近期，上海科技大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院智慧電氣科學(xué)中心（CiPES）傅旻帆課題組在無(wú)線(xiàn)充電電磁兼容領(lǐng)域取得研究進(jìn)展，2項(xiàng)成果在電力電子領(lǐng)域國(guó)際期刊IEEE Transactions on Power Electronics上發(fā)表。

感應(yīng)式電能傳輸（Inductive Power Transfer, IPT）采用類(lèi)天線(xiàn)的感應(yīng)耦合器進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電，會(huì)對(duì)周邊物體產(chǎn)生輻射型電磁干擾（Electromagnetic Interference, EMI）。從輻射EMI的角度出發(fā)，IPT系統(tǒng)是一類(lèi)全新的被研究對(duì)象，其耦合器的非封閉設(shè)計(jì)與天線(xiàn)效應(yīng)將對(duì)外界產(chǎn)生強(qiáng)輻射干擾，終端的高自由度擺放與位移將進(jìn)一步擴(kuò)大耦合器EMI的影響范圍。傅旻帆課題組致力于研究耦合器所致的輻射型EMI，探索其產(chǎn)生機(jī)理，并提出了兩種抑制方法。

圖1 無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)中的高頻輻射電磁干擾

感應(yīng)式無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)中高頻輻射電磁干擾的評(píng)估與抑制

研究人員著重分析了耦合器所致的電磁干擾成因，并設(shè)計(jì)了低輻射逆變用以抑制輻射場(chǎng)強(qiáng)。研究深入評(píng)估了電容、電感及耦合器的寬頻特征對(duì)線(xiàn)圈輻射的影響，通過(guò)定義了多種情境，解耦分析線(xiàn)圈寬頻諧波的成因，最終獲取輻射型EMI的主導(dǎo)性因素?；谳椛錂C(jī)理，該項(xiàng)研究對(duì)DE類(lèi)逆變器進(jìn)行了優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)寬頻范圍內(nèi)EMI的抑制。實(shí)驗(yàn)裝置采用了1 MHz的IPT系統(tǒng)，結(jié)合高頻電壓、電流和磁場(chǎng)的檢測(cè)手段，驗(yàn)證了仿真分析。優(yōu)化后的Class DE逆變器在超過(guò)30 MHz的頻段內(nèi)對(duì)線(xiàn)圈電流和場(chǎng)強(qiáng)實(shí)現(xiàn)了最大約20 dB的衰減效果。

圖2 基于DE類(lèi)逆變的EMI抑制方法

該成果以“Evaluation and Suppression of High Frequency Radiated EMI in Inductive Power Transfer System”為題在線(xiàn)發(fā)表。信息學(xué)院2022級(jí)博士研究生李鶴遠(yuǎn)為第一作者，傅旻帆教授為通訊作者。上?？萍即髮W(xué)為第一完成單位。

論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10499841

基于E類(lèi)逆變器擴(kuò)頻技術(shù)的EMI抑制方法

基于電磁干擾（EMI）機(jī)理的分析，研究人員在E類(lèi)逆變器中引入了擴(kuò)頻技術(shù)，進(jìn)一步削弱了耦合器的輻射EMI問(wèn)題。傳統(tǒng)的E類(lèi)逆變器通常針對(duì)單一頻率進(jìn)行優(yōu)化，而引入擴(kuò)頻技術(shù)可能導(dǎo)致硬開(kāi)關(guān)問(wèn)題。研究重點(diǎn)分析了效率、電壓應(yīng)力、輸出紋波和EMI抑制等多目標(biāo)之間的相互制約關(guān)系，通過(guò)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)的IPT系統(tǒng)在0.95 MHz至1.05 MHz的頻率調(diào)制范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了零電壓開(kāi)關(guān)，同時(shí)保持了87%的效率。相比傳統(tǒng)1 MHz固定頻率的E類(lèi)逆變?cè)O(shè)計(jì)，該方法實(shí)現(xiàn)了13 dB的EMI抑制效果，大幅提升了電磁兼容性能。

圖3 基于擴(kuò)頻技術(shù)的EMI抑制方法

該成果以“EMI Suppression in Inductive Power Transfer Systems Using Class E Inverters”為題在線(xiàn)發(fā)表。信息學(xué)院2022級(jí)博士研究生李鶴遠(yuǎn)為第一作者，傅旻帆教授為通訊作者。上?？萍即髮W(xué)為第一完成單位。

論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10670417