Feedback-Based Misalignment Correction for Efficient Capacitive Wireless Power Transfer Systems
- 주제어 (키워드) Capacitive power transfer (CPT) , wireless power transfer (WPT) , feedback control , dynamic inverter tuning , output voltage stabilization , real-time system optimization
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 윤광석
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000079391
- UCI I804:11029-000000079391
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
Capacitive Power Transfer (CPT) systems transmit energy wirelessly through electric fields between electrodes, making them useful in situations where physical connections are either impractical or inefficient. However, misalignment between the transmitting and receiving electrodes leads to changes in coupling parameters, causing a significant reduction in power transfer efficiency (PTE). In this study, we propose a novel CPT system that addresses this issue by detecting the electrode condition in real-time and employing feedback and closed-loop control. The proposed system continuously monitors the coupling state of the electrodes and automatically adjusts the arrangement of the transmitting electrodes and the operation conditions of the inverter based on feedback signals to maintain optimal coupling. Notably, the system is designed to operate stably even under various misalignment conditions, such as changes in electrode position, rotation, and transfer distance. To verify the proposed system, experiments were conducted under operating frequencies of 826 to 909 kHz and transfer distances of 0.5 to 5.5 mm. The results demonstrate that the proposed CPT system delivers 23.56 mW of power with a maximum efficiency of 79.03%, through its autonomous alignment correction function.
more초록 (요약문)
용량성 전력 전송(CPT) 시스템은 전극 간의 전기장을 통해 무선으로 에너지를 전달하는 기술로, 물리적인 연결이 불가능하거나 비효율적인 상황에서 유용하게 사용된다. 그러나 송신 전극과 수신 전극 간의 오정렬이 발생하면 커플링 매개변수가 변화하여 전력 전송 효율(PTE)이 급격히 감소하는 문제 가 존재한다. 본 연구에서는 전극의 상태를 실시간으로 감지하고, 피드백과 closed-loop 제어를 통해 이러한 문제를 해결하는 새로운 CPT 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 전극의 커플링 상태를 실시간으로 모니터링하고, 피드백 신호를 기반으로 전송 전극의 배열과 인버터의 동작 조건을 자동으로 조정하여 최적의 커플링 상태를 유지한다. 특히, 전극의 위치 변화와 회전, 전송 거리 등의 다양한 오정렬 조건에서도 시스템이 안정적으로 동작할 수 있도록 설계되었다. 제안된 시스템은 검증을 위해 826 ~ 909kHz 작동 주 파수와 0.5 ~ 5.5mm 전송 거리 조건에서 실험을 수행했다. 검증 결과, 제안 된 CPT 시스템은 자율 정렬 보정 기능을 통해 최대 79.03%의 효율로 23.56mW의 전력을 전달한다.
more목차
1. Introduction 1
2. Proposed CPT System Architecture 5
2.1 Electrode Structure and Configuration 5
2.2 Proposed Control Method 13
2.3 Stability Analysis Based on Frequency Response 20
3. Experimental and Discusstions 29
4. Conclusions 46
References 48
