• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.21-25
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• 2014

As wireless power transfer (WPT) technology using strongly coupled electromagnetic resonators is a recently explored technique to realize the large power delivery and storage without any cable or wire, this technique is required for diffusion of electric vehicles (EVs) since it makes possible a convenient charging system. Typically, since the normal conducting coils are used as a transmitting coil in the CPT system, there is limited to deliver the large power promptly in the contactless EV charging system. From this reason, we proposed the combination CPT technology with HTS transmitting antenna, it is called as, superconducting contactless power transfer for EV (SUWPT4EV) system. As the HTS coil has an enough current density, it can deliver a mass amount of electric energy in spite of a small scale antenna. The SUCPT4EV system has been expected as a noble option to improve the transfer efficiency of large electric power. Such a system consists of two resonator coils; HTS transmitting antenna (Tx) coil and normal conducting receiver (Rx) coil. Especially, the impedance matching for each resonator is a sensitive and plays an important role to improve transfer efficiency as well as delivery distance. In this study, we examined the improvement of transmission efficiency and properties for HTS and copper antennas, respectively, within 45 cm distance. Thus, we obtained improved transfer efficiency with HTS antenna over 15% compared with copper antenna. In addition, we achieved effective impedance matching conditions between HTS antenna and copper receiver at radio frequency (RF) power of 370 kHz.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권3호
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• pp.835-847
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• 2017

A transmitting coil with an optimal topology and number of turns can effectively improve the performance of the wireless power transfer (WPT) systems for endoscope robots. This study proposes the evaluation parameters of the transmitting coils related to the performance of the WPT system to standardize the design of the transmitting coils. It considers both the quality factor of transmitting coils and the coupling factor between the two sides. Furthermore, an analytical model of transmitting coils with different topologies is built to exactly estimate the evaluation parameters. Several coils with the specified topologies are wound to verify the analytical model and the feasibility of evaluation parameters. In the case of a constant power received, the related evaluation parameters are proportional to the transfer efficiency of the WPT system. Therefore, the applicable frequency ranges of transmitting coils with different topologies are determined theoretically. Then a transmitting coil with a diameter of 69 cm is re-optimized both theoretically and experimentally. The transfer efficiency of the WPT system is increased from 3.58% to 7.37% with the maximum magnetic field intensity permitted by human tissue. Finally, the standardized design of the transmitting coil is achieved by summing-up and facilitating the optimization of the coils in various situations.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.935-940
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• 2016

최근 무선 전력 전송 시스템은 조명 분야뿐만 아니라 전기 자동차, 스마트폰 무선 충전 시스템 등 다양한 분야에서 기술이 점차 확대 적용되고 있다. 무선 전력 전송 시스템의 전력 전송 효율을 판가름 하는 가장 큰 두가지 요소로는 전력을 무선으로 전달하는 매개체인 송, 수신 코일부와 전력을 증폭하는 전력 증폭기부가 해당된다. 본 논문에서는 고효율 무선 전력 전송 시스템을 구축하기 위해 6.78MHz에서 동작하는 고효율 전력 증폭기 설계 방안과 공진 코일 제작 방법에 대해 소개한다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제11권3호
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• pp.166-173
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• 2011

In this paper, we implemented and analyzed a wireless power transfer (WPT) system with a CSPR topology. CSPR refers to constant current source, series resonance circuit topology of a transmitting coil, parallel resonance circuit topology of a receiving coil, and pure resistive loading. The transmitting coil is coupled by a magnetic field to the receiving coil without wire. Although the electromotive force (emf) is small (about 4.5V), the voltage on load resistor is 148V, because a parallel resonance scheme was adopted for the receiving coil. The implemented WPT system is designed to be able to transfer up to 1 kW power and can operate a LED TV. Before the implementation, the EMF reduction mechanism based on the use of ferrite and a metal shield box was confirmed by an EM simulation and we found that the EMF can be suppressed dramatically by using this shield. The operating frequency of the implemented WPT system is 30.7kHz and the air gap between two coils is 150mm. The power transferred to the load resistor is 147W and the real power transfer efficiency is 66.4 %.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.349-350
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• 2016

In the magnetically coupled wireless power transmit (WPT), the study of the multi-dimensional transmission coil to solve the low power transmission efficiency from the location of transmit coil and receiving coil is being developed. This paper, an important step in this study, presents the magnetically coupled model of the WPT system consist of the two-dimensional transmit coil and verifies by the simulation and experiment. The induced model in this paper can be used to design the WPT circuit and controller for the maximum transmission efficiency.

• ETRI Journal
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• 제38권5호
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• pp.962-971
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• 2016

A wireless power transfer (WPT) system is generally designed with the optimum source and load impedance in order to achieve the maximum power transfer efficiency (PTE) at a specific coupling coefficient. Empirically or intuitively, however, it is well known that a high PTE can be attained by adjusting either the source or load impedance. In this paper, we estimate the maximum achievable PTE of WPT systems with the given load impedance, and propose the condition of source impedance for the maximum PTE. This condition can be reciprocally applied to the load impedance of a WPT system with the given source impedance. First, we review the transducer power gain of a two-port network as the PTE of the WPT system. Next, we derive two candidate conditions, the critical coupling and the optimum conditions, from the transducer power gain. Finally, we compare the two conditions carefully, and the results therefore indicate that the optimum condition is more suitable for a highly efficient WPT system with a given load impedance.

• 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.

• 한국항행학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.148-153
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• 2018

본 논문에서는 복수 수신기에 전력을 전송하기 위한 SIMO (single-input multiple-output) 자기공진방식 무선전력전송 시스템을 제안하고, 이에 따른 시뮬레이션 및 측정결과를 제시하였다. 지름 600 mm 의 송신 단일루프 및 송신 헬리컬 공진 코일, 외경 900 mm 스파이럴 수신 공진 코일을 사용하고, $80{\times}60mm^2$ 평판 사각 코일을 수신으로 활용하여 600mm 떨어진 테이블 형태 구조로 무선전력전송 시스템을 구성하였다. 최적의 특성을 위해 무선전력전송 코일을 설계하고 3차원 전자계해석 및 등가회로 해석 시뮬레이션을 진행하고 이를 제작하여 전송 특성을 측정하였다. 스파이럴 공진코일의 중심부에서 거리에 따른 효율변화를 해석하였으며, 구성한 시스템의 측정결과 수신기가 1개일 경우의 효율은 57 % 이며, 2개로 수신될 경우 각각 37 %의 전송 효율을 나타내었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권10호
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• pp.999-1004
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• 2011

본 논문에서는 무선 전력 전송 시스템에서 널리 사용되는 원형 코일 사이의 상호 인덕턴스 계산 방법과 이를 이용한 해석 결과를 제시한다. 두 원형 코일은 수직으로 배열되었다. 상호 인덕턴스 계산을 위해 수직 배열된 수전부 원형 코일의 면적을 일정한 높이의 단위 셀로 나누고, 각 단위 셀에 쇄교하는 자속 밀도를 구하여 상호인덕턴스를 계산하였다. 이를 위해 두 원형 코일을 필라멘트 코일로 모델링하였고, 각 코일에서의 전류는 균일 하다고 하였다. 검증을 위해 헬리컬, 스파이럴 형태로 두 원형 코일을 제작하였고, z 방향의 간격이 50~100 cm인 구간에서 상호 인덕턴스를 측정한 결과, 본 논문에서 제시한 이론값과 일치하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권2호
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• pp.70-74
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• 2015

본 논문에서는 직교송신부에 $90^{\circ}$ 위상 천이된 전력 입력방식을 사용하여 2차원의 공진형 무선전력전송 송, 수신기를 설계 및 구현하였다. 제안한 송신기 각각의 직교 코일을 사용하여 상호 인덕턴스를 최소화하였으며 $90^{\circ}$ 위상 천이된 전력 입력방식을 사용하여 2차원의 공간으로 자계 에너지를 방사하도록 설계하였다. 이는 일반적인 무선전력 전송에서 위치에 따라 전송효율이 급격히 감소되는 문제점을 해결하여 2차원공간의 공진형 무선전력 전송을 가능케 한다. 이때의 공진주파수는 6.78 MHz이며, 송수신 공진기의 사이 거리가 200 mm일 때, 2차원 전 방향에서 40 % 이상의 무선전력 전송효율을 얻을 수 있다.