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MIMO WPT 시스템의 최대 효율을 위한 최적화 방법
Method to Optimize Maximum Efficiency in MIMO WPT 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.30 no.4, 2019년, pp.286 - 289  

이형욱 (경희대학교 전자공학과) ,  부승현 (경희대학교 전자공학과) ,  나세훈 (경희대학교 전자공학과) ,  이범선 (경희대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 다중 입 출력 무선전력전송 시스템의 최대 전송 효율 구현을 위한 송신기 입력 및 수신기 부하 제어방법을 제안하였다. 최대 전송 효율 구현에 필요한 각 송신기의 입력전압과 수신기의 부하를 송수신기 간의 성능지수를 이용하여 유도하였다. 유도한 최적 입력전압과 최적 부하는 적절한 예시를 통해 Genetic algorithm을 이용해 최적화한 결과나 회로 시뮬레이션 결과와 유사함을 확인하였다. 본 논문에서 제시된 이론적 방법을 적절히 활용한다면, 근거리 다중 입 출력 무선전력전송 시스템의 효과적인 설계가 가능할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we proposed a method to control input powers and receiver loads for maximum efficiency in multiple-input multiple-output(MIMO) wireless power transfer(WPT) systems. The input voltage ratio between transmitters and receiver loads for maximum transfer efficiency is derived in terms of f...

주제어

#Load Optimization   #Input Voltage Optimization   #Magnetic Coupling   #MIMO   #Wireless Power Transfer  

표/그림 (5)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 다수의 송신기를 갖는 MISO, MIMO 자계 결합 무선 전력 전송 시스템에서 최대 효율 구현을 위한 송신기 사이의 최적 입력전압 비와 수신기의 최적 부하를 유도하였다. 또한, 적절한 예시에서 GA를 이용해 최적화한 결과와 비교하여 제시한 방법에 대한 유효성을 검증하였으며, 회로 시뮬레이션 결과를 통해 유사함을 확인하였다.
  • 둘 이상의 송신기를 갖는 무선전력전송시스템에서 수신기의 위치 이동에 대한 자유도를 높일 수 있는 전송 효율의 개선은 필수적이다. 본 논문에서는 최대 효율 구현을 위해 필요한 각 송신기의 최적 입력전압 비와 수신기의 최적 부하를 유도하였다. Multiple-Input Single-Output(MISO) 시스템을 분석하여 유도된 송신기의 최적 전압과 수신기의 최적 부하 표현식을 MIMO 시스템에 사용할 수 있도록 확장하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 논문의 방법으로 다수의 송신기를 갖는 MISO, MIMO 자계 결합무선 전력 전송 시스템에서 최대 효율 구현을 위한 송신기 사이의 최적 입력전압 비와 수신기의 최적 부하를 유도했을때 얻을 수 있는 결과는? 또한, 적절한 예시에서 GA를 이용해 최적화한 결과와 비교하여 제시한 방법에 대한 유효성을 검증하였으며, 회로 시뮬레이션 결과를 통해 유사함을 확인하였다. 본 논문에서 제시한 방법을 다수의 송신기를 갖는 무선전력전송 시스템에서 이용하면 시스템의 효과적인 설계가 가능할 것이다.
Genetic Algorithm은 무엇인가? Multiple-Input Single-Output(MISO) 시스템을 분석하여 유도된 송신기의 최적 전압과 수신기의 최적 부하 표현식을 MIMO 시스템에 사용할 수 있도록 확장하였다. 제안된 표현식의 정확도를 검증하기 위해 적절한 예시를 바탕으로 비선형 함수의 최적해를 찾는 기법인 Genetic Algorithm(GA)을 이용한 최적화 결과와 비교하여 유사함을 보였다.
Rx4와 송신 루프(Tx1, Tx2) 사이의 거리가 매우 멀어져 커플링이 매우 작아진다면 무엇이 되는가? 식 (13), 식 (14)의 검증을 위해 두 수신 루프 중 하나의 수신 루프(Rx4)가 두 송신 루프로부터 멀어지는 상황을 시뮬레이션하였다. Rx4와 송신 루프(Tx1, Tx2) 사이의 거리가 매우 멀어져 커플링이 매우 작아진다면 (F14, F24→0), 수신 루프가 하나인 MISO 시스템이 된다. 비선형 함수의 최적해를 찾는 기법인 GA를 이용하여 얻은 결과와 비교하였다.
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참고문헌 (5)

  1. 10.1109/TPEL.2015.2438016 M. Q. Nguyen, Y. Chou, D. Plesa, S. Rao, and J. C. Chiao, "Multiple-inputs and multiple-outputs wireless power combining and delivering systems," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 30, no. 11, pp. 6254-6263, Nov. 2015. 10.1109/TPEL.2015.2438016 

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  2. 10.1109/MPRV.2016.67 D. Arnitz, M. S. Reynolds, "MIMO wireless power transfer for mobile devices," IEEE Pervasive Computing, vol. 15, no. 4, pp. 36-44, Oct.-Dec. 2016. 10.1109/MPRV.2016.67 

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  3. 10.5515/JKIEES.2016.16.2.126 S. Kim, B. Lee, "Analysis of efficiencies for multiple-input multiple-output wireless power transfer systems," Journal of Electromagnetic Engineering and Science, vol. 16, no. 2, pp. 126-133, Apr. 2016. 10.5515/JKIEES.2016.16.2.126 

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  4. 10.26866/jees.2018.18.3.145 S. Kim, S. Hwang, S. Kim, and B. Lee "Investigation of single-input multiple-output wireless power transfer systems based on optimization of receiver loads for maximum efficiencies," Journal of Electromagnetic Engineering and Science, vol. 18, no. 3, pp. 145-153, Jul. 2018. 10.26866/jees.2018.18.3.145 

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  5. 10.1109/WPT.2014.6839569 G. Kim, B. Lee, "Analysis of magnetically coupled wireless power transfer between two resonators based on power conservation," in 2014 Wireless Power Transfer Conference, Jeju, 2014, pp. 231-234. 10.1109/WPT.2014.6839569 

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