项目概述

高效高质无线充电是推进电动汽车发展的关键，磁耦合无线电能传输(WPT)方式适用于电动汽车等中等距离大功率无线充电场合，但受现有传输机理局限性的制约，无法从根本上解决系统传输距离、效率、功率和能量传输频带之间的矛盾。成果揭示了高频非线性阻抗调控机理，发明了基于高阶网络拓扑智能优/压缩/重构的WPT鲁棒性调控方法，实现负载无关高效鲁棒传输；揭示高频复阻抗的分数阶调控机理，发展了基于分数阶理论的WPT鲁棒性调控方法，破解了功率与效率在高空间、全平面等效负载阻抗自由度下的鲁棒性传输的矛盾。引领了国际无线电能传输技术的发展，成果共发表SCI中科院一区论文12篇，三区论文4篇，授权发明专利10项。

项目创新性

本成果围绕非线性技术应用展开创新：一是提出无电源分数阶电容（P-FOC），具备可调阻抗特性，可替代传统VI与SCC方案，简化控制策略；二是基于P-FOC实现自适应ZPA输入、扩展软开关区域与抗偏移控制，显著提升系统效率与鲁棒性；三是构建融合公式推导与小样本智能预测的参数估计方法，提升精度并降低通信依赖；四是创新整流结构与PT对称多线圈系统，扩展耦合范围并优化能量传输路径；五是提出结合同步调制与次级可变电感的控制方案，实现稳态输出调节；六是引入基于非线性电容的多相LLC电流均衡控制，在固定频率下有效补偿谐振参数差异，具备拓扑简洁、控制简单、效率高等优点，并实现ZCS与快速热插拔，验证其实用性与动态响应性能。

市场前景

随着电动汽车、消费电子、医疗设备等行业的发展，对无线电能传输技术的需求不断增加。非线性无线电能传输技术可以为这些领域提供更高效、稳定、更灵活的能源解决方案。根据市场研究，全球无线电力传输市场规模在2023年已经达到521.2亿美元，并预计到2031年将增长至2524.4亿美元，复合年增长率为21.80%。这表明市场对于无线电能传输技术的需求正在快速增长。

关键风险

本成果在工程应用中面临以下关键风险：一是P-FOC器件在高功率谐振网络中承受高电压与电流应力，存在可靠性隐患；二是当前自适应阶数范围有限，难以满足复杂工况需求。

项目产品

知识产权情况

[1]国家发明 一种用于无线电能传输接收端的有源E类整流器 ZL2020107280441 2022-03-15

[2]国家发明 一种基于改进型SS补偿网络的恒压恒流无线充电系统 ZL2020106510840 2022-02-18

[3]国家发明 一种补偿网络自适应的恒压恒流无线充电系统 ZL2021112277693 2024-02-28

[4]国家发明 一种基于阻抗压缩的无线电能接收装置 ZL2022101764765 2024-07-23

[5]国家发明 一种基于三线圈的恒压恒流式无线电能传输装置 ZL2022100559015 2024-07-23

[6]国家发明 一种基于分数阶电容的半主动整流式无线电能传输装置 ZL2022105466619 2024-07-23

[7]国家发明 一种基于自治自适应分数阶自洽电路的半主动整流电能传输装置 ZL2022105466623 2024-07-23

[8]国家发明 一种基于三次谐波注入的分数阶恒流输出无线电能传输装置 ZL2021110040039 2024-08-16    

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张慧娟13950175876   

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