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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

基于移相控制方法的双向无线功率传输三端口功率变换器

Bidirectional Wireless Power Transfer Three-Port Power Converter with Phase-Shift Control Method

作者 Jiannong Li · Donglai Zhang · Yu Gu
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年8月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 三端口 无线电能传输 移相控制 功率传输 效率
语言:

中文摘要

本文提出了一种三端口双向无线电能传输(WPT)变换器。这是一种针对无线电能传输优化的三端口功率变换器拓扑,其中线圈采用可旋转的螺线管三线圈结构。通过移相控制实现各端口的功率调节,支持多线圈输入和多线圈输出。通过调节移相角,可以独立管理每个端口的有功功率和无功功率;特别地,任何端口都可以在无需电气断开的情况下实现有功功率为零,从而实现真正的单端口到单端口的功率传输。最后,搭建并测试了一台实验室样机。在移相控制下,当供电端口和电池端口电压为 28V、负载端口电压范围为 28V - 56V 时,该变换器成功实现了二对一功率传输、一对二功率传输,以及在第三端口净功率为零时的一对一功率传输。这些模式下测得的效率分别达到了 94.01%。

English Abstract

This paper presents a three-port bidirectional wireless power transfer (WPT) converter. It is a three-port power converter topology optimized for wireless power transfer, in which the coils adopt a rotatable solenoid triple-coil structure. Power regulation for each port is achieved through phase-shift control, supporting multi-coil inputs and multi-coil outputs. By adjusting the phase-shift angles, both real and reactive power at every port can be managed independently; in particular, any port can be brought to zero real power without being electrically disconnected, enabling true single-port-to-single-port power transmission. Finally, a laboratory prototype is built and tested. With phase-shift control, the converter successfully demonstrates) two-to-one power transfer, (2 one-to-two power transfer, and one-to-one power transfer while third port at zero net power, under supply-port and battery-port voltages of 28V and a load-port voltage range of 28V–56V. The measured efficiencies for these modes reach 94.01%, respectively.
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SunView 深度解读

该双向无线功率传输三端口变换器技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。其移相控制实现的软开关技术可直接应用于车载OBC充电机和无线充电桩产品开发,提升充电效率并降低EMI干扰。三端口拓扑结构为储能系统与电动汽车的双向能量交互提供新思路,可集成到ST系列储能变流器中实现V2G功能。移相控制策略与阳光电源现有MPPT算法和功率调节技术高度契合,可优化SiC/GaN器件在双向功率流场景下的应用性能,为构建光储充一体化解决方案提供关键技术支撑,推动无线充电在商用车队和固定停车场景的规模化部署。