This paper is concerned with the development of the piezoelectric energy harvesting(PEH) device for ubiquitous sensor node(USN). The USN needs auxiliary power to lengthen its operational life. In this study, the piezoelectric energy harvesting system consisting of a cantilever with a tip mass and piezoelectric wafer was investigated in detail both theoretically and experimentally. The dynamic model for the addressed system was derived using the assumed mode method. The resulting equations of motion were expressed in matrix form, which had never been developed before. The power output characteristics of the PEH was then calculated and discussed. Various experiments were carried out to investigate the charging characteristics of electrical components. Theoretical and experimental results showed that the PEH was able to charge a battery with ambient vibrations but still needed an effective mechanism which can convert mechanical energy to electrical energy and an optimal electric circuit which dissipates small energy.
본 논문에서는, 스위칭 손실이 적고 효율이 높은 이점을 갖고 있는 LLC 공진형 컨버터에 대하여 선형화된 수학적 모델을 정립하고 디지털 제어기 설계 과정을 제안한다. LLC 공진형 컨버터의 비선형 모델에 대하여 EDF(Extended Describing Function) 기법을 도입하여 비선형성을 선형 근사화시킨 선형 소신호 모델을 정립하고 Ziegler Nichols 방법을 이용하여 제어기 계수를 선정하였으며 연속시간 제어기를 디지털 제어기로 변환하여 적용한다. 유도된 선형 소신호 모델에 기반하여 전압 제어기를 설계하고, MATLAB 시뮬레이션을 통하여 제어기의 성능을 검증한다. 또한, 부하 변화 및 모델링 오차를 고려한 시뮬레이션을 통하여 LLC 공진형 컨버터에 대해 설계된 전압 제어기의 타당성 및 제어성능을 분석한다.
A rear axle steering (RAS) system is attached to the rear of medium and large commercial vehicles that transport large cargo. The existing RAS systems are driven by electro-hydraulic actuator (EHA), and most commercialized EHAs consist of electric motors, hydraulic pumps, relief valves, prefill valves and cylinders. The prefill valve required for such EHAs is a type of check valve with extremely low cracking pressure that should not allow RAS to have noise or vibration, and the prefill valve prevents system negative pressure as well as unstable operation. Most papers on this topic rely on experiments to predict valve performance, and theoretically detailed modeling of valves or pipelines is performed, but it is very rare to evaluate hydraulic vibration characteristics by analysing everything from hydraulic pumps to valves comprehensively. In this study, we proposed an experimental circuit that can predict the performance of the prefill valve. The study also analysed the pressure-flow pulsation that is transmitted to the valve through the pipeline, and how the transmitted pressure-flow pulsation affects the valve vibration.
종래의 배전계통에 있어서의 전력조류는 변전소에서 선로말단을 향한 단 방향이었지만, 신에너지전원(분산전원)이 연계된 배전계통의 경우에는 그 출력용량의 여부에 따라 양방향의 전력조류가 발생할 가능성이 있어, 계통운용상 여러 가지의 문제점이 야기될 수 있다. 분산전원은 대규모전원의 보완적 역할과 배전선로 상의 국부적 부하 감당 역할을 부과하여 그의 적극적 활용을 꾀하기 위해서는, 분산전원으로부터 배전계통에 전력을 공급하는 역 조류의 기능을 허용할 수 있는 양방향 보호협조방식의 체제를 확립할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 분산전원 연계에 따른 보호협조 기본 방안과 부하절체 운전에 따른 보호협조 방안, 변압기결선에 따른 보호협조 방안 등에 대한 알고리즘을 제시하였다. 또한, 이론적인 계산법(대칭좌표법)과 MATLAB/SIMULINK에 의하여 실 계통에서의 양방향 보호협조에 관련된 문제점을 분석하고, 해결방안을 제시하였다.
본 연구는 하이브리드 자동차의 리니어 오실레이팅 전기기기의 비교 연구를 위해 수행하였으며, 다섯 가지(직각좌표형, 영구자석 매입 원통형, 자속역전식, 릴럭턴스 원통형, 횡자속 형태.)의 제안된 형태의 비교를 통해 리니어 오실레이팅 전기기기의 연구결과를 제시하였다. 모든 형태는 초기 모델링으로서 누설을 고려한 등가자기회로법을 통해 수행되었다. 영구자석 형태의 이동자로 구성된 직각좌표형은 구속조건 아래에서 설계변수들의 파라미터 분석을 통한 최적화 과정이 수행되었고, 영구자석 매입 원통형은 이동자에 영구자석과 Back-iron이 결합된 구조를 제시하였다. 자속역전식은 영구자석형 이동자의 매입형태에 따른 분석과 향상된 모델을 제시하며, 릴럭턴스 원통형은 유효 자속의 증가와 리플을 저감하기 위한 이동자 치의 형태를 비교·분석하였다. 횡자속 형태에서는 2차원 분석기법과 3차원 분석을 통한 비교를 수행하였다. 본 연구는 설계 규칙과 리니어 오실레이팅 전기기기의 특성을 제공한다는 측면에서 의미가 있다.
고전압 발/ 변전소의 근무자나 송전선 작업자 및 주변거주자가 전계 노출에 안전해야 함은 중요한 일이다.
본 논문에서는 복잡하고 계산시간이 많이 소요되는 인체의 3차원 유도전류를 계산하기 위해 전압원(송전선 로)의 효과적인 모델링 기법을 사용하여 전압원과 피유도체를 분리하지 않고 직접 3차원 정전용량을 구함으 로써 불평등 전계하의 임의의 3차원 공간상에서도 인체에 미치는 유도전류 해석이 가능한 장접을 갖도록 하 였다. 사례연구로 본 연구에서 제안한 알고리즘을 765 kV급 초고압 송전선로에 적용하여 인체 유도 안전 성을 평가한 결과 765 kV 송전선에서 인체의 단락전류는 인체의 위치에 따라 0.3 mA에서 6.8 mA로 분포 되었다. 특히, 송전선로에서 활선 작업시 단락전류 $I_{sc}$의 크기는 ANSI 허용기준인 5 mA를 념을 수 있어 활 선 작업시 작업자의 전계의 방호 대책을 위해서는 도전물질로 구성된 보호복이 필요함을 알 수 있었다.
In this study, we modeled moving-actuator type Total Artificial Heart (TAH) with cardiovascular system as a form of electric circuit. The bronchial circulation, important for the imbalance between the left cardiac output and the right one, was considered and added to the model. In the model, the relations of hemodynamic variables, just as blood pressures, volumes, or flow rates of each part of body, can be expressed as simultaneous first order ordinary differential equations. To solve the equations by the numerical analysis, Runge-Kutta forth order approximation method was adopted. The simulation software (SimTAH), implemented in C++ as a window-based application program, was developed to display the hemodynamic variables and to receive control inputs from users. SimTAH was evaluated by comparison of the simulation results with the results of mock-circulation tests, in vitro.
본 연구에서는 심혈관시스템 내의 압력 변화를 감지하는 압수용체 중 가장 대표적인 대동맥 압수용체의 시뮬레이션을 위한 심활성도 압반사 제어모델을 제안하였다. 그리고 제안된 모델은 압반사 조절, 시간지연을 포함한 전기회로 모델들로 구성하였으며, 대동맥동의 압반사 조절시 시간지연이 심주기와 일회 심박출량에 주는 영향을 관찰할 수 있도록 하였다. 심활성도 압수용체 제어 모델에서 시간지연의 기전은 대동맥동 압수용체에서 감지된 압력 정보가 구심성 신경으로 전달되고, 이 정보는 중추신경을 거쳐 원심성 신경으로 전달되어 제어 기능을 수행한다. 제안된 모델의 시뮬레이션 결과 시간지연에 따라 심혈관시스템 변이성의 세가지 패턴을 관찰할 수 있었다. 먼저 시간지연이 2.5초 이상일 경우에는 대동맥압, 일회심박출량, 심박동수가 비주기적으로 발생하고 불규칙인 것을 관찰할 수 있었고, 시간지연이 0.1초에서 2.5초 사이일 경우에는 주기적인 진동이 발생함을 관찰할 수 있었다. 그리고 시간지연이 0.1초 이하인 경우에는 심박동수와 동맥압-심박동수의 궤적은 안정상태를 유지함을 관찰할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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