• Journal of Power Electronics
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• 제18권3호
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• pp.931-943
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• 2018

Wireless power transfer (WPT) technology has been the focus of a lot of research due to its safety and convenience. The Z-source inverter (ZSI) was introduced into WPT systems to realize improved system performance. The ZSI regulates the dc-rail voltage in WPT systems without front-end converters and makes the inverter bridge immune to shoot-through states. However, when the WPT system is combined with a ZSI, the system parameters must be configured to prevent the ZSI from entering an "accidental shoot-through" (AST) state. This state can increase the THD and decrease system power and efficiency. This paper presents a mathematical analysis for the characteristics of a WPT system and a ZSI while addressing the causes of the AST state. To deal with this issue, the impact of the system parameters on the output are analyzed under two control algorithms and the primary compensation capacitance range is derived in detail. To validate the analysis, both simulations and experiments are carried out and the obtained results are presented.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제9권2호
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• pp.569-575
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• 2014

A highly efficient class E power amplifier is demonstrated for application to wireless power transfer system. The amplifier is designed with an L-type matching at the output for harmonic rejection and output matching. The power loss and the effect of each component in the amplifier with the matching circuit are analyzed with the current ratio transmitted to the output load. Inductors with a quality factor of more than 120 are used in a dc feed and the matching circuit to improve transmission efficiency. The single-ended amplifier with 20 V supply voltage shows 7.7 W output power and 90.8% power added efficiency at 6.78 MHz. The wireless power transfer (WPT) system with the amplifier shows 5.4 W transmitted power and 82.3% overall efficiency. The analysis and measurements show that high-Q inductors are required for the amplifier design to realize highly efficient WPT system.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.681-682
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• 2013

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권10호
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• pp.5035-5057
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• 2019

Advancements in nanotechnology and novel nano materials in the past decade have provided a set of tools that can be used to design and manufacture integrated nano devices, which are capable of performing sensing, computing, data storing and actuation. In this paper, we have proposed cooperative nano communication using Power Switching Relay (PSR) Wireless Power Transfer (WPT) protocol and Time Switching Relay (TSR) WPT protocol over independent identically distributed (i.i.d.) Rayleigh fading channels in the Terahertz (THz) Gap frequency band to increase the range of transmission. Outage Probability (OP) performances for the proposed cooperative nano communication networks have been evaluated for the following scenarios: A) A single decode-and-forward (DF) relay for PSR protocol and TSR protocol, B) DF multi-relay network with best relay selection (BRS) for PSR protocol and TSR protocol, and C) DF multi-relay network with multiple DF hops with BRS for PSR protocol and TSR protocol. The results have shown that the transmission distance can be improved significantly by employing DF relays with WPT. They have also shown that by increasing the number of hops in a relay the OP performance is only marginally degraded. The analytical results have been verified by Monte-Carlo simulations.

• 한국항행학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.371-376
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• 2017

본 논문에서는 6.78 MHz 에서 공진하는 대형 코일을 이용한 자기공진방식 무선전력전송 시나리오를 제시하고 3차원 전자계 시뮬레이션, 자기공진방식 무선전력전송 등가회로를 통한 특성을 비교하였다. 본 논문에서 제시한 자기공진방식의 무선전력전송 등가회로는 기존 등가회로에 추가적으로 코일 간에 발생하는 기생 커패시턴스를 고려하였다. 이를 바탕으로 제작한 자기공진방식 무선전력전송 코일을 측정하고 시뮬레이션 예측과 비교하였다. 비교 결과 전송 특성 및 공진 주파수 천이 정도를 예측할 수 있었다. 제시한 자기공진방식 무선전력전송 등가회로 특성과 측정치의 오차는 ${\Delta}{\mid}S11{\mid}$이 최대 1.31 dB, ${\Delta}{\mid}S21{\mid}$이 최대 1.36 dB로 유사하게 예측하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제9권6호
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• pp.578-583
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• 2016

본 논문에서는 이중루프 구조를 갖는 다중모드 무선전력전송 시스템을 제안하였다. 본 논문에서 제안한 다중모드 무선전력전송 시스템은 두 개의 서로 다른 주파수 6.78 MHz 자기공진 무선전력전송 모드와 13.56 MHz NFC 모드로 동작하는 외부 루프 모듈과 두 개의 서로 다른 주파수에서 동작하는 자기유도 표준인 WPC 모드와 PMA 모드로 동작하는 외부 루프와 연결된 내부 루프 모듈로 구성된다. 실제 상용 스마트폰 배터리 커버에 장착하기 위해 페라이트 시트를 포함한 $45{\times}90{\times}0.35mm3$ 크기에 맞춰 설계 및 최적화 되었다. 제안된 다중모드 무선전력전송 시스템은 기존의 자기유도방식 표준에 해당하는 WPC와 PMA를 지원할 뿐만 아니라 6.78 MHz 및 13.56 MHz에서 20 dB 이상의 반사손실 특성을 나타내었고 6.78 MHz 자기공진 무선충전 환경에서는 공진코일 간 70% 이상의 효율 특성을 갖는다.

• 전기학회논문지
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• 제65권4호
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• pp.684-688
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• 2016

The magnetic resonance method requires high quality factor(Q-factor) of resonators. Superconductor coils were used in this study to increase the Q-factor of wireless power transfer(WPT) systems in the magnetic resonance method. The results showed better transfer efficiency compared to copper coils. However, as superconducting coils should be cooled below critical temperatures, they require cooling containers. In this viewpoint, shielding materials for the cooling containers were applied for the analysis of the WPT characteristics. The shielding materials were applied at both ends of the transmitter and receiver coils. Iron, aluminum, and plastic were used for shielding. The electric field distribution and S-parameters (S11, S21) of superconducting coils were compared and analyzed according to the shield materials. As a result, plastic shielding showed better transfer efficiency, while iron and aluminum had less efficiency. Also, the maximum magnetic field distribution of the coils according to the shielding materials was analyzed. It was found that plastic shielding had 5 times bigger power transfer rate than iron or aluminum. It is suggested that the reliability of superconducting WPT systems can be secured if plastic is used for the cooling containers of superconducting resonance coils.

• 한국전자파학회논문지
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• 제29권12호
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• pp.942-952
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• 2018

국내에서 개발되고 있는 도시철도용 무선 전달 공급 시스템은 60 kHz 자기장을 이용하여 객차에 전력을 공급한다. 무선 전력 전송 시 발생되는 전자기장에 인체가 노출될 때, 전자기장 세기는 인체 안전성 기준을 만족해야 한다. 하지만 도시철도용 무선 급집전 시스템에서 발생하는 전자기장에 대한 측정 방법과 인체 안전성 평가 방법이 아직 확립되지 않았다. 본 논문에서는 도시철도용 무선 급집전 시스템에서 발생되는 전자기장 측정 방법 및 인체 안전성 평가 방법을 제안하였다. 제안된 측정 방법에 따라 무선 급집전 시스템 시험선로에서 발생되는 전자기장을 측정하고, 전자기장 인체 보호기준치와 비교하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권4호
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• pp.1109-1116
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• 2017

Wireless power transfer (WPT) technology has the advantages of intelligence and facilitation. This paper designs a WPT system applied to battery charging and provides a strategy which switches from the constant current (CC) charging mode to constant voltage (CV) charging mode. The LCL-LCL topology is used to realize the CC output, while the LCL-S (series compensation) topology is used to realize the CV output. The main factor affecting the output characteristics is extracted by analyzing the two topologies above. Based on the main factor, this paper puts forward a modified way to design the system. In addition, on-line monitors for the battery and switches are placed at receiving side, which avoids the need for introducing an information interaction module into the system. Therefore, the complexity of the controlling system is reduced. Finally, simulation and experimental analyses are carried out to verify the correctness of the compound topologies.

• 한국전자파학회논문지
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• 제30권4호
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• pp.286-289
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• 2019

본 논문에서는 다중 입 출력 무선전력전송 시스템의 최대 전송 효율 구현을 위한 송신기 입력 및 수신기 부하 제어방법을 제안하였다. 최대 전송 효율 구현에 필요한 각 송신기의 입력전압과 수신기의 부하를 송수신기 간의 성능지수를 이용하여 유도하였다. 유도한 최적 입력전압과 최적 부하는 적절한 예시를 통해 Genetic algorithm을 이용해 최적화한 결과나 회로 시뮬레이션 결과와 유사함을 확인하였다. 본 논문에서 제시된 이론적 방법을 적절히 활용한다면, 근거리 다중 입 출력 무선전력전송 시스템의 효과적인 설계가 가능할 것이다.