。目前,一种应用广泛且最为复杂的补偿是双边LCC,而基于该网络的系统没有小信号模型。傅旻帆课题组对该系统进行小信号建模,利用描述函数法建立了全阶模型,并进一步通过化简将模型从17阶降为5阶,使得传递函数完全可以解析表达。该方法在简化系统的同时保证了较高的准确性,可以预测1/5开关频率下的系统小信号行为。


图:LCC-LCC补偿的IPT系统降阶及比较


该成果在期刊IEEE Transactions on Industry Application上在线发表,题为“Small-signal Model of an Inductive Power Transfer System Using LCC-LCC Compensation。2021级博士研究生郑广策为第一作者。共同作者包括课题组博士生赵鹏、硕士研究生李鹤远。

论文链接: https://ieeexplore.ieee.org/document/9516982


以上工作全部在上科大完成,傅旻帆教授为通讯作者,上科大为第一完成单位。研究得到了国家自然科学基金、上海市扬帆计划、上科大科研启动基金等支持。