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基于特斯拉谐振器的悬浮单线电力传输
Floating Single-Wire Power Transfer Between Two Points in Space Via Tesla Resonators
Shiying Wang · Daniel C. Ludois · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
单线电力传输（SWPT）是无线电力传输领域的一项新兴技术。在高频条件下，利用四分之一波长特斯拉谐振器可无需物理回路建立电流回路，通过环境电容耦合实现高电压增益。本文提出一种悬浮式SWPT系统，完全消除对地电连接需求，实现在自由空间两点间通过单根导线传输电能。系统通过差分特斯拉谐振器构成闭合电流路径，两端谐振器工作于四分之一波长，借助空间及周围环境的电容耦合驱动位移电流，且耦合特性与位置无关。建立了等效电路模型并分析其性能。实验搭建了10米 tether 的500W样机，在交流和直流负载下效率分别...
解读: 该悬浮单线电力传输技术对阳光电源储能及充电领域具有前瞻性参考价值。特斯拉谐振器的高频高压增益特性与SiC器件高频开关能力高度契合，可启发ST储能变流器在极端环境下的无接地传输方案设计。10米距离500W传输、85%效率的验证为充电桩产品提供了新思路：在港口、矿山等难以铺设完整回路的场景，可探索单线供...
用于同步电机转子励磁的2-kW、6.78-MHz电容式功率传输与位置解算系统
A 2-kW, 6.78-MHz, Capacitive Power Transfer and Position Resolver System for Synchronous Machine Rotor Excitation
Marisa J. T. Liben · Daniel C. Ludois · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年7月
绕线磁场同步电机（WFSM）具有高功率密度、优异的弱磁性能，并避免稀土元素市场波动，适用于电动汽车驱动。当前研究致力于在保持性能与效率的同时降低无刷转子励磁系统的成本与复杂性。本文提出一种基于串联谐振电容式功率传输（CPT）机制，并集成电容式位置解算器的方案以降低驱动系统成本。解算器集成于PCB型电容耦合器中，利用主功率通路作为载波信号。系统由基于解析法与有限元分析设计的6.78-MHz ISM频段GaN逆变器驱动。实测表明，向励磁绕组传输峰值达2.3 kW的功率，效率超过88%；未滤波解算器的...
解读: 该6.78MHz高频CPT技术对阳光电源新能源汽车驱动系统具有重要参考价值。文中GaN逆变器在ISM频段实现2.3kW功率传输、效率超88%的设计方法，可应用于阳光电源车载OBC充电机和电机驱动产品的高频化升级，提升功率密度并减小磁性元件体积。串联谐振拓扑与电容耦合技术可借鉴至无线充电桩产品开发。集...
小功率同步静电电机在直接驱动工业应用中的研究
Fractional Horsepower Synchronous Electrostatic Machines for Direct Drive Industrial Applications
Daniel C. Ludois · Peter Killeen · Aditya N. Ghule · Stewart Innes 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年7月
同步静电电机（SEMs）的转矩源自电压而非电流，因此即使在堵转状态下，其传导损耗也很低。此外，这类电机的制造所需的半贵金属材料要少得多，例如完全不使用稀土材料，铜的使用量减少超过90%等。这些特性使其在低速工业应用中具有显著优势，本文旨在评估同步静电电机作为分数马力直驱泵、输送机或风扇的可行性。低传导损耗的优势不仅体现在堵转状态，还能使电机实现轻量化、高转矩密度，在低速应用（转速低于300转/分钟）中无需冷却系统。本文介绍了一款由铝、玻璃纤维和塑料制成的360瓦（1/2马力）、18牛·米、200...
解读: 该同步静电电机技术对阳光电源工商业光伏及储能系统的直驱应用具有参考价值。其低导通损耗特性可启发ST储能变流器在风扇、泵类辅助设备的电机选型优化，降低系统待机损耗。电压驱动原理与阳光电源SiC器件的高压快速开关特性契合，可探索在充电桩冷却系统、光伏追踪器直驱电机中的应用。低速高转矩特性适用于Power...