결합계수 및 코일 자기 인덕턴스 변화에 따른 무선전력전송 시스템의 입력 임피던스 변화에 관한 연구 = Changes in Input Impedance of the Wireless Power Transfer System according to Changes in Coupling Coefficient and Coil Self-Inductance

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 무선전력전송 시스템의 결합계수와 코일의 자기 인덕턴스에 따른 입력 임피던스의 변화를 분석하였다. 입력 임피던스는 인버터에서 바라본 임피던스로, 코일의 고조파 전류를 결정하는 결정적인 역할을 하게 된다. 본 논문에서는 송신 및 수신 코일 간의 공극이 작아져서 무선전력전송 시스템의 결합계수가 커지게 되면 입력 임피던스 크기의기울기가 작아지게 되고, 최종적으로 고조파 성분에서의 입력 임피던스가 감소한다는 것이 분석되었다. 또한, 송신 코일의 인덕턴스가 크면 클수록 시스템의 입력 임피던스가 증가하는 것도 함께 증명되었다. 분석된 입력 임피던스의 변화는시뮬레이션 및 실험을 통해서 증명되었다. 최종적으로 결합계수와 코일의 자기 인덕턴스의 변화에 따라서 입력 임피던스가 변하게 되어 고조파 전류에 영향을 끼치는 것도 측정으로 증명되었다. 수식적으로 분석된 것처럼, 결합계수가 클수록, 코일의 자기 인덕턴스가 작을수록 고조파 성분의 입력 임피던스가 감소하여 코일에 흐르는 고조파 전류가 증가하는것을 확인하였고, 시뮬레이션과 실험에서 3 % 미만의 오차를 보이는 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, the change in input impedance according to the coupling coefficient and self-inductance of the coil of a wireless power transfer system is analyzed. The input impedance is the impedance of the power inverter that plays a decisive role in determining the harmonic current of the coil. When the air gap between the transmitting and receiving coils decreased and the coupling coefficient of the wireless power transfer system increased, the slope of the input impedance decreased, and ultimately, the input impedance in the harmonic component decreased; moreover, the larger the inductance of the transmitting coil, the larger the input impedance of the system. The change in the analyzed input impedance was verified through simulations and experiments. Ultimately, measurements proved that the input impedance changes according to the change in the coupling coefficient and coil self-inductance, which affects the harmonic current. As mathematically analyzed, the larger the coupling coefficient and the smaller the self-inductance of the coil, the lower the input impedance of the harmonic component and the higher the harmonic current flowing in the coil, with a difference of less than 3 % between the simulation and experimental results.