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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이정해
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 홍익대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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본 논문에서는 무선전력전송용 자기공명 빔 조향 공진기 구조를 제안하고 설계하였다. 2가지 타입의 빔 조향 공진기를 설계하였는데, 하나는 본 논문의 2장에서 다뤄지는 평면형 빔 조향 배열 공진기이고, 다른 하나는 3장에서 다뤄지는 전 방향 빔 조향 직교 공진기이다.
평면형 빔 조향 배열 공진기는 1x4의 배열 공진기 구조에서 각 공진기의 커패시턴스를 조절함으로써 공진기에 유도되어 흐르는 전류의 위상과 크기를 조절함으로써 빔 조향을 실현하였다. 배열 공진기와 수신 공진기의 거리가 50cm 떨어져 있을 때 6.78MHz의 공진 주파수에서 수신기의 위치에 따라 빔 조향을 한 결과 55.0~59.7%의 효율을 얻었다. 또한 2개의 수신기가 위치하였을 때 빔 조향하는 방향에 따라서 선택적인 전력 전송이 가능하였다. 각 공진기의 커패시턴스의 설계는 GA를 수행하여 최대 효율을 위한 최적 설계값을 구하였다.
전 방향 빔 조향 직교 공진기는 2개의 루프를 수직으로 교차하여 이들의 연결 관계를 스위치로 제어하는 방식이다. 스위치의 연결 방식에 따라 루프에 흐르는 전류의 방향이 결정되고, 그에 따라 빔 조향의 방향이 결정된다. 수직으로 교차한 공진기의 전류와 자기장의 벡터 합의 원리를 이용하여 대각선 방향으로의 빔 조향을 실현하였다. 4개의 스위치 모드를 통해서 총 8개 방향으로 빔 조향이 가능하다. 적합한 스위치 모드를 사용하여 전 방향에 대한 전송 효율을 구하면 시뮬레이션과 측정 결과가 각각 56.3~60.0%(편차 3.7%), 45.4~52.0%(편차 6.6%)으로 비교적 전 방향에 대해 균일한 전송 효율을 얻을 수 있다.
평면형 빔 조향 배열 공진기는 1x4의 배열 공진기 구조에서 각 공진기의 커패시턴스를 조절함으로써 공진기에 유도되어 흐르는 전류의 위상과 크기를 조절함으로써 빔 조향을 실현하였다. 배열 공진기와 수신 공진기의 거리가 50cm 떨어져 있을 때 6.78MHz의 공진 주파수에서 수신기의 위치에 따라 빔 조향을 한 결과 55.0~59.7%의 효율을 얻었다. 또한 2개의 수신기가 위치하였을 때 빔 조향하는 방향에 따라서 선택적인 전력 전송이 가능하였다. 각 공진기의 커패시턴스의 설계는 GA를 수행하여 최대 효율을 위한 최적 설계값을 구하였다.
전 방향 빔 조향 직교 공진기는 2개의 루프를 수직으로 교차하여 이들의 연결 관계를 스위치로 제어하는 방식이다. 스위치의 연결 방식에 따라 루프에 흐르는 전류의 방향이 결정되고, 그에 따라 빔 조향의 방향이 결정된다. 수직으로 교차한 공진기의 전류와 자기장의 벡터 합의 원리를 이용하여 대각선 방향으로의 빔 조향을 실현하였다. 4개의 스위치 모드를 통해서 총 8개 방향으로 빔 조향이 가능하다. 적합한 스위치 모드를 사용하여 전 방향에 대한 전송 효율을 구하면 시뮬레이션과 측정 결과가 각각 56.3~60.0%(편차 3.7%), 45.4~52.0%(편차 6.6%)으로 비교적 전 방향에 대해 균일한 전송 효율을 얻을 수 있다.
목차
제 1 장 서론 1제 2 장 평면형 빔 조향 배열 공진기 32.1 서론 32.2 평면형 빔 조향 배열 공진기의 구조와 등가회로 42.2.1 평면형 빔 조향 배열 공진기의 구조 42.2.2 배열 공진기의 등가회로와 효율식 42.3 평면형 빔 조향 배열 공진기의 최적 설계 92.3.1 수식적인 설계 92.3.2 Genetic algorithm(GA)를 이용한 설계 102.3.3 임피던스 매칭 조건을 만족하는 설계 112.4 시뮬레이션과 측정 결과 132.4.1 다수의 수신기가 존재할 때 132.4.2 특정 방향으로 빔 조향될 때 수신기의 위치에 따른 효율 172.4.3 기존 방식과 효율 비교 182.5 결론 19제 3 장 전 방향 빔 조향 직교 공진기 213.1 서론 213.2 스위치 모드와 구동 원리 223.3 구조 및 시뮬레이션 결과 253.3.1 전 방향 빔 조향 직교 공진기의 구조 253.3.2 시뮬레이션 결과 253.4 제작 및 측정 293.4.1 제작한 공진기 293.4.2 측정 결과 303.5 결론 31제 4 장 결론 32부록 A 무선전력전송용 비대칭 중계 공진기에서의 고효율을 얻기 위한 최적 설계 34A.1 서론 34A.2 비대칭 중계 공진기의 구조 및 등가회로 35A.3 비대칭 중계 공진기의 최적 설계 36A.4 결과와 분석 36A.5 결론 43참고문헌 44ABSTRACT 46
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