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可重构动力系统集成IPT接收器用于无人机系统无线充电的设计与优化
Design and Optimization of a Reconfigurable Powertrain-Integrated IPT Receiver for UAS Wireless Charging
Muhammad Abdelraziq · Zeljko Pantic · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
无人机系统的无线充电可通过实现完全自主和可互操作的充电来延长飞行时间。然而这需要将接收线圈和相关电力电子集成到无人机中，增加成本和重量。本文通过提出一种集成无线充电器来应对该挑战，该充电器重新利用混合垂直起降固定翼无人机的现有动力系统组件（如驱动逆变器和电机）作为无线接收器。综述了可行拓扑和重构方法。分析了充电期间的电机性能，开发了优化框架以识别逆变器和电机的最优运行条件，两者在充电模式下都易受高频损耗影响。此外所提动力系统集成接收器可直接在无人机上控制电池充电，消除了发射器侧充电控制和通信需求...
解读: 该无人机动力系统集成IPT研究对阳光电源无线充电技术创新有重要参考价值。重新利用驱动逆变器和电机作为无线接收器降低成本和重量的设计思路可借鉴用于阳光新能源汽车OBC无线充电系统，探索动力总成与充电系统的深度集成。3.71W/g功率密度和88.5%-90%效率在45mm充电距离下的性能指标为阳光电源拓...
一种用于无人机轻量化动力总成集成IPT充电系统的中心抽头接收端的对比分析
Comparative Analysis of a Center-Tapped Receiver in a Lightweight Powertrain-Integrated IPT Charger for UAS
Muhammad Abdelraziq · Zeljko Pantic · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
感应式电能传输（IPT）是实现无人机（UAS）自主充电的可行方案，但严格的尺寸与重量限制要求接收端具备超紧凑设计。本文提出一种无补偿的中心抽头（CT）接收结构，适用于集成于可重构无人机动力总成的高耦合IPT系统。该系统在充电模式下采用两阶段架构，结合CT整流器与动力总成集成的双相交错同步降压变换器。基于微分方程建立LCC-None型IPT系统中CT整流器的数学模型，量化系统参数及寄生元件对二极管电压过冲的影响。通过多目标优化框架，在提升效率与比功率密度的同时抑制电压过冲，并比较被动缓冲电路与钳位...
解读: 该轻量化IPT无线充电技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要参考价值。文中提出的中心抽头整流器与双相交错Buck变换器集成架构，可借鉴至车载OBC充电机设计，通过动力总成复用降低系统冗余。LCC-None拓扑的数学建模方法及二极管电压过冲抑制策略，可应用于ST储能变流器的高频整流环节优化，提升功率密...