Design of a High Power Frequency Tuneable Resonator for Wireless Power Transfer

In this paper, a high power tuneable resonator for a wireless power transfer system based on magnetic resonance is proposed. A spiral structure is used for a self-resonant coil and tuneable trimmer capacitors are added at the edges of resonant coils such that the frequency can be easily tuned. 3D simulation tools and equivalent circuit modeling method are used for predicting self-resonant frequency and scattering parameters according to the change of capacitor values. From the measurement of the prototype WPT system, the resonant frequency could be controlled from 3.0 MHz to 4.5 MHz and the transmission efficiency way over 50 % when the distance between transmitting coil and receiving coil was 160 mm.

무선 전력 전송용 고출력 주파수 가변 공진기 설계

본 논문에서는 자기 공명 방식의 무선 전력 전송 시스템을 위한 고출력 가변 공진기를 제안하였다. 공진 코일에는 스파이럴 구조를 사용하였으며, 공진 코일의 양 끝단에 고출력용 가변 트리머 커패시터를 연결하여 주파수 가변이 용이하도록 설계하였다. 3D 시뮬레이션 툴과 등가 회로 모델링 기법을 이용하여 커패시터 용량 변화에 따른 공진 주파수 변화와 전달특성을 예측하였다. 무선 전력 전송 시제품을 제작하여 측정한 결과, 송/수신 코일이 160 mm의 거리로 이격되어 있을 때, 3.0~4.5 MHz 범위의 공진 주파수 가변이 용이하였으며, 50%이상의 전송 효율을 얻을 수 있었다.