Proceedings of the KIPE Conference (전력전자학회:학술대회논문집)

The Korean Institute of Power Electronics (전력전자학회)
권호 표지

Multilevel IPT Topology with Excitation Coils

여자코일을 이용한 멀티레벨 무선전력전송 토폴로지

  • Lee, Jaehong (School of Electrical and Computer Engineering, University of Seoul) ;
  • Roh, Junghyeon (School of Electrical and Computer Engineering, University of Seoul) ;
  • Kim, Myung-Yong (Propulsion System Research Team, Korea Railroad Research Institute) ;
  • Lee, Seung-Hwan (School of Electrical and Computer Engineering, University of Seoul)
  • 이재홍 (서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학과) ;
  • 노중현 (서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학과) ;
  • 김명룡 (한국철도기술연구원) ;
  • 이승환 (서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학과)
  • Published : 2020.08.18
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Abstract

기존의 철도차량용 무선전력전송 시스템은 Medium-voltage (MV) 60 Hz 중전압 AC 계통 전압을 Low-voltage (LV) DC로 변환하기 위해 저주파 변압기와 정류기를 사용한다. 하지만 수 MW급의 대전력을 낮은 DC 전압으로 전송하려면 인버터는 수백 A - 수 천 A 이상의 전류용량을 가져야하므로 정류기의 출력 단에 직렬 또는 병렬로 연결된 여러 개의 고주파 변압기를 필요하게 된다 (그림 1참조). 이러한 저주파 변압기, 정류기 및 고주파 변압기는 크고 무거우므로 낮은 전력밀도 및 높은 시스템 가격의 원인이 된다. 본 논문에서는 이러한 저주파변압기, 정류기, 고주파 변압기를 사용하지 않는, 여자 코일을 이용한 새로운 멀티레벨 무선전력전송 시스템의 토폴로지를 제안한다. 제안된 멀티레벨 무선전력전송 시스템은 멀티레벨 인버터의 각 출력 단에 여자코일 (excitation coil) 이 연결되어 있다. 이 여자코일들은 급전코일 (transmitter coil) 에 전기적으로는 절연되었지만 자기적으로 강하게 결합된다. 여자코일들이 발생시킨 자기장은 급전코일에 유도전압을 발생시키고, 급전코일에서 수백 A 이상의 큰 전류를 흐르게 하여 급전코일에서 강한 자기장을 발생하도록 한다. 이 자기장은 급전코일과 수 cm 이상 떨어져 자기적으로 약하게 결합된 집전코일 (receiver coil) 에 다시 유도전압을 발생시켜 전력을 전달하게 된다. 제안한 새로운 멀티레벨 무선 전력 전송 시스템은 시뮬레이션을 통해 검증했다.

Keywords