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储能系统技术 储能系统 ★ 4.0

一种用于IPT系统的高效率整流器串联拓扑

A Novel Rectifier Series Topology With High Efficiency for IPT System

作者 Ao Yang · Jianwei Mai · Guodong Yan · Yijie Wang · Wei Bi · Tao Li
期刊 IEEE Transactions on Industrial 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
相关度评分 ★★★★ 4.0 / 5.0
关键词 感应电能传输 无线充电 整流器拓扑 双接收线圈 高效
语言:

中文摘要

感应电能传输在电动汽车及其他应用中得到了广泛应用。为了提高无线充电的抗偏移特性,接收端常采用两个相互解耦的线圈以及两个独立的整流器进行串联或并联。在整流器并联拓扑中,只有感应电压较高的接收线圈工作,接收线圈的利用率较低。在整流器串联拓扑中,双接收线圈同时工作,整流二极管的导通损耗较高。本文提出了一种高效的新型整流器串联拓扑,该拓扑同样使用八个二极管,但在一个周期内仅六个二极管有电流通过。此外,整流器的二极管压降从四倍降至三倍,负载输出电压更高。

English Abstract

Inductive power transfer is widely used in electric vehicles and other applications. In order to improve the misalignment-tolerant characteristics of wireless charging, the receiver side often uses two mutually decoupled coils and two separate rectifiers in series or parallel. In the rectifier parallel topology, only the receiver coil with higher induced voltage operates, the receiver coils are less utilized. In the rectifier series topology, the dual receiver coils operate simultaneously, the rectifier diode conduction losses are high. This letter proposes a novel rectifier series topology with high efficiency, which also uses eight diodes, but only six diodes flow current in a cycle. In addition, the diode drop of the rectifier is reduced from four times to three times, the load output voltage is higher.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项针对感应式无线电能传输(IPT)系统的新型整流拓扑技术具有重要的战略参考价值,特别是在电动汽车充电和储能系统集成领域。

该技术通过优化双线圈整流器串联拓扑,将每周期导通二极管数量从八个降至六个,同时将二极管压降从四倍减少至三倍,有效提升了系统效率和输出电压。这一创新与阳光电源在电动汽车充电业务中追求的高效率、低损耗目标高度契合。对于我们正在拓展的无线充电解决方案,该拓扑可显著改善位置偏移容忍度,这是实际应用中的关键痛点。相比传统并联拓扑中单线圈工作导致的利用率不足,以及传统串联拓扑的高导通损耗,新方案实现了双线圈同时工作与低损耗的平衡。

从产品应用角度,该技术可直接赋能阳光电源的电动汽车充电桩产品线,特别是在开发下一代无线充电系统时,能够提升充电效率1-2个百分点,这在大功率应用场景下意味着可观的能量节省。此外,在储能系统的模块化设计中,类似的多路整流优化思路也可借鉴应用。

技术挑战方面,需要关注新拓扑在高功率密度场景下的热管理、电磁兼容性设计,以及与现有BMS系统的集成适配。机遇在于,随着电动汽车无线充电标准逐步成熟,提前布局此类高效整流技术将增强我们在该细分市场的竞争力。建议开展样机验证,评估在20kW以上功率等级的实际表现,并探索与SiC/GaN器件结合的进一步优化空间。