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자기공진방식 무선전력전송 등가회로 추출 및 특성 분석
Performance Analysis and Equivalent Circuit Extraction for Magnetic Resonance Type Wireless Power Transfer 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.21 no.4 = no.85, 2017년, pp.371 - 376  

박대길 (인천대학교 전자공학과) ,  김영현 (인천대학교 전자공학과) ,  구경헌 (인천대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 6.78 MHz 에서 공진하는 대형 코일을 이용한 자기공진방식 무선전력전송 시나리오를 제시하고 3차원 전자계 시뮬레이션, 자기공진방식 무선전력전송 등가회로를 통한 특성을 비교하였다. 본 논문에서 제시한 자기공진방식의 무선전력전송 등가회로는 기존 등가회로에 추가적으로 코일 간에 발생하는 기생 커패시턴스를 고려하였다. 이를 바탕으로 제작한 자기공진방식 무선전력전송 코일을 측정하고 시뮬레이션 예측과 비교하였다. 비교 결과 전송 특성 및 공진 주파수 천이 정도를 예측할 수 있었다. 제시한 자기공진방식 무선전력전송 등가회로 특성과 측정치의 오차는 ${\Delta}{\mid}S11{\mid}$이 최대 1.31 dB, ${\Delta}{\mid}S21{\mid}$이 최대 1.36 dB로 유사하게 예측하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a magnetic resonant WPT(wireless power transfer) scenario using a large coil resonating at 6.78 MHz, and compare the characteristics through a three-dimensional electromagnetic field simulation and a magnetic resonant WPT equivalent circuit. The magnetic resonant WPT equiva...

주제어

#Wireless power transfer   #Magnetic resonance   #Helical coil   #Parameter extract  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 6.78 MHz에서 공진하는 대형 코일 제작을 가정하여, 거리 1 m의 전력 전송 거리에서 송수신 코일을 등가 회로로 변환하고 빠른 특성 확인을 위한 연구를 진행하였다. 3차원 전자계 시뮬레이션과 계산을 통해 송수신 코일의 파라미터를 얻고 등가 회로를 구성하였다.

가설 설정

  • 그림 8과 표 1은 일반적인 자기공진방식 무선전력전송 등가회로에 필요한 파라미터 추출을 위한 시뮬레이션과 추출한 값을 나타낸다. 3차원 전자계 시뮬레이션의 해석 주파수는 목표로 하는 공진주파수 6.78 MHz로 무한 방사 공간을 가정하고 해석을 진행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
무선전력전송 기술 발전으로 인한 기대효과는? 이러한 문제로 휴대용 기기의 장시간 동작을 가능하게 하는 기술의 필요성으로 무선전력전송에 대한 연구 개발이 더욱 활발해지고 있다. 무선전력전송 기술이 발전되면 자동으로 주위 환경과 상관없이 휴대용 기기 배터리의 잔여량에 따라 수시로 충전이 가능해지고, 배터리 사용 시간 제한에 따른 여러 문제를 해결할 수 있을 것으로 예상하고 있다.
무선전력전송 기술이란? 무선전력전송(WPT; wireless power transfer) 기술은 유선으로 공급하고 있는 전기에너지를 전자기장 형태로 변환하여 무선으로 전력을 전송하는 기술이다. 정보통신 기술의 급격한 발달에 따라 최근에는 1인 사용자가 다수의 휴대용 기기를 사용 하는 것이 보편화 되었다.
휴대용 기기의 장시간 동작을 가능하게 하는 기술이 필요한 이유는? 정보통신 기술의 급격한 발달에 따라 최근에는 1인 사용자가 다수의 휴대용 기기를 사용 하는 것이 보편화 되었다. 반면, 휴대용 기기에 동작 유지를 위한 전력을 공급하는 배터리는 발전 속도가 상대적으로 느리다. 이러한 문제로 휴대용 기기의 장시간 동작을 가능하게 하는 기술의 필요성으로 무선전력전송에 대한 연구 개발이 더욱 활발해지고 있다.
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참고문헌 (6)

  1. A. Kurs, A. Karalis, R. Moffatt, and J. D. Joanopoulos, P. Fisher, and M. Soljacic, "Wireless power transfer via strongly magnetic resonances," Science, Vol. 317, pp. 83-86, 2007. 

    상세보기 crossref

  2. Fu. M, Zhang. T, Ma. C and Zhu. X, "Efficiency and optimal loads analysis for multiple-receiver wireless power transfer systems", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 63.3, pp.801-812, 2015. 

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  3. C. W. YANG, and C. L. YANG, "Analysis of inductive coupling coils for extending distances of efficient wireless power transmission," in Microwave Workshop Series on RF and Wireless Technologies for Biomedical and Healthcare Applications (IMWS-BIO), 2013 IEEE MTT-S International. IEEE, Singapore, pp. 1-3, 2013. 

  4. Y. Park, J. Kim and K. H. Kim, Wireless Power Transfer-Principles and Engineering Explorations, 1st. ed. Croatia : InTech, pp. 207-226 , 2012 

  5. P. Vizmuller, RF Design Guide, London : Artech House, pp. 218 - 219, 1995. 

  6. I. Awai, and T, Ishizaki, "Transferred power and efficiency of a coupled-resonator WPT system," in Microwave Workshop Series on Innovative Wireless Power Transmission: Technologies, Systems, and Applications (IMWS), IEEE MTT-S International, Japan, pp. 105-108, 2012. 

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