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通过独立次级PWM控制实现高错位容忍度的紧凑型无线电力传输
Compact Wireless Power Transfer With Enhanced Misalignment Tolerance via Independent Secondary PWM Control
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 PWM控制 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 无线电力传输 功率密度 二次独立PWM控制 线圈结构 磁芯 |
语言:
中文摘要
提高功率密度和系统集成度是便携式设备无线电能传输(WPT)的关键关注点。然而,诸如抗偏移能力和功率波动等挑战仍然存在。本文提出了一种采用次级独立脉冲宽度调制(PWM)控制的可靠解决方案。一种结合螺线管和反向绕组的线圈结构确保了无源抗偏移能力,同时带槽磁芯集成了转换器,优化了紧凑性。此外,次级PWM控制无需通信即可实现精确的输出电压调节。一个高功率密度的WPT样机验证了所提出的耦合器和控制方法,结果表明在偏移50%的情况下输出电压波动小于1%,在100 W功率下效率保持在89%以上。次级设备极为紧凑,尺寸仅为60毫米×30毫米×7.5毫米,功率密度达到7.41瓦/立方厘米。
English Abstract
Improving power density and system integration is a pivotal focus for wireless power transfer (WPT) in portable devices. However, challenges, such as misalignment tolerance and power fluctuation persist. This letter introduces a robust solution utilizing secondary independent PWM control. A coil structure combining solenoids and reverse windings ensures passive misalignment tolerance, while a grooved magnetic core integrates the converter, optimizing compactness. In addition, the secondary PWM control achieves precise output voltage regulation without communication. A high-power-density WPT prototype validates the proposed coupler and control method, demonstrating less than 1% output voltage fluctuation under a 50% misalignment and maintaining over 89% efficiency at 100 W. The secondary device is highly compact, measuring only 60 mm × 30 mm × 7.5 mm and achieving power density of 7.41 W/cm3.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项紧凑型无线电能传输技术具有显著的战略应用价值。该技术通过副边独立PWM控制实现的高功率密度(7.41 W/cm³)和抗偏移特性,与我司在储能系统、电动汽车充电及分布式能源管理领域的产品线存在天然的技术协同。
在储能系统集成方面,该技术的紧凑设计和无通信线路的电压调控能力,可有效应用于模块化储能单元的充电管理。特别是在户用储能和便携式储能产品中,无线充电可简化接口设计,提升系统防护等级和用户体验。其在50%偏移情况下仍能保持输出电压波动小于1%的特性,对提高储能系统在复杂安装环境下的可靠性具有实际意义。
对于电动汽车业务板块,该技术展现的89%以上传输效率和100W功率等级,虽距离车载主充电系统要求尚有差距,但在车载辅助设备供电、无人机充电站等细分场景具备应用潜力。螺线管与反向绕组结合的线圈结构所实现的被动抗偏移能力,可降低对精确对位机构的依赖,减少系统成本。
技术挑战主要集中在功率等级扩展性和长期可靠性验证。将该技术从100W级扩展至千瓦级以上需要解决磁芯损耗、热管理和电磁兼容等工程问题。建议我司技术团队关注其副边PWM控制算法的专利布局,评估在现有逆变器控制平台上的移植可行性,并针对光储充一体化场景开展小功率无线互联的预研工作,为未来产品差异化竞争储备技术能力。