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500 W급 무선 전력 전송용 컨버터의 최적설계 방법에 관한 연구
Optimal Design Methodology of a 500 W Wireless Power Transfer Converter 원문보기

전력전자학회 2015년도 전력전자학술대회 논문집, 2015 July 07, 2015년, pp.19 - 20  

김민아 (울산과학기술대학교) ,  김예린 (울산과학기술대학교) ,  정지훈 (울산과학기술대학교)

초록
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본 논문은 동작 주파수에 따른 임피던스 분석을 통해 무선 전력 전송 컨버터의 최적 설계 방법을 제안한다. 기존의 무선 전력 전송에는 크게 4가지의 토폴로지가 있는데 본 논문은 SS 토폴로지에 대한 최적 설계 방법을 제시한다. 무선 전력 전송이 가지는 근본적인 특징인 코일 간의 낮은 커플링 계수로 인해 컨버터 설계 시 많은 제약 사항들을 고려해야 한다. 일반적인 변압기와 달리 코일 간의 커플링 계수가 0.2 안팎이므로 충분한 자화 인덕턴스를 가지기 위해서는 코일의 턴 수를 늘리는 방안이 있으나 턴 수에 따라 코일 저항이 늘어나, 도통 손실이 증가하는 문제가 있다. 또한 낮은 자화 인덕턴스는 높은 자화전류에 의한 컨버터의 1차 측 전류의 상승을 야기하며, 도통손실을 증가시킨다. 따라서 본 논문에서는 무선 전력 전송용 컨버터의 최적 설계를 임피던스 변화의 관점에서 수학적인 분석을 통해 제안하고, 그에 따른 시뮬레이션으로 검증하고자 한다.

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문제 정의

  • 따라서 무선 전력 전송 컨버터의 효율성은 컨버터의 무효 전력과 도통 손실로 평가 할 수 있다. 본 논문에서는 500 W 급 무선 전력 전송 컨버터의 적정한 입력 전압과 자화 인덕턴스 값을 디자인하는 최적 설계 방법을 제안하고 이를 적정한 시뮬레이션으로 검증하였다.
  • 본 논문에서는 500 W 급의 무선 전력 전송 컨버터의 최적 설계 방법을 제안하였다. 무선 전력 전송의 경우 낮은 커플링 계수 때문에 충분한 자화 인덕턴스를 확보하기 위해 턴 수를 늘려야 한다.
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