近日,福州大学研究团队在无线充电能传输技术上取得标志性进展,其成果已发表于国际权威期刊《IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics》。该项技术不仅攻克了传统无线充需要精确对准的痛点,更有望为助推电动汽车、无人机以及机器人等商用大功率无线充电场景加速落地。
长期以来,无线充电极度依赖设备与充电座的精准对齐,传统整数阶系统对耦合系数变化、负载波动及谐振频率偏差极为敏感,极易导致充电效率下降甚至中断。虽然引入分数阶概念能有效降低这种敏感度,但现有的分数阶系统却受限于极窄的传输范围和较差的负载适应能力,难以应对商用电池复杂的阻抗变化,这大大限制了其应用前景。
为彻底打通现有痛点,团队创新性地融合了三大核心实现方法。首先,团队巧妙利用直流电源、交直流转换模块、传统电容与控制器构建硬件模块,通过精准控制相位差,等效模拟出阶数大于1且能表现为负阻特性、主动为系统提供能量的分数阶电容。其次,系统引入了串联-串联(SS)与串联-并联(SP)双拓扑切换电路,通过实时监测平滑切换模式,极大拓展了有效工作区间。最后,针对商用电池充电需求,团队设计了优化的恒流(CC)与恒压(CV)自适应输出控制策略。
在应用功率与性能验证上,团队成功搭建了输出规格为24V、2A(即48W应用功率)的实验样机。测试数据表明,该系统史无前例地将实验负载范围大幅拓宽至9欧姆到5000欧姆。在面对线圈错位或频率偏移等复杂工况时,系统输出电压和电流依然保持着极强的鲁棒性,且整体传输效率稳定保持在90%至95%之间。
凭借极强的鲁棒性与超宽的负载适应力,该技术不仅能让智能手机、智能家居等消费电子真正实现无惧偏移的盲充体验,更为未来高功率工况下的电动汽车、无人机以及机器人等商业及工业应用场景的无线补能提供了底层的技术支撑。

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