自1831年英国物理学家迈克尔·法拉第发现电磁感应（Electromagnetic induction）现象以来，磁电式机电能量转换技术被广泛应用于各类发电或驱动装置中。近年来随着泛在物联网技术的发展，小型机电换能器收集环境动能，以在本地实现物联网节点能量的自给自足成为研究重点，这其中的关键挑战就是如何在较小的体积内，通过机械或电路方案提升功率密度。近期，上海科技大学信息学院智慧电气科学中心（CiPES）梁俊睿团队基于同步开关原理，提出了一系列针对磁电式小型动能收集器的新型俘能电路以及针对较大功率永磁电机的能量再生型制动电路，在不同应用中分别提升俘能或制动性能。
自供能、自传感同步开关俘能电路
针对磁电式小型动能收集器，团队提出了一种被称为“自供能同步开关能量提取”（简称SP-SSEE）的接口电路：无需额外的辅助电源供电，仅依靠磁电俘能器自身产生的电能与运动信息即可完成同步开关电路的自启动、采样同步、开关控制等一系列操作。理论与实验结果均证明，在相同的机械激励情况下，相较于作为参考标准的二极管整流桥能量收集电路，SP-SSEE电路能将俘能功率提升近一倍。这是自同步开关技术被应用于磁电式小型动能收集器以来，首款完整实现自供能、自传感的磁电式俘能电路。相关研究成果以“A self-powered synchronous switch energy extraction circuit for electromagnetic energy harvesting enhancement”为题，在电力电子领域学术期刊IEEE Transactions on Power Electronics上在线发表。
上海科技大学为该研究工作的唯一完成单位，信息学院2020级硕士研究生谢志武为论文的第一作者，梁俊睿教授为通讯作者，参与此项工作的还有课题组2018级博士研究生滕雳和智慧电气科学中心的王浩宇教授、刘宇教授、傅旻帆教授。
文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10115017
针对永磁电机的能量再生型制动电路
永磁电机应用广泛，是新能源电动汽车动力系统的核心组件。如何提高永磁电机驱动系统的机电转换效能对储存电能的高效经济利用尤为重要。使用能量再生型制动的方式，可在电动车制动过程中将机械动能转换为有用的电能，提升能量利用的经济性，延长电动车的续航里程。团队将同步开关原理应用于永磁电机的再生制动当中，提出了针对永磁电机的同步开关再生制动电路。相较于基于脉宽调制（PWM）开关型逆变桥的经典电路，该新型同步开关电路在制动过程中实现对储能单元（负载）与感应电动势（电源）的解耦，从而减小了变化的储能电压对永磁电机再生制动功率的影响，大大提升电机制动功率，亦提升了能量回馈的效率。相关成果以“Synchronous switch energy extraction circuit for motor regenerative braking enhancement”为题，被IEEE电路与系统学会会议2023 International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS 2023)录用作口头报告，并获推荐至该领域国际学术期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs的ISCAS 2023专刊上发表。
上海科技大学为研究工作的唯一完成单位，信息学院2020级硕士研究生谢志武、2018级博士研究生滕雳为论文的共同第一作者，梁俊睿教授为通讯作者，参与此项工作的还有课题组2021级硕士研究生尹煜。
文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10064338
沪公网安备 31011502006855号