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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박관수
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수44
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본 논문에서는 20kHz를 공진 주파수로 갖는 자기공진 방식의 무선전력전송 시스템을 설계 및 제작하고, 송?수신 코일 사이의 전송거리와 주파수 및 중간매질이 출력 및 전송효율에 미치는 영향을 회로방정식으로 예측한 후, 유한요소해석(Finite Element Method, FEM) 시뮬레이션을 이용하여 분석하고 실제 전력전송 실험을 통해 결과를 검증하였다.
자기공진 방식은 자기유도 방식에 비해 먼 거리까지 전송이 가능하지만, 오히려 가까운 전송거리에서는 공진주파수가 분할되는 현상이 있으며, 전력을 최대로 전송할 수 있는 거리가 존재하고 그 이상의 전송거리에서는 출력이 급격히 낮아지기 때문에 코일 제작 단계부터 목표 전송거리에 적합하도록 코일을 설계하여야 한다.
또한 자기장을 이용하는 전력전송이기 때문에, 송?수신 코일 사이에 자기장에 영향을 미치는 물체가 위치하면 공진점이 이동하여 출력 및 효율저하의 원인이 되며, 나아가 전체 충전 시스템에 고장을 일으키거나 사용자의 안전이 위협받을 수도 있게 된다. 시뮬레이션과 실제 전력전송 실험의 결과는 투자율을 가진 매질이 공진주파수를 낮아지게 만들며, 도전율을 가진 매질은 공진주파수가 높아지게 하며 와전류로 인한 손실을 발생시킨다는 것을 보여준다.
따라서 공진주파수의 변화 및 출력의 감소는 전송거리의 변화와 중간매질에 의해 발생할 수 있으며, 주파수에 대한 출력 및 효율의 양상을 관측함으로써 원인을 알아낼 수 있다. 전송거리의 변화가 원인인 경우 전송거리 혹은 코일의 형상을 변화시킴으로써 공진점을 찾아갈 수 있고, 중간매질에 의한 영향인 경우 매질의 특성에 따라 회로의 L값 혹은 C값을 변경하거나 입력주파수를 변경시켜 공진점을 찾아감으로써 출력 및 효율 저하를 감소시킬 수 있을 것이다.
자기공진 방식은 자기유도 방식에 비해 먼 거리까지 전송이 가능하지만, 오히려 가까운 전송거리에서는 공진주파수가 분할되는 현상이 있으며, 전력을 최대로 전송할 수 있는 거리가 존재하고 그 이상의 전송거리에서는 출력이 급격히 낮아지기 때문에 코일 제작 단계부터 목표 전송거리에 적합하도록 코일을 설계하여야 한다.
또한 자기장을 이용하는 전력전송이기 때문에, 송?수신 코일 사이에 자기장에 영향을 미치는 물체가 위치하면 공진점이 이동하여 출력 및 효율저하의 원인이 되며, 나아가 전체 충전 시스템에 고장을 일으키거나 사용자의 안전이 위협받을 수도 있게 된다. 시뮬레이션과 실제 전력전송 실험의 결과는 투자율을 가진 매질이 공진주파수를 낮아지게 만들며, 도전율을 가진 매질은 공진주파수가 높아지게 하며 와전류로 인한 손실을 발생시킨다는 것을 보여준다.
따라서 공진주파수의 변화 및 출력의 감소는 전송거리의 변화와 중간매질에 의해 발생할 수 있으며, 주파수에 대한 출력 및 효율의 양상을 관측함으로써 원인을 알아낼 수 있다. 전송거리의 변화가 원인인 경우 전송거리 혹은 코일의 형상을 변화시킴으로써 공진점을 찾아갈 수 있고, 중간매질에 의한 영향인 경우 매질의 특성에 따라 회로의 L값 혹은 C값을 변경하거나 입력주파수를 변경시켜 공진점을 찾아감으로써 출력 및 효율 저하를 감소시킬 수 있을 것이다.
목차
제 1 장 서론 11.1 연구배경 11.2 연구내용 3제 2 장 자기공진식 무선전력전송 42.1 자기결합 방식 무선전력전송 42.1.1 자기결합 방식 무선전력전송의 원리 42.1.2 자기결합 방식의 종류 42.2 자기공진식 무선전력전송 이론 72.2.1 자기공진 방식의 구조 및 특성 72.2.2 자기공진 방식 회로 특성방정식 9제 3 장 전송거리 및 주파수에 따른 영향 분석 123.1 기준모델 123.2 회로방정식으로부터 거리에 의한 영향 예측 163.3 시뮬레이션을 통한 출력 및 효율 비교 193.3.1 전송거리에 따른 시뮬레이션 결과 223.3.2 공진주파수 분할 현상 253.4 실험 결과 28제 4 장 중간매질에 따른 영향 분석 304.1 중간매질의 종류 304.2 도체 및 자성체의 영향 시뮬레이션 324.2.1 투자율을 가진 중간매질의 영향 354.2.2 도전율을 가진 중간매질의 영향 364.2.3 투자율과 도전율을 가진 중간매질의 영향 394.3 실험 결과 41제 5 장 결론 43
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