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유한 요소법과 진화 알고리즘을 이용한 고효율 압전 변압기의 형상 최적화
Optimal Design of Piezoelectric Transformer for Maximum efficiency using finite element method and Evolution stretegy 원문보기

대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 B, 2003 July 21, 2003년, pp.819 - 821  

서정무 (서울대학교) ,  주현우 (서울대학교) ,  정현교 (서울대학교)

초록
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본 논문에서는 압전 트랜스듀서임피던스 해석을 유한 요소법을 통해 실험적으로 검증하였고, 이러한 유한 요소법을 이용하여 압전 변압기의 동작 주파수 및 등가회로 정수를 도출하였다. 또한, 등가 회로법을 이용하여 부하 변동에 따른 압전 변압기의 공진 주파수와 효율 변화를 분석하고 이를 실험적으로 검증하였다. 한편, 유한 요소법과 자동 요소 분할 프로그램(Auto-Mesh Generator), 최적화 알고리즘을 이용하여 일정 부하에서 최대 효율을 갖는 압전 변압기의 형상 최적화를 수행하였는데, 최적화 기법으로는 sinc 함수의 수렴 결과를 통해 타당성이 입증된 진화 알고리즘 (Evolution Strategy)을 적용하였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 논문에서는 앞서 언급한 바와 같이 자동 요소분할 프로그램을 적용시킨 진화 알고리즘을 이용하여 일정 부하 ( 10KS )에서 최대 효율을 갖는 압전 변압기의 형상 최적화를 보다 간단하고 빠른 시간내에 수행할 수 있었으며, 그 결과의 일부를 표 2에 나타내었다. 일정한 두께 (1.
  • 본 논문에서는 일정부하에서 최대효율을 갖는 압전 변압기의 형상을 최적화하기 위하여 자동 요소분할 프로그램을 적용한 진화 알고리즘을 사용하였다. 진화 알고리즘은 재생산, 선택, 적웅의 세가지 과정으로 이루어져 있으며, 절대 최적값을 찾아갈 수 있고 빠른 수렴 특성을 나타낸다.
  • 본 논문에서는, 압전 트랜스듀서의 임피던스 해석을 유한 요소법을 통해 실험적으로 검증하였고, 이러한 유한 요소법을 압전 변압기에 적용하여 변압기의 동작 주파수 및 등가회로 정수를 계산하였다. 이를 토대로 얻어진 데이터 값을 둥가 회로법을 이용하여 해석한 후, 임의의 부하에 대한 압전 변압기의 동작 주파수와 효율의 변화 특성을 해석하고 이를 실험적으로 검중하였다.
  • 이를 토대로 얻어진 데이터 값을 둥가 회로법을 이용하여 해석한 후, 임의의 부하에 대한 압전 변압기의 동작 주파수와 효율의 변화 특성을 해석하고 이를 실험적으로 검중하였다. 유한 요소법, 자동 요소분할 프로그램(Aufo-Mesh Generator) 및 진화 알고리즘(Evolution Strategy)을 이용하여 일정 부하에 대한 최대 효율을 갖는 압젼 변압기의 형상 최적화를 수행하였다. 향후, 길이와 너비, 두께의 모든 변수를 고려한 형상 효율 최적화를 완성하고, 최대의 승압 및 강압비를 갖는 형상 춰적화와 비선형을 고려한 압전 변압기의 특성 해석을 연구하겠다.
  • 파형을 나타낸다. 이 해석을 통해 압전 변압기의 공진 및 반공진 주파수를 얻어낸 후 둥가회로 정수들을 계산하였다.
  • 및 등가회로 정수를 계산하였다. 이를 토대로 얻어진 데이터 값을 둥가 회로법을 이용하여 해석한 후, 임의의 부하에 대한 압전 변압기의 동작 주파수와 효율의 변화 특성을 해석하고 이를 실험적으로 검중하였다. 유한 요소법, 자동 요소분할 프로그램(Aufo-Mesh Generator) 및 진화 알고리즘(Evolution Strategy)을 이용하여 일정 부하에 대한 최대 효율을 갖는 압젼 변압기의 형상 최적화를 수행하였다.
  • 본 논문에서는 앞서 언급한 바와 같이 자동 요소분할 프로그램을 적용시킨 진화 알고리즘을 이용하여 일정 부하 ( 10KS )에서 최대 효율을 갖는 압전 변압기의 형상 최적화를 보다 간단하고 빠른 시간내에 수행할 수 있었으며, 그 결과의 일부를 표 2에 나타내었다. 일정한 두께 (1.8mm)에서 길이와 너비 두 개의 변수로서 형상 최적화를 수행하였고 길이와 너비의 최대, 최소값은 각각 32.5, 40.5 및 6.5, 10.5 로 제한을 두고, 형상의 초기값은 그림 3과 같은 값으로 주어 실행하였다.
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