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基于PWM控制开关电容的多变量优化用于多接收端WPT中交叉耦合补偿
Multivariate Optimization Using PWM-Controlled Switched Capacitors for Cross-Coupling Compensation in Multiple Receiver WPT
Ryo Matsumoto · Toshiyuki Fujita · Hiroshi Fujimoto · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
在多接收端无线功率传输（WPT）中，接收线圈间的交叉耦合是一大挑战。已有研究通过调节各接收端附加电抗至最优值实现补偿，但依赖于发射与接收电流相位差的检测，存在实际应用难题。本文将交叉耦合补偿问题转化为多变量优化问题，提出一种针对脉宽调制控制开关电容的独特控制方法。该方法通过搜索输入功率最大点实现补偿，无需直接比较发射与接收电流相位。实验结果表明，采用两和三个接收端时，该方法能有效抑制交叉耦合，显著减小输出功率偏离目标值的程度。
解读: 该PWM控制开关电容的多变量优化技术对阳光电源无线充电产品线具有重要应用价值。在电动汽车无线充电桩开发中，多车位并行充电场景下的线圈交叉耦合问题严重影响充电效率和功率分配精度。该技术通过输入功率最大点搜索实现交叉耦合补偿，无需复杂的相位检测，可简化控制系统设计。其多变量优化思路可借鉴至ST储能系统的...
利用PWM控制的开关电容进行电抗去补偿以维持S/S WPT系统中恒定功率和效率
Reactance Decompensation Using PWM-Controlled Switched Capacitors for Maintaining Constant Power and Efficiency in S/S WPT Systems
Ryo Matsumoto · Toshiyuki Fujita · Hiroshi Fujimoto · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
在无线电力传输系统中，线圈位置的灵活性及电路元件的制造公差会导致自感和互感变化。本文提出一种基于脉宽调制控制的开关电容方法，通过主动引入未补偿电抗来调节谐振电路，在自感与互感同时变化时仍能保持输出功率和传输效率恒定。该方法实现了恒定输出功率、恒定电流幅值以及逆变器的软开关运行。文章还给出了开关电容闭环控制方案的建模与实现。实验结果表明，所提方法在1kW样机上可将直流-直流效率稳定在93.1%至93.8%之间，而传统补偿方法在最差耦合条件下效率降至85.2%。
解读: 该PWM开关电容电抗调节技术对阳光电源无线充电产品线具有重要应用价值。在电动汽车无线充电桩开发中，该方法可解决车辆停放位置偏移导致的耦合系数变化问题，通过动态调节谐振补偿维持恒定充电功率和93%以上高效率。技术原理可借鉴至ST储能变流器的DC-DC变换环节，应对电感参数漂移时的效率优化。所提闭环控制...