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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박영진
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 과학기술연합대학원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수13
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본 논문에서는 평판형 사각 다중 루프 공진 코일 기반의 무선 전력 전송 시스템 최적화 설계 방법을 제안한다. 공진 코일의 최적화 설계를 위해서 공진 코일의 여러 물리적 치수에 따른 정확한 전기적 파라미터들을 유도하였다. 코일의 자기 인덕턴스 (self-inductance)를 계산하기 위해서, 코일의 단면을 작은 원형 조각으로 분할하였다. 분할된 원형 조각들에 흐르는 전류들 간의 상호 에너지의 합으로써 자기 인덕턴스를 계산하였다. 상호 인덕턴스 (mutual inductance)를 계산하기 위해서, 코일을 무한히 가는 도선 (filament)으로 등가화 하였다. 사각 루프들에 흐르는 전류 간의 상호 에너지의 합으로써 상호 인덕턴스를 계산하였다. 저항은 표피 효과 (skin effect)와 근접 효과 (proximity effect)를 적용하여 계산하였다. 계산된 전기적 파라미터를 바탕으로 공진 코일의 최적화 설계 방법을 제안하였다. 공진 코일의 물리적 치수의 변화에 따른 전기적 파라미터 계산 결과로 부터 최대 전력 전송 효율을 계산하였다. 공진 코일의 물리적 치수에 따른 최대 전력 전송 효율의 관계를 분석하여 공진 코일의 최적 설계 값을 얻을 수 있었다. 제안한 최적화 방법을 사용하여, 동작 주파수 6.78 MHz에서 12 cm × 6 cm 크기의 모바일용 무선 충전 시스템에 적용시켜 설계하였다. 제작된 무선전력전송 시스템은 송·수전 공진 코일 사이의 높이가 4.4 cm 일 때, 충전 영역 (8 cm × 8 cm) 이내에서 85% 이상의 전력 전송 효율을 얻을 수 있었다.
목차
I. 서 론1. 연구 배경2. 연구 동향3. 연구 목표II. 공진형 무선전력전송 시스템의 분석1. 회로 모델링2. K 인버터 변환3. 임피던스 매칭4. 무선전력전송 최대 효율III. 공진 코일의 전기적 파라미터 계산1. 자기 인덕턴스 계산가. 자기 벡터 포텐셜나. 상호 에너지다. 전체 자기 에너지라. 자기 인덕턴스2. 상호 인덕턴스 계산가. 상호 에너지나. 전체 상호 에너지다. 상호 인덕턴스3. 저항 계산가. 표피 효과로 인한 저항나. 근접 효과로 인한 저항IV. 공진 코일 최적화 설계법1. 코일의 물리적 치수와 전력 전송 시스템 효율의 관계2. 공진 코일의 최적화 설계V. 설계 및 제작1. 모바일용 무선 충전 시스템 설계2. 모바일용 무선 충전 시스템 제작가. 공진 코일의 제작과 전기적 파라미터 측정나. 상호 인덕턴스 측정다. 입출력 임피던스 매칭라. 전력 전송 효율 측정VI. 결론참고문헌
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