스마트 신발용 에너지 하베스팅 모듈을 위한 전력변환장치 해석 = Analysis of Power Conversion Device of Energy Harvesting Module for Smart Shoes

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Energy harvesting technology refers to energy recycling technologies that collect wasted energy such as light energy, thermal energy and kinetic energy and generate electric energy. Energy harvesting technology is drawing attention as an alternative to solving the battery problem of small electronic devices. A lot of research has been conducted worldwide. Among them, research has been conducted on how to use kinetic energy by human walking.
This paper introduces analysis of power conversion device of energy harvesting module for smart shoes. The boost converter uses switching elements to increase the output voltage by changing the duty ratio of a PWM signal. Therefore, circuit analysis of the boost converter must be performed to obtain the desired output voltage. The analysis of the boost converter makes it possible to design the boost converter circuit. To validate analysis of the boost converter, simulation results using Matlab/Simulink and PSIM and experimental results are presented.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 연구 사례 2
• 1.3 논문의 구성 3
• 제 2 장 에너지 하베스팅 모듈의 구조 4
• 2.1 에너지 하베스팅 모듈의 내부 구조 및 특징 4
• 2.2 컨버터 회로의 종류 5
• 2.2.1 벅 컨버터(Buck Converter) 5
• 2.2.2 부스트 컨버터(Boost Converter) 7
• 2.2.3 벅-부스트 컨버터(Buck-Boost Converter) 8
• 2.2.4 에너지 하베스팅용 컨버터 선정 9
• 제 3 장 부스트 컨버터 회로 해석 11
• 3.1 기본 부스트 컨버터의 정상상태 해석 11
• 3.1.1 인덕터의 전압-시간 곱 평형과 커패시터의 전하-시간 곱 평형 및 미소 맥동 근사화 11
• 3.1.2 기본 부스트 컨버터의 출력 전압비 19
• 3.2 불연속 전도모드 20
• 3.2.1 불연속 전도모드의 원인과 모드 경계 20
• 3.3 인덕터의 손실저항을 고려한 에너지 하베스팅용 부스트 컨버터 회로 해석 25
• 3.3.1 연속 전도모드 해석(CCM) 25
• 3.3.2 모드 경계 조건 27
• 3.3.3 불연속 전도모드 해석(DCM) 30
• 제 4 장 시뮬레이션 및 실험 결과 35
• 4.1 Matlab/Simulink를 이용한 시뮬레이션 35
• 4.2 PSIM을 이용한 시뮬레이션 36
• 4.3 실험장치 및 구성 42
• 4.4 실험 결과 45
• 4.4.1 시물레이션 및 실험 결과 정리 및 고찰 50
• 4.4.2 사람의 보행 동작 및 발생 전력 51
• 제 5 장 결론 53
• 참고문헌 54