信息学院傅旻帆课题组在高频电力电子领域取得重要进展

随着移动终端、机器人及低空经济的快速发展，无线电能传输（WPT）技术正加速迈向高频化、小型化与高功率密度方向。然而，在MHz频段下，器件寄生参数、开关过渡过程及负载波动会显著影响系统软开关与整流性能，成为制约高效率无线供电系统发展的关键瓶颈。围绕上述问题，上海科技大学信息科学与技术学院傅旻帆团队多年来持续开展MHz高频电能变换研究，近期在高频同步整流与宽负载无线电能传输系统方面取得系列突破，在国际期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics发表两项成果。

针对MHz系统中同步整流驱动易受寄生参数影响、相位失配严重的问题，第一项工作提出了一种基于谐振栅极驱动的MHz同步整流方法，可直接从接收端谐振网络提取同步信号，无需额外通信，实现高频条件下的高精度同步整流控制。实验结果显示，该方案在5MHz下峰值效率达到97.5%，并可在宽负载范围内保持稳定高效运行。相关成果以“Megahertz Synchronous Rectifier Based on Resonant Gate Drive”为题发表。信息学院博士研究生高士齐为第一作者，傅旻帆为通讯作者。

图1：基于谐振驱动的高频同步整流技术

在此基础上，第二项工作进一步面向MHz无线电能传输系统整体设计展开，提出一种面向6.78MHz千瓦级无线电能传输系统的负载不敏感设计方法。建立了同时考虑器件寄生参数、开关过渡过程及高次谐波影响的宽频阻抗模型，实现了宽负载范围内零电压开通与稳定输出。实验结果表明，所研制的1kW、6.78MHz原型系统在50–500Ω十倍负载范围内均可稳定保持软开关运行，峰值系统效率达到94.9%，逆变器峰值效率达到98.8%。相关成果以“Load Insensitivity Design for a 6.78 MHz kW-Level Inductive Power Transfer Using Bridge Topology”为题发表。信息学院博士生汪鑫林、杨骏为共同第一作者，傅旻帆为通讯作者。

图2：基于阻抗轨迹设计的高频kW级逆变电路设计

两项工作从“高频同步整流”到“系统级宽负载高效传输”形成了完整技术链条，为下一代MHz高功率密度无线供电系统的发展提供了重要支撑。