基于描述函数法的宇称时间对称无线电能传输系统稳定性研究

杨晶菁; 冉蜀闽; 疏许健; 江彦伟

doi:10.13334/j.0258-8013.pcsee.242769

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基于描述函数法的宇称时间对称无线电能传输系统稳定性研究

电力电子 | 更新时间：2026-09-28

- 基于描述函数法的宇称时间对称无线电能传输系统稳定性研究
- Stability Analysis of Parity-time Symmetric Wireless Power Transfer System Based on Describing Function Method
- 中国电机工程学报 2026年46卷第13期页码：5574-5585
- 作者机构：
  
  福州大学电气工程与自动化学院,福建省,福州市,350108
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(52207193);国家自然科学基金项目(62201153);福建省自然科学基金项目(2023J01264)
- DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.242769
  中图分类号：
- 纸质出版：2026
- 稿件说明：
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杨晶菁, 冉蜀闽, 疏许健, 等. 基于描述函数法的宇称时间对称无线电能传输系统稳定性研究[J]. 中国电机工程学报, 2026,46(13):5574-5585.

YANG Jingjing, RAN Shumin, SHU Xujian, et al. Stability Analysis of Parity-time Symmetric Wireless Power Transfer System Based on Describing Function Method[J]. 2026, 46(13): 5574-5585.
杨晶菁, 冉蜀闽, 疏许健, 等. 基于描述函数法的宇称时间对称无线电能传输系统稳定性研究[J]. 中国电机工程学报, 2026,46(13):5574-5585. DOI： 10.13334/j.0258-8013.pcsee.242769.

YANG Jingjing, RAN Shumin, SHU Xujian, et al. Stability Analysis of Parity-time Symmetric Wireless Power Transfer System Based on Describing Function Method[J]. 2026, 46(13): 5574-5585. DOI： 10.13334/j.0258-8013.pcsee.242769.

摘要

宇称时间对称无线电能传输(parity-time symmetric wireless power transfer，PT-WPT)系统能够克服耦合条件变化的影响，在一定传输距离内保持恒定的输出功率和传输效率。该系统是高阶、时变且非线性的。目前，其稳定性分析方法存在计算复杂和通用性弱的不足。该文提出基于描述函数法的PT-WPT系统稳定性分析方法，探明系统的稳定性规律，揭示其选频和跳频的机理，提出通过控制逆变器输出电压占空比抑制跳频的选频策略。最后，搭建串联-串联型PT-WPT样机验证了所提稳定性分析方法、选频及跳频机理、跳频抑制策略的正确性和有效性。

Abstract

The parity-time symmetry wireless power transfer (PT-WPT) system can maintain constant output power and transmission efficiency within a certain transmission distance against the impact of variations in coupling conditions. PT-WPT systems are high-order

time-varying

and nonlinear. Currently

methods for analyzing their stability suffer from computational complexity and lack of generality. This paper proposes a method based on the Describing Function Method for analyzing the stability of PT-WPT systems

revealing their stability characteristics. The paper also uncovers the mechanisms behind frequency selection and frequency hopping

and introduces a frequency selection strategy that suppresses frequency hopping by controlling the duty cycle of the inverter’s output voltage. Finally

a Series-Series PT-WPT system was established to validate the correctness and effectiveness of the proposed stability analysis method

frequency selection

frequency hopping mechanism

and frequency hopping suppression strategy.

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