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基于阵列换能器的水下抗错位超声无线传能系统
An Underwater Anti-Misalignment UPT System Based on Array Transducers
Baidong Peng · Kehan Zhang · Zhengchao Yan · Jipan Wang 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
超声无线传能（WPT）技术可穿透金属介质进行能量传输，且不产生电磁干扰与涡流损耗，在水下航行器供电中具有广阔应用前景。本文建立了声场数学模型并引入指向性函数，仿真分析了阵列参数对声束聚焦性能的影响。针对单元件超声传能系统的局限性，提出一种多对一结构的阵列换能器，提升了系统的抗错位能力。设计了一种含LC阻抗匹配网络的新型UPT系统，并实验分析了多对一阵列换能器间角度偏差的影响。相比一对一结构，该结构不仅将系统传输效率提升至72.4%，还能有效抑制接收端偏移引起的能量损耗。
解读: 该水下超声无线传能技术对阳光电源海洋能源装备和特殊场景储能系统具有创新启发价值。其阵列换能器抗错位设计理念可借鉴至PowerTitan储能系统的模块化连接方案，提升恶劣环境下的能量传输稳定性。LC阻抗匹配网络设计思路可应用于ST系列储能变流器的功率传输优化，降低传输损耗。多对一阵列结构的容错机制对海...
一种具有改进错位容忍度的水下无线电力传输系统
An Underwater Wireless Power Transfer System With Improved Misalignment Tolerance
Zhengchao Yan · Baidong Peng · Jipan Wang · Bo Liang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月
本文提出了一种面向自主水下航行器（AUV）的水下无线电力传输（WPT）系统，旨在减小轴向错位的影响。设计并分析了多绕组螺线管发射线圈，以提高对轴向错位的容忍度。通过对所提出的磁耦合结构进行优化，仿真与实验结果表明，其互感在大范围轴向错位下仍保持稳定。搭建了基于该磁耦合结构的水下WPT实验平台，验证了理论与仿真分析。当轴向错位达到100 mm线圈宽度的80%时，输出功率波动率低于6%，输出功率基本稳定；在错位从0增至80 mm时，系统效率维持在89.4%～90.4%，输出功率为454～481 W。
解读: 该水下无线电力传输技术对阳光电源新能源汽车充电桩产品线具有重要借鉴价值。其多绕组螺线管结构实现的80%错位容忍度和89.4%~90.4%高效率传输，可直接应用于动态无线充电场景，解决车辆停靠位置偏差问题。该磁耦合优化设计方法可迁移至ST储能系统的模块化连接方案，提升储能柜间无线通信与辅助供电的可靠性...