感应式无线电能传输技术（IPT）可使电能在互相之间存在电气隔离的两个系统中进行传输。由于其无需任何电气连接，具有安全方便的特点，因此在一些场合，例如电子产品的无线充电、电动汽车无线充电、轨道交通等得到了广泛的应用。

感应式无线电能传输系统包括高频逆变环节、谐振环节、高频整流环节。高频逆变环节将直流逆变为高频交流，施加在谐振环节的输入端。谐振环节包括一次侧补偿网络、耦合机构（线圈）和二次侧补偿网络，负责电能的无线传输。高频整流环节将谐振环节输出端的交流电整流为直流电。

传统感应式无线电能传输系统的二次侧的高频整流环节往往采用二极管不控整流桥，而传输功率、充电过程的调控采用后级级联的DC-DC变换器实现。由于这种变换方式需要两级变换，因此其损耗较大、系统结构复杂。

为了降低变换器的级数以降低系统损耗和复杂程度，可以将二次侧的二极管不控整流桥用可控有源整流桥代替，与中间谐振环节和一次侧的高频逆变环节共同构成一种中间环节为谐振网络的双有源全桥结构的变换器拓扑。通过对二次侧可控整流桥的控制，可实现传输功率的调节，从而省去为实现功率调节所需的额外级联的DC-DC变换环节，使整个系统的结构较为简单。此外，二次侧采用有源可控整流桥，还使电能的双向流动成为可能；通过对双侧的逆变桥和整流桥的控制，还可实现传输效率的优化。

为提升全功率范围下无线电能传输系统的效率，电气与电子工程学院电力电子与能量管理教育部重点实验室（华中科技大学）的贾舒然、段善旭等学者，提出了一种双侧多周期不对称电压激励方法。

图1 实验平台

该方法在一、二次侧采用一种具有多个周期的不对称激励电压波形，当系统需要降功率运行时，根据功率大小对构成多周期激励电压波形的各个半周期脉宽依次进行缩减。同时，通过调节二次侧激励电压波形相对于电流波形之间的位置关系，实现宽功率范围内的开关器件零电压开通。通过各个半周期脉宽随功率降低依次缩减的变化模式，使激励电压相位差随功率的逐渐降低而出现多次回归至峰值的非单调变化特性，平抑了宽功率范围内激励电压相位差的波动幅度而将其维持于较高值，进而实现宽功率范围内的效率提升。

实验结果表明，该方法在宽功率范围内的效率不低于传统方法的效率，在大部分功率点的效率高于传统方法的效率。该多周期不对称电压激励方法无需任何额外硬件电路，可在宽功率范围内实现效率提升，成本低、实用性强，具有较好的应用前景。

本工作成果发表在2023年第17期《电工技术学报》，论文标题为“实现效率优化的无线电能传输系统双侧多周期不对称电压激励方法”。本课题得到国家自然科学基金的支持。