无线电力传输(WPT)技术无需物理接触或线缆连接即可实现设备充电。谐振电路是WPT系统的核心组件,负责优化发射器至接收器的能量传输。在并联补偿接收器中,电容器可平衡接收器线圈的电感,从而实现谐振和降低电路阻抗,进而提升电力传输效率。然而,此类接收器产生的电磁场可能会干扰其他电子设备,需通过调节系统的工作频率来控制干扰。但频率调制会导致调制频率与谐振频率失配,严重降低电力输出与系统效率。现有解决方案依赖额外硬件或复杂电路,导致能量损耗、控制复杂及设备体积增大。
图片来源:Incheon National University, Korea
据外媒报道,韩国仁川国立大学(Incheon National University, Korea)Dukju Ahn教授领导的研究团队开发出一种谐振调谐整流器(RTR),为并联谐振接收器系统提供创新解决方案。该RTR采用简约设计,可使其运行与系统一次电流的自然节奏同步。Ahn教授指出:“我们提出的RTR无需额外的功率组件或复杂反馈电路,显著提升实际应用可行性。”该研究成果于2024年12月1日发表在期刊《IEEE Transactions on Industrial Electronics》上。
这种RTR通过将控制信号与系统电流同步来自动调整有效电容,以调谐谐振频率,补偿固有谐振和调制周期之间的差异。与现有方法不同,它使用简单的传感器线圈来提取相位信息,而不会影响性能,从而无需发射器-接收器通信。
对用于汽车充电的2.2kW原型进行的测试表明,这种RTR可在70毫秒内补偿频率调制(80-90kHz),在对准不良的情况下仍可保持稳定的电力输出,并将效率从3.5%提高到8.1%。其零电压系统优化了控制设置以减少功率损失,提供了一种简单、经济的实时适应和稳定电力传输解决方案。
Ahn教授解释道:“谐振频率的自动调整不仅影响无线充电,还影响感应加热、等离子体生成和电力转换。我们提出的RTR具有能量损失小、效率高、吞吐量稳定、设计简约、对系统影响小等特点,可以显著提高无线电力系统的性能。”
随着无线充电技术的日益普及,该研究团队提出的RTR为缓解现有挑战提供了一种前景广阔的解决方案,使这项技术更易于日常用户使用。
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