중전압 계통 연계 무변전 멀티레벨 무선전력전송 및 센서리스 제어 연구

Xformerless Multilevel Inductive Power Transfer and Sensorless Control for Medium-Voltage Applications

연구 내용

공진형 무선전력전송에서 송·수신 코일 튜닝과 센서리스 제어를 결합하여 효율 저하를 완화하고, 절연 및 멀티레벨 전력변환 구조를 설계하는 연구

본 연구는 유도 결합 공진 기반 무선전력전송에서 변압기 없이 전력변환을 구성하는 Xformerless 멀티레벨 구조를 다룹니다. excitation coil 설계와 임피던스 매칭을 통해 부하 변동과 이격 조건에서의 전력 전달 특성을 정리하고, SS-IPT의 공진 주파수 튜닝 의존성을 이론적으로 모델링하여 최적 운전점을 도출합니다. 또한 Rx 측 전압·전류 및 동등 부하 저항을 관측기 기반으로 추정해 무선통신 없이 고대역 센서리스 효율/전류 제어를 구현하며, 동적 조건에서 자기결합 및 파라미터 식별을 수행합니다. 아울러 절연 함체, 몰딩 및 절연 성능 평가를 통해 안전 운전 설계 여건을 확보합니다.

관련 프로젝트

6건

연구 흐름

초기에는 SS-IPT의 공진 주파수 튜닝이 효율, 출력 레벨, 전압 이득, 정렬 허용도에 미치는 관계를 정리하고, 이론 기반 최적 튜닝 공간을 구성하는 방향으로 연구를 수행했습니다. 이후에는 무선통신 지연·손실 문제를 줄이기 위해 Rx 상태를 관측기로 추정하는 센서리스 제어와, 등가 부하 저항을 최대 효율점으로 유도하는 MEPT 설계를 확장했습니다. 2023~2024년에는 동적 IPT에서 필요한 온라인 파라미터 식별을 위해 교란 관측기 기반 회로 모델을 적용했고, transformerless 멀티레벨 온라인 IPT 및 LCR-DAB 구조로 확장하면서 중전압 직결과 고절연 구조 설계까지 통합했습니다. 최근에는 고전력밀도와 시스템 통합을 목표로 절연·제어·코일 설계가 결합된 프로토타입 구현을 수행하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

중전압 직결 무변전 충전 인프라
대용량 EV 급속 충전
철도차량 온라인 무선급전
부하 변동 효율 제어
센서리스 고대역 제어기
공진 파라미터 튜닝 최적화
고절연 반도체 변압기 패키징
멀티레벨 인버터 구동 제어
이격 운용 절연 설계
EMC 방열 기반 시스템 통합