• 한국전자파학회논문지
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• 제30권1호
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• pp.38-44
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• 2019

본 논문에서는 자기 공진형 무선전력전송 시스템에서 사용 가능한 핑거프린트 방식의 측위 기법을 제안하고 성능을 검증하였다. 측위를 위해 3축 방향의 자기장 신호 측정이 가능한 소형 직교 보조코일을 가지는 수신기 코일 설계 방안을 제시하고, 제안한 코일을 이용해 획득한 3축의 기전력의 크기와 위상 특성을 추출하였다. 측정 지점에서 획득된 값을 이용하여 위치를 측정하기 위해 LUT(Look-up Table)를 이용하는 기법과 기계학습 방식 중 LDA(Linear Discriminant Analysis)을 이용하는 기법을 제안하고, 각 기법별 측위 정확도 및 계산 속도를 비교 제시하였다. 6.78 MHz 무선전력전송시스템에서 75개의 지점을 측위하는 실험에서 제안하는 코일과 기전력 특성을 이용한 LUT 기법을 적용하여 측위 정확도 97.33%를 달성하였다. LDA 기법의 경우, 기전력과 위상을 이용하여 측위하는 경우 LUT 기법에 비해 계산 속도가 늘어나지만 정확도를 향상시킬 수 있었다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권4호
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• pp.16-21
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• 2017

본 논문은 모바일 기기(노트북, 핸드폰, 태블릿 PC 등)를 위한 공진형 무선전력전송 시스템(Magnetic Resonance - Wireless Power Transfer; MR-WPT)의 실용성을 높이기 위한 평면형 소형 공진기 설계 방법을 제안하였다. 제안된 소형 평면형 공진기는 네 개의 루프와 공진기를 사용하는 공진형 무선전력 시스템에 적용 되며, 또한 무선전력 시스템은 송신기(Tx)와 수신기(Rx)가 동일한 루프와 공진기로 이루어졌다. 제안된 공진기는 나선형(Spiral) 코일의 형태로 소형 모바일 크기에 적합한 $50mm{\times}50mm$의 크기 이내로 설계 되었으며, 나선형 공진기의 선 두께와 선간 갭(gap) 그리고 선의 길이를 달리하는 4종류의 나선형 공진기를 선정하였다. 또한 작은 공진기 부피에서 높은 인덕턴스와 캐패시턴스를 얻기 위해 공진기 기판 (아크릴 ${\varepsilon}_r=2.56$, tan ${\delta}=0.008$)의 양면을 모두 활용하였다. 또한 루프는 공진기 부피를 최소화하기 위해 공진기와 동일 평면상에 설계 하였고, 이 또한 서로 다른 3가지의 크기를 사용하였다. 제안된 무선전력전송 시스템은 Tx와 Rx 두 개의 아크릴 기판에 제작되었으며, Tx와 Rx의 루프와 공진기는 구리시트로 만들어졌다. 제안된 12개의 조합 (공진기 4종 ${\times}$ 루프 3종)의 루프와 공진기에 대한 전력전송효율을 근 전송 거리 (1cm~5cm)상에서 시뮬레이션과 측정을 통해 산출하였다. 측정 결과 전력전송효율은 전송거리 1~5 cm에 따라 ${\fallingdotseq}40%$ 그리고 최대 ${\fallingdotseq}70%$ 이며, 이때 공진주파수는 A4WP 표준 무선전력전송 주파수인${\fallingdotseq}6.78MHz$를 유지한다. 제안된 부피에서 최소화된 평면형의 소형 공진기를 이용한 소형 모바일 기기의 공진형 무선전력 어플리케이션에 대한 가능성을 실험적으로 확인하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.327-333
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• 2019

This study analyzes the reverse recovery phenomenon of a semi-bridgeless rectifier (SBR) in an inductive power transfer (IPT) system for electric vehicles. Ideally, the reverse recovery phenomenon does not occur in a diode rectifier, however, in practical systems, the reverse recovery phenomenon occurs even when the SBR operates like a diode rectifier due to high operating frequency. Therefore, a practical analysis of operation modes for SBRs is presented in this study, considering the reverse recovery phenomenon, and the requirements for SBR switches are proposed. The analysis results are experimentally verified using a 3.3 [kW] IPT system prototype to which three different types of switches are applied.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.558-559
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• 2013

본 논문에서는 나선형 코일이 장착된 평판코어를 이용한 유비쿼터스 모바일 무선전력전송 (Wireless Power Transfer, WPT) 기술을 제안하였다. 집전장치에 나선형 코일이 부착된 평판코어를 사용함으로써 어떠한 도체가 접근하더라도 코일의 인덕턴스가 거의 변하지 않아 최대전력전달이 가능한 공진 조건을 보장하고, 사용자는 자기장이 일정 유해 수준을 넘지 않는 환경에서 안전하게 모바일기기를 사용할 수 있다. 실험 결과, 평판 코어 앞면에서는 상대적으로 매우 작은 자기장이 발생하였으며, 도체를 집전장치에 접근시킬 경우의 인덕턴스 변화 측정결과 평판 코어를 사용하지 않은 것에 비해 10배 이상 적은 것을 확인하였다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제16권4호
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• pp.219-224
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• 2016

In this paper, coupled-mode theory (CMT) is used to obtain a transient solution analytically for a wireless power transfer system (WPTS) when unit energy is applied to one of two resonators. The solutions are compared with those obtained using equivalent circuit-based analysis. The time-domain CMT is accurate only when resonant coils are weakly coupled and have large quality factors, and the reason for this inaccuracy is outlined. Even though the time-domain CMT solution does not describe the WPTS behavior precisely, it is accurate enough to allow for an understanding of the mechanism of energy exchange between two resonators qualitatively. Based on the time-domain CMT solution, the critical coupling coefficient is derived and a criterion is suggested for distinguishing inductive coupling and magnetic resonance coupling of the WPTS.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.521-524
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• 2015

본 논문에서는 재구성이 가능한 다중포트 전력증폭기를 이용해 선택적으로 무선 전력 전송을 할 수 있는 구조를 제안한다. 제안된 무선 전력 전송 구조는 FPGA에 의해 제어되는 입력 위상 가변부, 두 개의 Class-E급 전력증폭기, 4-포트 직교전력 결합기, 두 개의 부하 코일로 구성된다. FPGA에 의해 제어되는 입력 위상부에 의해 두 코일에 전력이 선택적으로 1:1, 2:0, 0:2의 비율로 분배된다. 제작한 시스템은 측정 결과, 125 kHz에서 1 W DC 전력을 전달하였다. 각 개별 전력증폭기는 79 % 효율을 가졌으며, 정류변환을 포함한 최종 DC-DC 변환효율은 40 % 이상을 보였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.469-475
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• 2017

Using impedance matching techniques as a way to increase system power transferability in capacitive wireless power transmission has been widely investigated in conventional studies. However, these techniques tend to increase the circuit volume and thus counterbalance the advantage of the simplicity in the energy link structure. In this paper, a compact circuit topology with one leakage-enhanced transformer is proposed in order to minimize the circuit volume for the capacitive power transfer system. This topology achieves a reactive compensation, and the system quality factor value can be reduced by the turn ratio. As a result, this topology not only reduces the overall system volume but also minimizes the voltage stress of the link capacitor. An optimal design guideline for the leakage-enhanced transformer is also presented. The advantages of the proposed scheme over the conventional method in terms of power efficiency and circuit volume are revealed through an analytic comparison. The feasibility of applying the new topology is also verified by conducting 50 W hardware tests.

• 한국전자파학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.564-572
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• 2010

본 논문에서는 자기 공명 방식의 무선 전력 전송 시스템에서 공진 코일의 배열에 따른 특성을 제시한다. 공진 코일에는 헬리컬 구조를 사용하였다. 공진 코일을 설계하기 위해 헬리컬 코일의 인덕턴스와 커패시턴스를 구하였다. 유한 요소법을 이용하여 설계된 공진 코일을 시뮬레이션 하였고, 송수전 공진 코일 간의 다양한 배열에 대한 특성을 해석하였다. 검증을 위하여 시제품을 제작하였고, 수직 및 평행 배열일 때의 효율을 측정하였다. 측정 결과, 평행 배열일 때는 50 %의 전달 효율을 얻을 수 있는 구간이 코일 지름의 2배 이내였고, 수직 배열일때는 코일 지름의 1.5배 이내였다. 제작한 시제품은 평행 배열된 송수전 공진 코일이 40 cm 간격일 때 최대 84.25 %의 효율을 보였다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권1호
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• pp.47-51
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• 2014

본 논문에서는 공진형 무선전력전송 시스템의 효율 개선을 위해 메타구조 기반의 단위 셀 및 배열 된 구조를 제안하였다. 자기장 집속을 위해 제로 굴절률 특성을 이용하였으며, 이를 구현하기 위해 유효 투자율의 실수가 0의 값을 갖도록 설계하였다. 제안된 단위 셀의 크기는 $70mm{\times}70mm{\times}3.2mm$이며, 동작 주파수는 13.56 MHz 이다. 또한, 배열된 구조의 크기는 $400mm{\times}400mm{\times}3.2mm$이며, 2-layer 구조로 이루어져 있다. 본 논문에서 제안한 공진형 무선전력전송 시스템의 효율은 송수신 공진기 사이의 거리가 100 mm ~ 400 mm에서 각각 94.8 %, 93.2 %, 91.4 %, 90.8 % 이며, 전체 거리에서 90 % 이상의 고효율 특성을 얻을 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제27권2호
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• pp.163-169
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• 2016

본 논문에서는 소형 모바일 기기에 적용이 가능하도록 코일형 및 루프형 공진기의 평면화를 통해 소형화하여 자기공진형 무선전력전송 시스템을 구축하였다. 제안된 디스크형 이중코일공진기(disk type double coil resonator)는 아크릴 기판(acrylic substrate)의 양면에 얇은 구리 재질을 2 mm의 넓이(width)와 1 mm의 간격(pitch)으로 8번 감은 수의 나선코일패턴을 설계하여 최외각단을 연결한 구조이다. 이 공진기는 구리 재질의 패턴 길이에 의한 유도용량과 각 양쪽 나선코일패턴간의 아크릴 사이에 발생하는 정전용량을 이용하여 6.78 MHz에서 공진한다. 공진기에 설계된 나선코일패턴의 크기는 최외각 지름이 9 cm로 소형화 되었다. 급전 및 부하공진기로 사용되는 루프는 5 mm 굵기의 동선을 이용하여 지름 10 cm의 단일 루프로 구현하였다. 또한, 6.78 MHz에서 공진할 수 있도록 3,300 pF 커패시터(capacitor)를 직렬로 연결하였다. 디스크형 이중코일공진기의 특성을 알아보기 위해 다양한 공진기 재배열을 통해 시스템을 구성 및 측정하였으며, 소형 무선전력전송 시스템의 최대 전송효율은 35.67 %를 보였다. 제안된 공진기의 구조를 통해 더 작은 소형화 구조 설계가 가능할 것으로 기대된다.