보조송신코일을 이용한 자기공진형 무선전력전송의 효율 향상 연구 :A Study on the Efficiency Enhancement of Magnetic Resonant Wireless Power Transfer System using Auxiliary Transmitter Coil

김승진

추천

검색

자료유형: 학위논문

저자정보: 김승진 (건국대학교, 건국대학교 대학원)

지도교수: 구현철

발행연도: 2017

저작권: 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수30

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

보조송신코일을 이용한 자기공진형 무선전력전송의 효율 향상 연구

김승진 스마트ICT융합(학과간)학과 2017.01 학위논문

2016

보조 송신 코일을 이용한 무선전력전송 효율 향상 연구

김승진 , 황위 , 강원실 외 1명 대한전자공학회 학술대회 2016.06 학술대회자료

이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
이 논문의 연구 히스토리 확인하기

초록· 키워드

오류제보하기

최근 자기유도방식 및 자기공진방식 기반 무선전력전송 기술이 스마트폰 무선 충전을 시작으로 여러 분야에 본격적으로 적용되기 시작하면서 관련 제품의 가격 하락 및 보급이 확대되고 있다. 자기공명방식은 자기유도방식에 비해 전력 전송 거리가 길다는 장점을 가지고 있어서, 전기자동차 뿐만 아니라 가전기기 및 다양한 웨어러블 기기에서도 활발한 연구가 진행되고 있다. 그러나 송신부와 수신부 간의 거리가 일정거리 이상이 되었을 때, 전력 전송효율은 크게 감소하는 문제가 있다.
본 논문에서는 이러한 문제점을 보완하기 위하여 보조송신 코일을 포함한 자기공명방식 기반 무선전력전송 시스템의 효율을 향상시키기 위한 기법에 대하여 연구하였다. 전력전송 효율을 측정하기 위하여 보조송신 코일을 포함한 85kHz 대역 자기공명 방식의 무선전력전송 시스템을 제작하였다. 주송신 코일과 보조송신 코일에 인가되는 정현파의 신호 크기 및 보조송신 코일에 위치를 다르게 하여 송신부와 수신부의 수직 거리의 변화에 따라 전달되는 전력효율 변화를 측정하였다. 실험을 통한 전력전송 효율 값은 등가회로 기반으로 모의실험을 통해 도출되었던 결과와 유사하였다.
위의 실험과 함께 한 개의 송신 코일을 갖는 자기공명방식 기반 무선전력전송 시스템과 수직 거리별 효율 성능을 비교하였다. 송신 코일과 수신 코일이 매우 근접하였을 때는 일대일 시스템이 높은 효율을 보였지만 임계결합구간 이후부터는 효율이 급격하게 감소하였다. 반면에 보조송신 코일을 포함하는 시스템에서는 수신부가 주송신 코일과 보조송신 코일을 하나의 코일로 보기 때문에 전력 효율의 변화량이 선형적으로 변하도록 유지하였고, 임계영역 구간이 확장되어서 전력전송 효율이 일대일 시스템에 비해 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 보조송신 코일을 포함하는 무선전력전송 시스템 중에서도 수신 코일 영역에 보조송신 코일을 위치하였을 때 가장 높은 효율을 보였다. 송신부와 수신부의 거리가 가까우면 주송신 코일과 보조송신 코일에서 발생되는 자기장이 서로 결합하여 수신 코일로 전력을 전달하게 된다. 거리가 멀어졌을 때 주송신 코일과 수신 코일간의 결합계수가 감소하게 되어 전달되는 전력이 감소하지만, 보조송신 코일은 수신 코일 영역 안에 있어서 두 코일간의 결합계수는 수직 거리에 상관없이 일정하기 때문에 보조송신 코일에서 수신 코일로 전달되는 전력은 감소하지 않고 일정하게 전달하게 된다. 따라서 최적 효율 기법이 적용된 보조송신 코일을 포함하는 무선전력전송 시스템은 송신 코일과 수신 코일 간의 수직 거리가 멀어지더라도 보조송신 코일에서 전력을 공급할 수 있기 때문에 거리의 제약성을 해결할 수 있음을 보여주었다.

Recently, the wireless power transmission technology based on magnetic induction and magnetic resonance has been applied to various fields starting from the wireless charging of the smartphone. The magnetic resonance method has a merit that the power transmission distance is longer than that of the magnetic induction method. However, when the distance between the transmitter and the receiver reaches a certain distance or more, the power transmission efficiency is greatly reduced.
This article studies about the magnetic resonance method which includes the auxiliary transmitter to solve this decreasing efficiency of the power transmission. The variation of the power efficiency delivered according to the vertical distance between the transmitter and receiver was measured by varying the signal amplitude of the sine wave applied to the main transmitter and auxiliary transmitter. Experimental efficiency and maximum efficiency conditions were similar to simulation results based on equivalent circuit analysis.
In addition to the above experiments, we compared the efficiency performance of a wireless power transmission system based on a magnetic resonance method with one transmitter by vertical distance. The one-to-one system showed high efficiency when the transmitter and receiver were very close, but the power efficiency was drastically decreased in the under-coupling section. On the other hand, in the system including the auxiliary transmitter, since the receiver regards the main transmitter and the auxiliary transmitter as one coil, the variation of the power efficiency is linearly changed so that the power efficiency is improved. When the distance is close, the magnetic fields generated by the main transmitter and the auxiliary transmitter are coupled to each other to transmit power to the receiver.
The coupling coefficient between the main transmitter and the receiver decreases and the transmitted power decreases. However, since the auxiliary transmitter is in the receiver region, the coupling coefficient between the two coils is constant irrespective of the vertical distance. Therefore, the power transmitted from the auxiliary transmitter to the receiver is not reduced but transmitted constantly. Therefore, the wireless power transmission system including the auxiliary transmitter with the optimum efficiency technique has shown that the distance constraint can be solved because the auxiliary transmitter can supply power even when the vertical distance between the transmitter and the receiver is long.

#무선전력전송 #웨어러블 #자기공명 #전력전송 효율 #보조송신코일 #결합계수

제1장 서 론 1
제1절 연구기술 배경 1
제2절 연구목적 및 개요 4
제2장 무선전력전송 시스템 개요 5
제1절 무선전력전송 시스템 소개 및 필요성 5
제2절 무선전력전송 방식 7
제3절 무선전력전송 응용기술 개발 현황 10
제4절 자기공명방식 기반 무선전력전송 시스템의 기본적 구성 12
제3장 무선전력전송 시스템 연구 13
제1절 보조송신 코일을 포함한 무선전력전송 시스템 13
제2절 보조송신 코일을 포함한 무선전력전송 모의실험 17
제3절 보조송신 코일을 포함한 무선전력전송 시스템 제작 및 측정 20
1. 무선전력전송 시스템 Setup 20
2. 무선전력전송 시스템 효율 측정 22
제4절 두 종류의 무선전력전송 시스템 성능 비교 26
1. 단일 송·수신 무선전력전송 시스템 26
2. 보조송신 코일을 포함한 무선전력전송 시스템 29
3. 실험 결과 31
4. 요약 34
제4장 결론 및 향후 연구 계획 35
참고문헌 38
국문초록 41

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

목차

최근 본 자료

댓글(0)