无轨胶轮车无线充电接收侧高效同步整流设计
最佳展示奖
资助企业:
上海奕勤智能科技发展
资助年份: 2026
企业导师: 殷再兵
指导教师: 朱翀
项目成员: 陈文科 刘雨函
项目简介
项目概述
本项目面向矿用无轨胶轮车无线充电系统接收端的高功率同步整流需求,开展了基于PCB罗氏线圈的高频电流检测与信号调理研究。项目通过对副边谐振电流进行精准捕获和信号处理,实现对MOSFET同步整流的零电压/零电流开关控制,显著降低整流导通损耗。研究内容覆盖电磁场理论分析、PCB罗氏线圈结构设计、寄生参数提取、积分器参数优化、滞回比较器设计以及DSP前馈补偿策略等环节,形成完整的高频电流检测链路。项目还包括实验验证环节,结合离线及在机台架实验,系统在不同功率等级与强电磁干扰条件下仍能保证信号准确和稳定输出,为矿用无线充电技术提供可靠支撑。
项目目标
1. 设计并制备PCB罗氏线圈,实现高频大电流非接触检测,保证副边谐振电流的过零精度和波形完整性。
2. 构建高保真信号调理链路,包括ADA4610反相积分器和LM311滞回比较器,实现微分信号正弦还原及稳定同步方波输出。
3. 完成离线标准信号及在机台架实验验证,确保系统在强EMI、高dv/dt和不同功率工况下具备稳健的时序跟随能力。
4. 提出软硬件协同的DSP前馈补偿策略,消除固定硬件延时,使系统输出纳秒级同步过零信号,提高整机同步整流精度与效率。
5. 提供可扩展性设计,使技术方案可应用于其他大功率无线充电场景,如电动矿车、工业电动车及新能源汽车无线充电系统。
项目成果
1. 成功设计并制造PCB罗氏线圈样机,精确提取寄生参数并完成有限元验证,确保结构优化与频率响应满足高频带宽要求。
2. 构建完整信号调理链路,实现微分电压的正弦还原与滞回整形方波输出,保证过零同步的稳定性和高信噪比,为后续MOSFET同步整流提供可靠输入。
3. 完成离线及在机升压实验验证,系统在50 V至300 V母线电压及强EMI环境下保持高保真波形与过零同步,量化分析显示整流导通损耗降低40%以上。
4. 提出硬件保波形、软件补相位的DSP前馈补偿策略,成功消除固定硬件延时对同步整流的影响,实现零硬件成本下的高精度时序控制。
5. 技术成果具有可推广性,可应用于矿用WPT系统和新能源汽车无线充电领域,显著提高整流效率、安全性和系统可工程化水平。





