無線充電新突破：動態頻率調節技術提升效能

無線電力傳輸（WPT）技術讓裝置無需實體或線路連線即可充電，其核心在於諧振電路的設計，能夠最佳化從發射端到接收端的能量傳輸。在並聯補償接收器中，電容器與接收線圈的電感相互平衡，達到諧振狀態，從而降低電路阻抗，提升功率傳輸效率。

然而，這類接收器產生的電磁場可能會干擾其他電子裝置。為控制這種幹擾，系統的操作頻率需要進行調製。但調製過程會導致調製頻率與諧振頻率之間產生不匹配，嚴重影響功率輸出和系統效率。現有的解決方案通常依賴額外的硬體或複雜的電路，導致能源損耗、控制設定繁瑣以及設計體積龐大。

為應對這些挑戰，韓國仁川國立大學的Dukju Ahn教授帶領團隊提出了一種創新的諧振調諧整流器（RTR），專為並聯諧振接收系統設計。這款RTR採用極簡設計，其運作與系統主電流的自然節奏同步。

「我們的RTR不需要額外的電源元件或複雜的反饋電路，使其更適合實際應用，」Ahn教授表示。這項研究已於2024年12月1日發表在《IEEE工業電子學報》上。

RTR透過將控制訊號與系統電流同步，自動調整有效電容以調諧諧振頻率，從而補償內在諧振與調製週期之間的差異。與現有方法不同，它使用簡單的感應線圈來提取相位資訊，且不影響效能，無需發射端與接收端之間的通訊。

在測試一款2.2千瓦的汽車充電原型時，RTR在70毫秒內補償了頻率調製（80—90 kHz），並在對準不良的情況下保持穩定的功率輸出，將效率從3.5%提升至8.1%。其零電壓系統最佳化了控制設定，減少功率損耗，為即時適應和穩定電力傳輸提供了簡單且經濟高效的解決方案。

「諧振頻率的自動調整不僅影響無線充電，還可應用於感應加熱、電漿生成和電力轉換等領域，」Ahn教授解釋道。「憑藉極低的能量損耗、高效率、穩定的吞吐量、極簡設計以及對系統的低影響，RTR能顯著提升無線電力系統的整體效能。」

隨著無線充電技術的普及，這款RTR為解決現有挑戰提供了極具潛力的方案，讓這項技術更貼近日常使用者的需求。