An inductive coupler, which feeds communication to the electric power transmission line, is required to establish Power Line Communication(PLC). The electro-magnetic property of magnetic core and design technology for coupler are very important to manufacture an inductive coupler for power transmission line. The magnetic core with superior electro-magnetic property was manufactured by using nanocrystalline alloy and an inductive coupler, which can operate at the maximum 2,000 A current, was designed and manufactured by establishment of current saturation, signal out winding, and electromagnetic simulation in this study. Communication speed of 14 Mbps in 600 meter communication distance of the real electric power transmission line was obtained by using the inductive coupler and application possibility of the inductive coupler for the electric power transmission line was certified.
An inductive coupler, which feeds communication to the electric power transmission line, is required to establish Power Line Communication(PLC). The electro-magnetic property of magnetic core and design technology for coupler are very important to manufacture an inductive coupler for power transmission line. The magnetic core with superior electro-magnetic property was manufactured by using nano-crystalline alloy and an inductive coupler, which can operate at the maximum 2,000 A current, was designed and manufactured by establishment of current saturation, signal out winding, and electro-magnetic simulation in this study. Communication speed of 14 Mbps in 600 m communication distance of the real electric power transmission line was obtained by using the inductive coupler and application possibility of the inductive coupler for the electric power transmission line was certified.
The existing contactless inductive coupler has many problems because of its large volume and high level of exciting current, so a new contactless inductive coupler is being required under the circumstances and the load requirement. For a contactless inductive coupler in the manufacturing equipment of semiconductor, the coupler's efficiency is low because of its small magnetic inductance and large leakage inductance. Moreover, the high frequency switching to increase energy density per unit volume increases the iron loss and the eddy current loss, so it must be considered deeply when selecting core materials. Therefore, this paper presents core materials and shape to improve the performance of the contactless inductive coupler according to the coil positions.
전력선 통신에서 사용되는 비접촉식 커플러의 신호 전달 특성을 향상시키기 위한 비접촉식 커플러의 구조와 자기장 결합에 대한 연구를 수행하였다. 비접촉식 커플러의 결합 구조를 분석하였고, Rogowski 코일을 이용한 커플러와 자성체 코어를 이용한 커플러를 제작하여 구조에 따른 신호 전달 특성을 분석하였다. 집중 정수 소자와 임피던스 트랜스포머를 이용한 임피던스 매칭법을 제안하여 협대역과 광대역에서 신호 전달 특성을 향상시켰고 전달 신호의 크기는 대역폭과 트레이드오프가 있음을 보였다. 본 연구는 추후 부하 변동에 따른 임피던스 매칭 연구에 도움을 줄 수 있다.
PLC 시스템에서 사용되는 커플러는 전력선에 연결 형태에 따라 접촉식(Capacitive)과 비접촉식(Inductive)으로 분류된다. 특히 비접촉식 커플러에서 자기 코아(magnetic core)의 소재 특성은 커플러의 크기와 신호 손실 특성 등에 많은 영향을 준다. 본 논문에서는 비접촉식 커플러에서 자기 코아용 재료들의 물성특성과 재료 물성 변화에 따른 전력선 통신에 미치는 영향을 분석하였다.
페라이트 코어는 연자성 재료로서 유도형 전력선 통신을 위한 결합기 제작에 사용되고 있다. 그러나 전력선 통신환경에 따라 크기를 자유롭게 조절하기 어려운 재료이다. 본 논문에서는 페라이트 보다 투자율이 높은 나노 결정립합금을 이용하여 광대역 전력선 통신용 유도형 결합기 재료로 적용할 수 있음을 보고한다. 나노결정립은 얇은 리본 형태로 제조되므로 토로이달 코어에 감긴 리본의 횟수로 결합기의 크기를 자유롭게 조절할 수 있다. 함침법으로 만든 코어를 이용하여 유도형 결합기를 제작하였고, 이를 비접촉식 전력선 통신용에 적용할 수 있음을 보여주었다. 실험결과 100 A 이하의 선로 전류변동 조건에서 통신거리 100 m 까지는 45 Mbps, 200 m 까지는 8 Mbps의 대역폭을 보였으며 수신율은 100 %이였다.
We observed the application possibility of inductive coupler for the underground high-voltage power line communication by means of analysis of signal transmission characteristics and magnetic properties on annealing temperatures for high-permeability Fe-base amorphous alloys. The best electromagnetic and transmission characteristics were shown in nano-crystalline precipitated alloy annealed at temperature $510^{\circ}C$. The transmission characteristics in the low-frequency band depend on permeability of magnetic core materials and its properties of high-frequency band can be improved by impedance matching. Using the high pass filter embedded in the coupler, other noise signal band except for communication signals could be cut off.
Fluorescent induction lamps are assembly of a Low Pressure Mercury discharge vessel and an inductive power coupler. A vessel containing at least a Low Pressure Mercury vapor, which will be energized by means of the Inductive Coupler. The Ultra Violet radiation from the resulting discharge is converted by a layer of fluorescent material into visible light. The discharge vessel may have means of mechanical fixation to position it to the Inductive power coupler. The component to transform High Frequency electrical energy, by means of induction, in order to energize the Low Pressure Mercury in the discharge vessel. The component includes electrical connection. Fluorescent induction lamps don't have international standards yet. So we try to correspond Korea standards to international standards.
In this study, we measured the communication performance of inductive coupler under high current condition. Ferrite and nanocrystalline cores were used to compare the available PLC communication range and bandwidth for current fluctuations.
조선소에서 선체 블록과 용접 피더의 위치를 알면 작업자의 위치 정보를 쉽게 얻을 수 있다. 이 데이터는 작업장 안전 모니터링 시스템 구축에 매우 유용하다. 그러나 선체 구조와 용접 공정의 특수성 때문에 작업장에 고정 통신망을 적용하기 어렵다. 본 연구에서는 전용 통신선을 대신할 수 있는 유도 전력선 통신을 선체블록과 같은 금속매체에 적용하는 기술을 검토하였다. 용접기의 전원 케이블에 설치할 유도 결합기로 페라이트 코어를 사용하였고, 금속 블록의 지지대에 체결할 결합기로 나노 결정질 코어를 적용하였다. 제안된 커플러는 COMSOL AC/DC 모듈로 3차원 모델링 하였고 동작 원리를 시각화하기 위하여 유한 요소 해석을 수행하였다. 알루미늄 프로파일을 사용한 금속블록 통신 성능 테스트에서 용접 전극의 블록 접촉으로 통신 채널이 형성되었을 때 대역폭은 6 Mbps 이상 유지되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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