Capacitive Wireless Power Transfer System by Using Array Electrodes
어레이 전극을 이용한 정전용량형 무선전력전송 시스템
- 주제어 (키워드) Wireless Power Transfer , Power Electronics , Control algorithm
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 윤광석
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000069948
- UCI I804:11029-000000069948
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
One of the most crucial design challenges in wireless power transfer (WPT) systems is maintaining a constant level of power conversion efficiency (PCE) in the presence of a coupling mismatch between the transmitter and receiver. When coupling misalignment occurs, PCE is dramatically reduced due to impedance mismatching caused by a change in the coupling parameter between the transmitting and the receiving electrodes. In this study, a wireless power transmission system with a capacitive coupler, composed of array electrode cells and a control algorithm that automatically corrects the alignment, is proposed. The proposed system maintains constant coupling state through automatic alignment correction technology in various coupling misalignment environments. Therefore, the system operates under the condition that the reactive power is minimized and the transferable power is maximized under the resonance condition. For verification, an experiment was conducted at an operating frequency of 1 MHz and a power transmission distance of 0.5 mm. As a result of the verification, the power delivered to the load is about 240 mW, and a capacitive power transfer (CPT) system with a high positional eature was implemented that stably delivers power to the load with an efficiency of about 74.9% in various coupling misalignment environments.
more초록 (요약문)
Wireless Power Transfer (WPT) 시스템에서 가장 어려운 설계 문제 중 하나는 송신기와 수신기 사이에 coupling misalignment 가 발생하는 경우에도 일정한 수준의 Power Conversion Efficiency (PCE)를 유지하는 것입니다. Coupling misalignment 가 발생하면 송신전극과 수신전극 사이에 발생하는 coupling parameter 변화로 impedance mis-matching 때문에 PCE 는 급격하게 감소합니다. 본 연구에서 우리는 array electrode cell 으로 구성된 capacitive coupler 와 정렬을 자동으로 보정하는 제어 알고리즘이 적용된 무선 전력 전송 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 다양한 coupling misalignment 환경에서 자동 정렬 보정 기술을 통해 일정한 결합 상태를 유지하고 무효 전력으로 인한 손실 없이 일정한 효율로 전력을 전달할 수 있다. 검증을 위해 동작 주파수 1 MHz, 전력 전송 거리 0.5 mm 에서 실험을 진행하였다. 검증 결과에 따르면 부하에 전달되는 전력은 약 240 mW 이며, 다양한 coupling misalignment 환경에서 약 74.9%의 효율로 부하에 안정적으로 전력을 전달하는 위치 자유도가 높은 CPT 시스템을 달성했다.
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