通過基于機器學習的設計方法來設計LI-WPT系統
（中國AI網 2025年08月11日）利用電磁場傳輸電能的無線電能傳輸（WPT）對VR/AR設備的應用具有革命性意義，能幫助解決當前設備的核心痛點，并開啟全新的交互可能性。
在無線電能傳輸領域，線路阻抗無關運行（LI-independent Operation）主要是指，無論接收端負載阻抗如何變化，系統依然能維持穩定的能量傳輸效率或輸出功率。這是實現高效、可靠無線供電的關鍵技術特性，尤其在動態負載場景至關重要，如VR/AR設備。
然而，實現線路阻抗無關運行需要非常精確的電路元件值，并且通常使用復雜的解析方程計算。相關方程一般基于理想化的假設，并不能反映現實世界的復雜性。
為了克服限制并提高電能傳輸效率，日本千葉大學團隊提出了一種基于機器學習的設計方法來設計LI-WPT系統。
研究人員使用微分方程描述WPT電路，以捕獲系統內電壓和電流隨時間的變化情況，并考慮到實際組件的特性。然后通過數值方法一步一步地求解方程，直到系統達到穩態條件。
評估函數根據輸出電壓穩定性、供電效率和總諧波失真等關鍵目標來評估系統的性能。然后，genetic算法更新系統參數以提高評估分數，并重復過程，直到實現所需的線路阻抗無關運行。
團隊解釋道：“我們為LI-WPT系統建立了一種新穎的設計程序，可以在不控制負載變化的情況下實現恒定的輸出電壓。我們認為線路阻抗無關是WPT系統普及實現的關鍵技術。另外，這是電力電子研究領域基于機器學習的完全數值設計的第一次成功。”
為了測試所提出方法，他們將其應用于ef類WPT系統。傳統的ef類逆變器只能在其額定工作點保持ZVS。如果負載發生變化，ZVS就會丟失，效率下降。相比之下，團隊設計的LI版本即便在負載變化時都能保持ZVS和輸出電壓穩定。
在常規系統中，當負載發生變化時，輸出電壓的波動幅度可達18%。相比之下，采用完全數值方法設計的系統將這一變化保持在5%以下，表現出更大的穩定性。詳細的功率損耗分析顯示，由于系統能夠保持輸出電流穩定，傳輸線圈在不同負載條件下消耗的功率幾乎相同。在額定工作點，LI類ef WPT系統在6.78 MHz時的功率輸出效率為86.7%，輸出功率超過23 W。
對于AR/VR，WPT的真正實現有望徹底解放用戶，減輕頭顯重量，并解決續航焦慮，例如直接由桌面、墻壁等位置的發射器供電，無需設備內置大電池。
相關論文：ML-Based Fully-Numerical Design Method for Load-Independent Class-EF WPT Systems
https://ieeexplore.ieee.org/document/11039500
線路阻抗無關運行則是WPT走向實用化的核心能力，它解決了負載動態變化導致的能效崩潰問題。對VR/AR設備而言，這將意味著無感續航（設備功耗波動時供電不中斷）， 輕量化（省去冗余電池和穩壓電路），以及多設備協同（頭顯和控制器等一“站”供電）。
