信息學院傅旻帆課題組在電力電子建模領域取得兩項重要成果

發布時間2024-07-16文章來源 信息科學與技術學院作者責任編輯劉玥

近期，上?？萍即髮W信息科學與技術學院智慧電氣科學中心（CiPES）傅旻帆課題組在電力電子領域國際期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics發表了2項科研成果，從理論上展現了無線電能傳輸（IPT）系統建模與經典電力電子諧振變化器建模的異同性，推動了成熟控制方法在IPT系統中的應用。


兩級無線充電系統的穩定性分析與控制器設計

為提高感應式IPT系統的設計與控制自由度，可在IPT系統的后端加入電力電子變換器，形成兩級IPT系統。然而，這種兩級系統在某些情況下可能會出現動態性能較差甚至不穩定的現象。為了解決這個問題，傅旻帆課題組從系統的小信號模型出發，利用IPT系統阻抗模型分析了兩級系統之間的耦合。通過建立整個系統的小信號模型和傳遞函數，研究人員系統地討論了母線電容的影響，以及母線電容與系統控制帶寬之間的平衡關系。最終提出了具有不同響應速度的控制器設計策略，并進行了閉環實驗驗證。

 

圖一：系統小信號模型及參數分析


圖二：不同應用需求的控制策略及動態響應特性


信息學院2021級博士研究生鄭廣策為第一作者。合作作者包括課題組碩士研究生李天琦、博士研究生汪鑫林。

論文標題：Stability and Controller Design of a Two-Stage IPT System

論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10574863


IPT系統的線性大信號模型

大信號模型可以用于分析和預測系統在面臨大擾動時的響應，但現有的大信號模型存在著復雜、非線性、缺乏物理意義等不足，難以真正應用。傅旻帆課題組深入研究了IPT系統中逆變器、諧振腔和整流器模型，通過逆變器和諧振腔固有的線性特征以及分段線性化方法，分別推導出了逆變器、諧振腔和整流器的線性大信號模型。在此基礎上，提出了IPT系統的線性大信號模型，并開展了時域實驗驗證。

圖二：線性大信號模型及時域擾動驗證

信息學院2021級碩士研究生祁超群為第一作者。合作作者包括課題組博士研究生鄭廣策。

論文標題：A Linear Large-Signal Model for Inductive Power Transfer System

論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10509660/

 

以上成果全部在上科大完成，傅旻帆教授為通訊作者，上科大為第一完成單位。