图1:研究背景和目标。学分:神户大学三岛友和副教授(神户大学海洋科学研究生院)和赖庆明副教授(台湾国立中兴大学)的一项研究合作成功开发了一种用于无线电力传输的新型电力控制器系统。开发的系统精度高，效率高，电路比现有系统简单。该技术方案将有效地减少无线功率传输设备中的电路元件的数量，以及它们的成本和重量。
这些研究成果已于2021年8月6日在国际科学杂志《工业电子新兴和精选主题》上发表。
无线传输系统用于以非接触方式将电能传输到电气化车辆内部的电池，例如工厂中的自动导向车辆、电动汽车和船舶。因此，在提高电能利用的便利性和清洁能源的发展方面，无线传输系统已经引起了各个领域的广泛关注。在无线传输系统中，传输(发射)线圈和接收(接收)线圈之间发生无接触电能传输。然而，如果两个线圈之间的距离(间隙)增加并且它们不再处于它们的最佳位置，则大量的传输功率会损失。为了防止这些情况导致的功率损失和效率降低，有必要根据电池容量控制电气参数，例如发送和接收线圈电流的频率。因此，功率转换和控制器设备的结构变得更加复杂。
图2:现有技术的技术问题以及新技术提出的解决方案。学分:神户大学
图3:新开发的无线电能传输系统中的主电路和控制器示意图。学分:神户大学为了解决上述技术问题，三岛副教授等人开发了一种新颖的控制策略，将谐振频率跟踪和负载阻抗调节应用于发射侧的高频逆变器。谐振频率跟踪通过Tx线圈的电流和电压之间的相位差，以高效的方式自动调整高频逆变器的运行。此外，将δ∑变换(一种用于处理电信号的技术)应用到高频逆变器的脉冲密度调制中，消除了在接收侧对复杂的额外控制器的需要。通过这种方式，研究人员开发了一种新颖、实用且具有成本效益的功率控制方案，使无线功率传输系统能够从发射端以高精度和高效率运行。
图4:与现有技术的比较(实际效率)。学分:神户大学研究人员成功简化了接收端功率转换电路的结构以及功率控制器的逻辑方案。这一发展及其实验验证表明，有可能减少组件的数量，这将有助于实现高度可靠和具有成本效益的无线传输系统。例如，这项技术对于电动汽车、无人机和其他重量轻、体积小的此类车辆尤其有利。此外，研究结果还可以应用于植入式医疗设备(如起搏器)的生物医学无线功率传输。
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