信息学院傅旻帆课题组在容性无线电能传输领域取得重要成果

发布者:闻天明发布时间:2022-07-23浏览次数:10

无线电能传输作为一种非接触式电能传输技术,具备更加安全、便利等特点,近年来在电动汽车、消费电子、医疗植入设备等诸多领域取得广泛应用。传统的感性无线电能传输(IPT)技术一直存在着成本较高、体积较大且易受周围环境中金属物质影响等问题,而容性无线电能传输(CPT)技术则可以很好地解决上述问题。但是,现有的电容耦合器在结构上很难保证同时有足够的自电容与互电容,二者的折中设计限制了耦合器传输能力的进一步提高,电容耦合器工作时较高的电磁辐射也限制了容性无线电能传输技术的应用。

为了解决容性无线电能传输系统中存在的上述问题,上海科技大学信息科学与技术学院傅旻帆课题组对现有电容耦合器的耦合机制进行了详细分析,提出了一种交叠型的电容耦合器。该耦合器综合了传统耦合器的优点,同时克服了传统耦合器中自电容与互电容折中设计的缺陷。此外,该交叠型耦合器也有着极好的电磁辐射表现。相关成果以'Interleaved Capacitive Coupler for Wireless Power Transfer' 为题发表于电力电子领域国际期刊IEEE Transactions on Power Electronics。信息学院2018级硕士研究生刘一鹏为论文第一作者,吴涛教授为共同作者,傅旻帆教授为通讯作者,上科大为第一完成单位。

另一方面,在有各种偏移的情况下,通过设计CPT系统的补偿网络实现负载无关输出和零相角运行,具有十分重要的意义。对此,傅旻帆课题组提出了一种通用的方法来探索所有高阶补偿。研究人员在不同偏移情况下,评估了耦合器的参数变化,合理设计了对偏移不敏感的谐振参数。同时,提出了一种通用而直接的分解合成方法来设计高阶谐振腔。最后,构建了两个CPT系统实例,验证了在偏移情况发生时的负载无关输出和零相角运行。


图一:交叠型耦合器(ICC)的结构与辐射特性

图二:CPT系统解耦与补偿网络衍生方法

相关成果以'High-Order Compensated Capacitive Power Transfer Systems With Misalignment Insensitive Resonance' 为题发表于电力电子领域国际期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers。信息学院2017级硕士研究生王世颖为论文第一作者,梁俊睿教授为共同作者,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/9447235

https://ieeexplore.ieee.org/document/9782073