간헐적인 에너지 수확 기법을 이용한 전자기 에너지 하베스팅 시스템 손실 모델링 및 성능 해석 :

정가준

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자료유형: 학위논문

저자정보: 정가준 (충남대학교, 忠南大學校大學院)

지도교수: 차한주

발행연도: 2018

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2018

간헐적인 에너지 수확 기법을 이용한 전자기 에너지 하베스팅 시스템 손실 모델링 및 성능 해석

정가준 전기공학과 2018.01 학위논문

2017

전자기 에너지 하베스트용 전력변환기 손실 모델링

정가준 , 배형진 , 안현성 외 1명 전력전자학회 학술대회 논문집 2017.07 학술대회자료

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In this paper, a power conversion system including loss factors for an energy harvester of electromagnetic generator for a tire application is modeled, and the energy harvesting system is verified by comparing and analyzing simulation and experimental results. In this power conversion system, a novel intermittent energy capturing method is proposed so as to charge the battery with minimal losses, which can be occurred in the power conversion. The power conversion system consists of a full-bridge rectifier, a boost converter and a lithium-ion battery, and is designed to weigh less than 3g with a size of 25mm * 14mm due to a restricted installation inside a tire.
The proposed loss model is simulated by current control under similar input and output conditions of experiment. The error is less than 5% when compared with data sheet of element and the efficiency of the power conversion system is 78.1% at the tire speed of 40km/h. In addition, system performance is analyzed to find the optimal parameters through simulation and experiment since power of the energy harvester is very small. The average power of the energy harvesting system under the optimal parameters through the tire experiment is 5.65mW at 60km/h, which is increased by 3.12 times.

1.서론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구목적 2
1.3 논문개요 4
2.에너지 하베스팅 시스템 5
2.1 에너지 하베스팅의 개념 5
2.1.1 전자기 에너지 하베스팅 방식 6
2.1.2 압전 에너지 하베스팅 방식 9
2.1.3 정전기 에너지 하베스팅 방식 12
2.1.4 에너지 하베스팅의 응용 12
2.2 전자기 에너지 하베스터 모델링 15
3.에너지 하베스트용 전력변환 시스템 17
3.1 전력변환 시스템 구조 17
3.1.1 간헐적인 에너지 수확 기법 18
3.1.2 전력변환 시스템 성능에 영향을 미치는 파라미터 19
3.2 전력변환 시스템 손실 모델 21
3.2.1 전력변환 시스템의 손실요소 및 모델링 22
3.2.2 효율 및 전력 손실 분석 23
4.회로설계 및 시뮬레이션 결과 25
4.1 전력변환 시스템의 설계 및 제작 25
4.1.1 전력변환 시스템의 회로설계 26
4.1.2 소형화된 보드 설계 28
4.2 전력변환 시스템의 손실 모델 시뮬레이션 29
4.3 기계부 및 전기부의 통합 시뮬레이션 32
5.타이어 회전 실험 결과 37
5.1 실험장비 구성 37
5.2 손실 모델 검증을 위한 타이어 회전 실험 38
5.2.1 타이어 속도가 40km/h의 실험 결과 38
5.2.2 손실 모델 검증 및 효율 분석 41
5.3 시스템 성능 향상을 위한 타이어 회전 실험 43
5.3.1 에너지 저장을 위한 최적 입력 커패시터 선정 43
5.3.2 최적 컨버터 동작 전압 레벨 선정 47
5.3.3 최적 파라미터 실험 결과 및 적용 전후 성능 비교 56
6.결론 57

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