KR102075343B1 - Apparatus and method for wireless power transfer - Google Patents

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Abstract

무선전력전송 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 α축 상에 배치된 제1 송신 코일 및 β축 상에 배치된 제2 송신 코일을 포함하는 복수의 송신 코일을 이용하여 수신 코일로 전력을 전송하는 2차원 무선전력전송 장치는, 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각의 전류 및 전압에 기초하여 상기 복수의 송신 코일과 상기 수신 코일 사이의 상호 인덕턴스 각을 추정하는 추정부, 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각의 전류를 복조하고, 상기 상호 인덕턴스 각을 이용하여 상기 복조된 각 전류를 d축 전류와 q축 전류로 변환하는 변환부, d축 전류 명령, q축 전류 명령, 상기 d축 전류, 상기 q축 전류 및 상기 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 최대 전력 전송을 위한 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령을 생성하는 전압 명령 생성부, 및 상기 α축 전압 명령 및 상기 β축 전압 명령에 기초하여 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각에 고주파 전압을 공급하는 전력변환부를 포함한다. Disclosed are a wireless power transmission apparatus and method. Two-dimensional wireless power for transmitting power to a receiving coil using a plurality of transmitting coils including a first transmitting coil disposed on the α axis and a second transmitting coil disposed on the β axis according to an embodiment of the present invention. The transmitting device includes: an estimator for estimating mutual inductance angles between the plurality of transmitting coils and the receiving coils based on currents and voltages of the first transmitting coils and the second transmitting coils, the first transmitting coils, and the A converting unit for demodulating the current of each of the second transmitting coils and converting each of the demodulated currents into d-axis current and q-axis current using the mutual inductance angle, d-axis current command, q-axis current command, and d-axis A voltage command generator for generating an α-axis voltage command and a β-axis voltage command for maximum power transfer based on the current, the q-axis current, and the mutual inductance angle, and the α-axis voltage command and the β-axis voltage And a power converter configured to supply a high frequency voltage to each of the first transmitting coil and the second transmitting coil based on a command.

Description

무선전력전송 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR WIRELESS POWER TRANSFER}Wireless power transmission apparatus and method {APPARATUS AND METHOD FOR WIRELESS POWER TRANSFER}

본 발명의 실시예들은 무선전력전송 장치 및 방법 기술과 관련된다.Embodiments of the present invention relate to wireless power transmission apparatus and method technology.

무선전력전송(WPT: Wireless Power Transfer) 기술은 스마트 워치, 보청기 등 소형 전자기기의 무선충전에 활용할 수 있다. 무선전력전송 및 이를 이용한 충전장치는 모바일 전자기기에 전력을 공급하는 수단으로 수요가 점차 증가하고 있다.Wireless Power Transfer (WPT) technology can be used for wireless charging of small electronic devices such as smart watches and hearing aids. Wireless power transmission and a charging device using the same as a means for supplying power to mobile electronic devices is increasing in demand.

그러나, 기존의 무선전력전송 및 이를 이용한 충전장치는 수신단의 위치에 따라 전력전송 효율이 변하는 문제점이 있다.However, the existing wireless power transmission and the charging device using the same has a problem that the power transmission efficiency is changed according to the position of the receiving end.

한국공개특허 제10-2013-0032472호 (2013.04.02. 공개)Korean Patent Publication No. 10-2013-0032472 (published Apr. 2013)

본 발명의 실시예들은 무선전력전송 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention provide a wireless power transmission apparatus and method.

본 발명의 일 실시예에 따른 α축 상에 배치된 제1 송신 코일 및 β축 상에 배치된 제2 송신 코일을 포함하는 복수의 송신 코일을 이용하여 수신 코일로 전력을 전송하는 2차원 무선전력전송 장치는, 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각의 전류 및 전압에 기초하여 상기 복수의 송신 코일과 상기 수신 코일 사이의 상호 인덕턴스 각을 추정하는 추정부, 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각의 전류를 복조하고, 상기 상호 인덕턴스 각을 이용하여 상기 복조된 각 전류를 d축 전류와 q축 전류로 변환하는 변환부, d축 전류 명령, q축 전류 명령, 상기 d축 전류, 상기 q축 전류 및 상기 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 최대 전력 전송을 위한 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령을 생성하는 전압 명령 생성부, 및 상기 α축 전압 명령 및 상기 β축 전압 명령에 기초하여 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각에 고주파 전압을 공급하는 전력변환부를 포함한다.Two-dimensional wireless power for transmitting power to a receiving coil using a plurality of transmitting coils including a first transmitting coil disposed on the α axis and a second transmitting coil disposed on the β axis according to an embodiment of the present invention. The transmitting device includes: an estimator for estimating mutual inductance angles between the plurality of transmitting coils and the receiving coils based on currents and voltages of the first transmitting coils and the second transmitting coils, the first transmitting coils, and the A converting unit for demodulating the current of each of the second transmitting coils and converting each of the demodulated currents into d-axis current and q-axis current using the mutual inductance angle, d-axis current command, q-axis current command, and d-axis A voltage command generator for generating an α-axis voltage command and a β-axis voltage command for maximum power transfer based on the current, the q-axis current, and the mutual inductance angle, and the α-axis voltage command and the β-axis voltage And a power converter configured to supply a high frequency voltage to each of the first transmitting coil and the second transmitting coil based on a command.

상기 변환부는, 상기 제1 송신 코일의 α축 전류와 상기 제2 송신 코일의 β축 전류를 각각 복조하여, 상기 α축 전류 및 상기 β축 전류 각각에 대한 포락선을 검출하는 복조부 및 상기 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 상기 α축 전류의 포락선과 상기 β축 전류의 포락선을 각각 상기 d축 전류와 상기 q축 전류로 변환하는 d-q 변환부를 포함할 수 있다.The converting unit demodulates the α-axis current of the first transmission coil and the β-axis current of the second transmission coil, respectively, and a demodulation unit for detecting an envelope for each of the α-axis current and the β-axis current and the mutual inductance. Based on the angle, it may include a dq conversion unit for converting the envelope of the α-axis current and the envelope of the β-axis current to the d-axis current and the q-axis current, respectively.

상기 전압 명령 생성부는, 상기 d축 전류 명령, 상기 q축 전류 명령, 상기 d축 전류 및 상기 q축 전류를 이용하여 d축 전압 명령 및 q축 전압 명령을 생성하는 비례적분 제어기 및 상기 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 상기 d축 전압 명령 및 상기 q축 전압 명령을 각각 상기 α축 전압 명령 및 상기 β축 전압 명령으로 변환하는 d-q 역변환부를 포함할 수 있다.The voltage command generation unit includes a proportional integral controller and a mutual inductance angle for generating a d-axis voltage command and a q-axis voltage command using the d-axis current command, the q-axis current command, the d-axis current, and the q-axis current. The dq inverse converting unit converts the d-axis voltage command and the q-axis voltage command into the α-axis voltage command and the β-axis voltage command, respectively.

상기 전력변환부는, 상기 α축 전압 명령 및 상기 β축 전압 명령에 기초하여, 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일로 각각 인가되는 α축 전압 및 β축 전압의 크기를 제어하는 DC-DC 컨버터 및 크기가 제어된 상기 α축 전압 및 상기 β축 전압을 변조하여 상기 고주파 전압을 생성하는 공진형 인버터를 포함할 수 있다.The power converter is configured to control the magnitude of the α-axis voltage and the β-axis voltage applied to the first transmission coil and the second transmission coil based on the α-axis voltage command and the β-axis voltage command. The converter may include a resonant inverter configured to generate the high frequency voltage by modulating the α-axis voltage and the β-axis voltage of which the size is controlled.

본 발명의 일 실시예에 따른 α축 상에 배치된 제1 송신 코일 및 β축 상에 배치된 제2 송신 코일을 포함하는 복수의 송신 코일을 이용하여 수신 코일로 전력을 전송하는 2차원 무선전력전송 방법은, 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각의 전류 및 전압에 기초하여 상기 복수의 송신 코일과 상기 수신 코일 사이의 상호 인덕턴스 각을 추정하는 단계, 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각의 전류를 복조하고, 상기 상호 인덕턴스 각을 이용하여 상기 복조된 각 전류를 d축 전류와 q축 전류로 변환하는 단계, d축 전류 명령, q축 전류 명령, 상기 d축 전류, 상기 q축 전류 및 상기 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 최대 전력 전송을 위한 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령을 생성하는 단계 및 상기 α축 전압 명령 및 상기 β축 전압 명령에 기초하여 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각에 고주파 전압을 공급하는 단계를 포함한다.Two-dimensional wireless power for transmitting power to a receiving coil using a plurality of transmitting coils including a first transmitting coil disposed on the α axis and a second transmitting coil disposed on the β axis according to an embodiment of the present invention. The transmission method may include estimating mutual inductance angles between the plurality of transmission coils and the reception coils based on currents and voltages of the first transmission coils and the second transmission coils, respectively. Demodulating the current of each of the two transmitting coils, and converting each of the demodulated currents into a d-axis current and a q-axis current using the mutual inductance angle, a d-axis current command, a q-axis current command, the d-axis current, Based on the q-axis current and the mutual inductance angle, generating an α-axis voltage command and a β-axis voltage command for maximum power transfer and based on the α-axis voltage command and the β-axis voltage command And a step of supplying high frequency voltage to the first transmission coil group and the second transmission coil, respectively.

상기 변환하는 단계는, 상기 제1 송신 코일의 α축 전류와 상기 제2 송신 코일의 β축 전류를 각각 복조하여, 상기 α축 전류 및 상기 β축 전류 각각에 대한 포락선을 검출하는 단계 및 상기 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 상기 α축 전류의 포락선과 상기 β축 전류의 포락선을 각각 상기 d축 전류와 상기 q축 전류로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.The converting may include demodulating the α-axis current of the first transmission coil and the β-axis current of the second transmission coil, respectively, and detecting an envelope for each of the α-axis current and the β-axis current. And converting the envelope of the α-axis current and the envelope of the β-axis current into the d-axis current and the q-axis current, respectively, based on an inductance angle.

상기 생성하는 단계는, 상기 d축 전류 명령, 상기 q축 전류 명령, 상기 d축 전류 및 상기 q축 전류를 이용하여 d축 전압 명령 및 q축 전압 명령을 생성하는 단계 및 상기 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 상기 d축 전압 명령 및 상기 q축 전압 명령을 각각 상기 α축 전압 명령 및 상기 β축 전압 명령으로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.The generating may include generating a d-axis voltage command and a q-axis voltage command using the d-axis current command, the q-axis current command, the d-axis current, and the q-axis current, and based on the mutual inductance angle. The method may include converting the d-axis voltage command and the q-axis voltage command into the α-axis voltage command and the β-axis voltage command, respectively.

상기 공급하는 단계는, 상기 α축 전압 명령 및 상기 β축 전압 명령에 기초하여, 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일로 각각 인가되는 α축 전압 및 β축 전압의 크기를 제어하는 단계 및 크기가 제어된 상기 α축 전압 및 상기 β축 전압을 변조하여 상기 고주파 전압을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The supplying may include controlling the magnitudes of the α-axis voltage and the β-axis voltage applied to the first transmission coil and the second transmission coil, respectively, based on the α-axis voltage command and the β-axis voltage command. And generating the high frequency voltage by modulating the amplitude-controlled α-axis voltage and the β-axis voltage.

본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 송신 코일과 수신 코일 사이의 상호 인덕턴스 각을 추정하고, 추정된 상호 인덕턴스 각 및 전류 명령에 기초하여 전압명령을 계산하여 복수의 송신 코일에 고주파 전압을 공급함으로써 수신단의 위치가 변함에도 최대 전력을 전송하여 무선전력전송의 효율을 향상시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, a mutual inductance angle between a plurality of transmitting coils and a receiving coil is estimated, and a voltage command is calculated based on the estimated mutual inductance angle and a current command to supply a high frequency voltage to the plurality of transmitting coils. As a result, the maximum power may be transmitted even when the location of the receiving end changes, thereby improving the efficiency of wireless power transmission.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공진 유도 결합을 이용한 무선전력전송 시스템의 등가 회로에 대한 일 예를 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선전력전송 장치의 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선전력전송 방법의 순서도1 is a diagram illustrating an example of an equivalent circuit of a wireless power transmission system using resonance inductive coupling according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention
3 is a flow chart of a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following detailed description is provided to assist in a comprehensive understanding of the methods, devices, and / or systems described herein. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.In describing the embodiments of the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intention or custom of a user or an operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification. The terminology used in the description is for the purpose of describing embodiments of the invention only and should not be limiting. Unless expressly used otherwise, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural forms of meaning. In this description, expressions such as "comprises" or "equipment" are intended to indicate certain features, numbers, steps, actions, elements, portions or combinations thereof, and one or more than those described. It should not be construed to exclude the presence or possibility of other features, numbers, steps, actions, elements, portions or combinations thereof.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 유도 결합을 이용한 무선전력전송 시스템의 등가 회로에 대한 일 예를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of an equivalent circuit of a wireless power transmission system using resonance inductive coupling according to an embodiment of the present invention.

무선전력전송 시스템은 α축 상에 배치된 제1 송신 코일 및 β축 상에 배치된 제2 송신 코일을 포함하는 복수의 송신 코일을 이용하여 수신 코일로 전력을 전송하는 2차원 무선전력전송 시스템이다.The wireless power transmission system is a two-dimensional wireless power transmission system that transmits power to a receiving coil using a plurality of transmission coils including a first transmission coil disposed on the α axis and a second transmission coil disposed on the β axis. .

구체적으로, 무선전력전송 시스템는 두 개의 송신 코일 즉, 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일과 하나의 수신 코일 사이의 공진 유도 결합을 이용하여 무선으로 송신부에서 수신부로 전력을 전송한다. 이때 송신 코일 및 수신 코일은 원형으로 형성될 수 있다.In detail, the wireless power transmission system wirelessly transmits power from a transmitter to a receiver by using resonance inductive coupling between two transmitting coils, that is, a first transmitting coil and a second transmitting coil, and one receiving coil. In this case, the transmitting coil and the receiving coil may be formed in a circular shape.

도 1를 참조하면, 공진 유도 결합을 이용한 무선전력전송 시스템의 등가 회로는 송신단과 수신단을 포함한다.Referring to FIG. 1, an equivalent circuit of a wireless power transmission system using resonance inductive coupling includes a transmitter and a receiver.

송신단은 α축 상에 배치된 제1 송신 코일 및 β축 상에 배치된 제2 송신 코일을 포함한다. 이때, 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일은 저항(

Figure 112018045972011-pat00001
) 및 커패시턴스(
Figure 112018045972011-pat00002
)를 포함한다. 또한, 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일은 각각
Figure 112018045972011-pat00003
및
Figure 112018045972011-pat00004
값을 가지는 인덕턴스를 포함한다. 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일의 입력단자에는 각각 전류(
Figure 112018045972011-pat00005
,
Figure 112018045972011-pat00006
) 및 전압(
Figure 112018045972011-pat00007
,
Figure 112018045972011-pat00008
)이 인가된다. 이때, 제1 송신 코일의 전류와 제2 송신 코일의 전류의 합성벡터는
Figure 112018045972011-pat00009
로 나타내고, 제1 송신 코일의 전류 벡터와 합성 벡터가 이루는 각도는
Figure 112018045972011-pat00010
로 나타낸다. 또한, 제1 송신 코일과 제2 송신 코일이 서로 직교(orthogonal)하는 것으로 가정하면, 제1 송신 코일과 제2 송신 코일 사이의 상호 인덕턴스(
Figure 112018045972011-pat00011
) 값은 0이다.The transmitting end includes a first transmitting coil disposed on the α axis and a second transmitting coil disposed on the β axis. In this case, the first transmission coil and the second transmission coil are resistors (
Figure 112018045972011-pat00001
) And capacitance (
Figure 112018045972011-pat00002
). Further, the first transmitting coil and the second transmitting coil are respectively
Figure 112018045972011-pat00003
And
Figure 112018045972011-pat00004
Contains an inductance with a value. The input terminals of the first transmitting coil and the second transmitting coil each have a current (
Figure 112018045972011-pat00005
,
Figure 112018045972011-pat00006
) And voltage (
Figure 112018045972011-pat00007
,
Figure 112018045972011-pat00008
) Is applied. In this case, the composite vector of the current of the first transmission coil and the current of the second transmission coil is
Figure 112018045972011-pat00009
The angle formed by the current vector and the composite vector of the first transmission coil is
Figure 112018045972011-pat00010
Represented by In addition, assuming that the first transmitting coil and the second transmitting coil are orthogonal to each other, mutual inductance between the first transmitting coil and the second transmitting coil (
Figure 112018045972011-pat00011
) Value is 0.

한편, 수신단은 수신 코일 및 수신단 측의 저항(

Figure 112018045972011-pat00012
)을 포함한다. 또한, 수신 코일은 저항(
Figure 112018045972011-pat00013
), 커패시턴스(
Figure 112018045972011-pat00014
) 및 인덕턴스(
Figure 112018045972011-pat00015
)를 포함한다.On the other hand, the receiving end is the resistance of the receiving coil and the receiving end (
Figure 112018045972011-pat00012
). Also, the receiving coil has a resistance (
Figure 112018045972011-pat00013
), Capacitance (
Figure 112018045972011-pat00014
) And inductance (
Figure 112018045972011-pat00015
).

이때,

Figure 112018045972011-pat00016
,
Figure 112018045972011-pat00017
이라고 가정하면, 무선전력전송 시스템의 전력 전송 효율은 아래 수학식 1을 이용하여 산출할 수 있다.At this time,
Figure 112018045972011-pat00016
,
Figure 112018045972011-pat00017
In this case, the power transmission efficiency of the wireless power transmission system may be calculated using Equation 1 below.

Figure 112018045972011-pat00018
Figure 112018045972011-pat00018

Figure 112018045972011-pat00019
Figure 112018045972011-pat00019

수학식 1에서

Figure 112018045972011-pat00020
는 전력 전송 효율,
Figure 112018045972011-pat00021
은 출력 전력,
Figure 112018045972011-pat00022
는 입력 전력,
Figure 112018045972011-pat00023
는 제1 송신 코일의 소모 전력,
Figure 112018045972011-pat00024
는 제2 송신 코일의 소모 전력,
Figure 112018045972011-pat00025
는 수신 코일의 소모 전력,
Figure 112018045972011-pat00026
는 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일에 인가되는 전압과 전류의 주파수,
Figure 112018045972011-pat00027
는 송신 코일의 리액턴스,
Figure 112018045972011-pat00028
는 제1 송신 코일과 수신 코일 간의 상호 인덕턴스,
Figure 112018045972011-pat00029
는 제2 송신 코일과 수신 코일 간의 상호 인덕턴스를 의미한다.In Equation 1
Figure 112018045972011-pat00020
Power transmission efficiency,
Figure 112018045972011-pat00021
Silver output power,
Figure 112018045972011-pat00022
Is the input power,
Figure 112018045972011-pat00023
Is power consumption of the first transmission coil,
Figure 112018045972011-pat00024
Is power consumption of the second transmission coil,
Figure 112018045972011-pat00025
Is the power consumption of the receiving coil,
Figure 112018045972011-pat00026
Is the frequency of the voltage and current applied to the first transmission coil and the second transmission coil,
Figure 112018045972011-pat00027
Is the reactance of the transmitting coil,
Figure 112018045972011-pat00028
Is the mutual inductance between the first transmitting coil and the receiving coil,
Figure 112018045972011-pat00029
Denotes mutual inductance between the second transmitting coil and the receiving coil.

따라서, 무선전력전송 시스템의 전력 전달 효율은

Figure 112018045972011-pat00030
가 될 때 최대가 된다.Therefore, the power transmission efficiency of the wireless power transmission system
Figure 112018045972011-pat00030
It becomes the maximum when becomes.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선전력전송 장치(200)의 구성도이다.2 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus 200 according to an embodiment of the present invention.

도 2을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송 장치(200)는 추정부(210), 변환부(220), 전압 명령 생성부(230) 및 전력변환부(240)를 포함한다.2, the wireless power transmission apparatus 200 according to an embodiment of the present invention includes an estimator 210, a converter 220, a voltage command generator 230, and a power converter 240. do.

추정부(210)는 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일 각각의 전류 및 전압에 기초하여 복수의 송신 코일과 수신 코일 사이의 상호 인덕턴스 각을 추정한다.The estimator 210 estimates mutual inductance angles between the plurality of transmitting coils and the receiving coils based on currents and voltages of the first transmitting coils and the second transmitting coils, respectively.

구체적으로, 상호 인덕턴스 각은 아래의 수학식 2를 이용하여 나타낼 수 있다.Specifically, the mutual inductance angle may be represented by using Equation 2 below.

Figure 112018045972011-pat00031
Figure 112018045972011-pat00031

이때,

Figure 112018045972011-pat00032
과
Figure 112018045972011-pat00033
의 비는 아래 수학식 3을 이용하여 산출할 수 있다.At this time,
Figure 112018045972011-pat00032
and
Figure 112018045972011-pat00033
The ratio of can be calculated using Equation 3 below.

Figure 112018045972011-pat00034
Figure 112018045972011-pat00034

수학식 3에서

Figure 112018045972011-pat00035
는 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일의 리액턴스를 의미한다.In equation (3)
Figure 112018045972011-pat00035
Denotes reactance of the first transmitting coil and the second transmitting coil.

따라서, 추정부(210)는 아래의 수학식 4를 이용하여 상호 인덕턴스 각을 추정할 수 있다.Therefore, the estimator 210 may estimate the mutual inductance angle using Equation 4 below.

Figure 112018045972011-pat00036
Figure 112018045972011-pat00036

Figure 112018045972011-pat00037
Figure 112018045972011-pat00037

변환부(220)는 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일 각각의 전류를 복조하고, 추정부(210)에 의해 추정된 상호 인덕턴스 각을 이용하여 상기 복조된 각 전류를 d축 전류와 q축 전류로 변환한다.The converter 220 demodulates the current of each of the first transmitting coil and the second transmitting coil, and converts each of the demodulated currents using the mutual inductance angle estimated by the estimator 210 into the d-axis current and the q-axis current. Convert to

본 발명의 일 실시예에 따르면, 변환부(220)는 제1 송신 코일에 흐르는 α축 전류와 제2 송신 코일에 흐르는 β축 전류를 각각 복조하여, α축 전류 및 β축 전류 각각에 대한 포락선을 검출하는 복조부를 포함할 수 있다. 이때,

Figure 112018045972011-pat00038
는 α축 전류를 의미하고,
Figure 112018045972011-pat00039
는 β축 전류를 의미한다. 구체적으로 복조부는
Figure 112018045972011-pat00040
및
Figure 112018045972011-pat00041
를 복조하여 α축 전류 및 β축 전류 각각에 대한 포락선인
Figure 112018045972011-pat00042
및
Figure 112018045972011-pat00043
를 검출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the conversion unit 220 demodulates the α-axis current flowing in the first transmission coil and the β-axis current flowing in the second transmission coil, respectively, so that the envelope for each of the α-axis current and β-axis current is It may include a demodulator for detecting. At this time,
Figure 112018045972011-pat00038
Is the α-axis current,
Figure 112018045972011-pat00039
Denotes β-axis current. Specifically, the demodulator
Figure 112018045972011-pat00040
And
Figure 112018045972011-pat00041
Demodulate the envelope for the α-axis current and β-axis current,
Figure 112018045972011-pat00042
And
Figure 112018045972011-pat00043
Can be detected.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 변환부(220)는 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 복조부에 의해 검출된 α축 전류의 포락선과 β축 전류의 포락선을 각각 d축 전류와 q축 전류로 변환하는 d-q 변환부를 포함할 수 있다. 구체적으로, d-q 변환부는 아래의 수학식 5를 이용하여 α축 전류의 포락선과 β축 전류의 포락선을 각각 d축 전류와 q축 전류로 변환할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the conversion unit 220, based on the mutual inductance angle, the envelope of the α-axis current and the envelope of the β-axis current detected by the demodulation unit, respectively, d-axis current and q-axis current It may include a dq conversion unit to convert to. Specifically, the d-q converter may convert the envelope of the α-axis current and the envelope of the β-axis current into d-axis current and q-axis current, respectively, using Equation 5 below.

Figure 112018045972011-pat00044
Figure 112018045972011-pat00044

Figure 112018045972011-pat00045
Figure 112018045972011-pat00045

수학식 5에서

Figure 112018045972011-pat00046
는 d축 전류,
Figure 112018045972011-pat00047
는 q축 전류를 의미한다.In equation (5)
Figure 112018045972011-pat00046
Is the d-axis current,
Figure 112018045972011-pat00047
Is the q-axis current.

전압 명령 생성부(230)는 d축 전류 명령, q축 전류 명령, d축 전류, q축 전류 및 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 최대 전력 전송을 위한 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령을 생성한다.The voltage command generator 230 generates an α-axis voltage command and a β-axis voltage command for maximum power transfer based on the d-axis current command, the q-axis current command, the d-axis current, the q-axis current, and the mutual inductance angle. .

이때, d축 전류 명령 및 q축 전류 명령은 사용자에 의해 설정되거나 별도로 구성되는 전압 제어기에서 설정되는 값일 수 있다. 예를 들어, d축 전류 명령(

Figure 112018045972011-pat00048
)은 I로, q축 전류 명령(
Figure 112018045972011-pat00049
)은 0으로 설정할 수 있다.In this case, the d-axis current command and the q-axis current command may be a value set by a user or set in a voltage controller configured separately. For example, the d-axis current command (
Figure 112018045972011-pat00048
) Is I, the q-axis current command (
Figure 112018045972011-pat00049
) Can be set to 0.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압 명령 생성부(230)는, d축 전류 명령, q축 전류 명령, d축 전류 및 q축 전류를 이용하여 d축 전압 명령 및 q축 전압 명령을 생성하는 비례적분 제어기를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the voltage command generator 230 generates a d-axis voltage command and a q-axis voltage command by using a d-axis current command, a q-axis current command, a d-axis current, and a q-axis current. It may include a proportional integral controller.

구체적으로, 비례적분 제어기는 d축 전류, q축 전류, d축 전류 명령 및 q축 전류 명령을 입력받아 비례 제어와 적분 제어를 수행할 수 있다. 비례적분 제어기는 입력받은 d축 전류 및 q축 전류를 각각 d축 전류 명령 및 q축 전류 명령과의 오차만큼 제어하여 d축 전압 명령 및 q축 전압 명령을 생성할 수 있다.Specifically, the proportional integral controller may receive a d-axis current, a q-axis current, a d-axis current command, and a q-axis current command to perform proportional control and integral control. The proportional integral controller may generate the d-axis voltage command and the q-axis voltage command by controlling the input d-axis current and q-axis current by an error between the d-axis current command and the q-axis current command, respectively.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압 명령 생성부(230)는 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 비례적분 제어기에 의해 생성된 d축 전압 명령 및 q축 전압 명령을 각각 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령으로 변환하는 d-q 역변환부를 포함할 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the voltage command generation unit 230 generates the d-axis voltage command and the q-axis voltage command generated by the proportional integration controller based on the mutual inductance angle, respectively, the α-axis voltage command and β. It may include a dq inverse transform unit for converting the axis voltage command.

구체적으로, d-q 역변환부는 아래의 수학식 6을 이용하여 d축 전압 명령 및 q축 전압 명령을 각각 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령으로 변환할 수 있다.Specifically, the d-q inverse converter may convert the d-axis voltage command and the q-axis voltage command into an α-axis voltage command and a β-axis voltage command, respectively, using Equation 6 below.

Figure 112018045972011-pat00050
Figure 112018045972011-pat00050

Figure 112018045972011-pat00051
Figure 112018045972011-pat00051

수학식 6에서

Figure 112018045972011-pat00052
는 α축 전압 명령,
Figure 112018045972011-pat00053
는 β축 전압 명령이다.In equation (6)
Figure 112018045972011-pat00052
Is the α-axis voltage command,
Figure 112018045972011-pat00053
Is the β-axis voltage command.

전력변환부(240)는 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령에 기초하여 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일 각각에 고주파 전압을 공급한다.The power converter 240 supplies a high frequency voltage to each of the first transmitting coil and the second transmitting coil based on the α axis voltage command and the β axis voltage command.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력변환부(240)는 전압 명령 생성부(230)에 의해 생성된 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령에 기초하여, 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일로 각각 인가되는 α축 전압 및 β축 전압의 크기를 제어하는 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the power conversion unit 240 is based on the α-axis voltage command and β-axis voltage command generated by the voltage command generation unit 230, the first transmission coil and the second transmission coil It may include a DC-DC converter for controlling the magnitude of the applied α-axis voltage and β-axis voltage, respectively.

구체적으로, DC-DC 컨버터는 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령에 따른 전압의 크기로 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일로 각각 인가되는 α축 전압 및 β축 전압의 크기를 제어할 수 있다.Specifically, the DC-DC converter may control the magnitudes of the α-axis voltage and the β-axis voltage applied to the first transmitting coil and the second transmitting coil, respectively, with the magnitude of the voltage according to the α-axis voltage command and the β-axis voltage command. .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력변환부(240)는 DC-DC 컨버터에 의해 크기가 제어된 α축 전압 및 β축 전압을 변조하여 제1 송신코일 및 제2 송신 코일 각각에 공급되는 고주파 전압을 생성하는 공진형 인버터를 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the power converter 240 modulates the α-axis voltage and the β-axis voltage whose magnitude is controlled by the DC-DC converter and supplies them to the first transmission coil and the second transmission coil, respectively. It may include a resonant inverter for generating a high frequency voltage.

구체적으로, 공진형 인버터는 α축 전압 및 β축 전압의 주파수를 고주파로 변조하여 고주파 전압을 생성하고, 생성된 고주파 전압을 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일로 공급할 수 있다. 이때, 고주파 전압은 예를 들어, 536kHz 주파수를 가지는 전압일 수 있다. 또한, 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일 각각에 공급되는 고주파 전압의 주파수는 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일 각각에 포함된 커패시턴스와 인덕턴스가 이루는 공진 주파수와 일치할 수 있다.In detail, the resonant inverter may generate a high frequency voltage by modulating the frequencies of the α-axis voltage and the β-axis voltage at high frequency, and supply the generated high frequency voltage to the first transmitting coil and the second transmitting coil. In this case, the high frequency voltage may be, for example, a voltage having a frequency of 536 kHz. In addition, the frequency of the high frequency voltage supplied to each of the first transmitting coil and the second transmitting coil may correspond to a resonance frequency of the capacitance and the inductance included in each of the first transmitting coil and the second transmitting coil.

한편, 본 발명의 일 실시예에서, 도 2에 도시된 추정부(210), 변환부(220), 전압 명령 생성부(230) 및 전력변화부(240)는 하나 이상의 프로세서 및 그 프로세서와 연결된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체를 포함하는 하나 이상의 컴퓨팅 장치 상에서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로세서의 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 컴퓨팅 장치 내의 프로세서는 각 컴퓨팅 장치로 하여금 본 명세서에서 기술되는 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장된 명령어를 실행할 수 있고, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장된 명령어는 프로세서에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치로 하여금 본 명세서에 기술되는 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, in an embodiment of the present invention, the estimator 210, the converter 220, the voltage command generator 230, and the power changer 240 illustrated in FIG. 2 are connected to at least one processor and the processor. It may be implemented on one or more computing devices including a computer readable recording medium. The computer readable recording medium may be inside or outside the processor and may be connected with the processor by various well-known means. A processor within the computing device may cause each computing device to operate according to the example embodiments described herein. For example, a processor may execute instructions stored on a computer readable recording medium, and instructions stored on the computer readable recording medium cause the computing device to operate in accordance with the illustrative embodiments described herein when executed by the processor. It can be configured to perform these.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선전력전송 방법의 순서도이다.3 is a flowchart of a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 방법은 예를 들어, 도 2에 도시된 무선전력전송 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.The method illustrated in FIG. 3 may be performed by, for example, the wireless power transmission apparatus 200 illustrated in FIG. 2.

도 3을 참조하면, 무선전력전송 장치(200)는 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일 각각의 전류 및 전압에 기초하여 복수의 송신 코일과 수신 코일 사이의 상호 인덕턴스 각을 추정한다(S310).Referring to FIG. 3, the wireless power transmission apparatus 200 estimates mutual inductance angles between a plurality of transmitting coils and a receiving coil based on currents and voltages of each of the first transmitting coil and the second transmitting coil (S310).

이후, 무선전력전송 장치(200)는 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일 각각의 전류를 복조하고(S320), 상호 인덕턴스 각을 이용하여 복조된 각 전류를 d축 전류와 q축 전류로 변환한다(S330).Subsequently, the wireless power transmission apparatus 200 demodulates the current of each of the first transmission coil and the second transmission coil (S320), and converts each demodulated current into a d-axis current and a q-axis current using mutual inductance angles. (S330).

이때, 무선전력전송 장치(200)는 제1 송신 코일의 α축 전류와 제2 송신 코일의 β축 전류를 각각 복조하여, α축 전류 및 β축 전류 각각에 대한 포락선을 검출할 수 있다.In this case, the wireless power transmission apparatus 200 may demodulate the α-axis current of the first transmission coil and the β-axis current of the second transmission coil, respectively, and detect an envelope for each of the α-axis current and the β-axis current.

또한, 무선전력전송 장치(200)는 상호 인덕턴스 각에 기초하여, α축 전류의 포락선과 β축 전류의 포락선을 각각 d축 전류와 q축 전류로 변환할 수 있다.In addition, the wireless power transmitter 200 may convert the envelope of the α-axis current and the envelope of the β-axis current into d-axis current and q-axis current, respectively, based on the mutual inductance angle.

이후, 무선전력전송 장치는 d축 전류 명령, q축 전류 명령, d축 전류, q축 전류 및 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 최대 전력 전송을 위한 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령을 생성한다(S340).Subsequently, the wireless power transmitter generates an α-axis voltage command and a β-axis voltage command for maximum power transmission based on the d-axis current command, q-axis current command, d-axis current, q-axis current, and mutual inductance angle. S340).

이때, 무선전력전송 장치(200)는 d축 전류 명령, q축 전류 명령, d축 전류 및 q축 전류를 이용하여 d축 전압 명령 및 q축 전압 명령을 생성할 수 있다.In this case, the wireless power transmitter 200 may generate a d-axis voltage command and a q-axis voltage command by using the d-axis current command, the q-axis current command, the d-axis current, and the q-axis current.

또한, 무선전력전송 장치(200)는 상호 인덕턴스 각에 기초하여, d축 전압 명령 및 q축 전압 명령을 각각 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령으로 변환할 수 있다(S350).In addition, the wireless power transmitter 200 may convert the d-axis voltage command and the q-axis voltage command into an α-axis voltage command and a β-axis voltage command, respectively, based on the mutual inductance angle (S350).

이후, 무선전력전송 장치(200)는 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령에 기초하여 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일 각각에 고주파 전압을 공급한다.Thereafter, the wireless power transmitter 200 supplies a high frequency voltage to each of the first transmitting coil and the second transmitting coil based on the α-axis voltage command and the β-axis voltage command.

이때, 무선전력전송 장치(200)는 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령에 기초하여, 제1 송신 코일 및 제2 송신 코일로 각각 인가되는 α축 전압 및 β축 전압의 크기를 제어할 수 있다(S360).In this case, the wireless power transmitter 200 may control the magnitudes of the α-axis voltage and the β-axis voltage applied to the first transmission coil and the second transmission coil based on the α-axis voltage command and the β-axis voltage command. (S360).

또한, 무선전력전송 장치(200)는 크기가 제어된 α축 전압 및 β축 전압을 변조하여 고주파 전압을 생성할 수 있다(S370).In addition, the wireless power transmission apparatus 200 may generate a high frequency voltage by modulating the amplitude-controlled α-axis voltage and β-axis voltage (S370).

한편, 도 3에 도시된 순서도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.In the flowchart illustrated in FIG. 3, the method is divided into a plurality of steps, but at least some of the steps may be performed in a reverse order, in combination with other steps, omitted, or divided into detailed steps. May be performed in addition to one or more steps not shown.

또한, 본 발명의 실시예는 본 명세서에서 기술한 방법들을 컴퓨터상에서 수행하기 위한 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 기록매체를 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나, 또는 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상적으로 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체, 플로피 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.In addition, embodiments of the present invention may include a computer readable recording medium including a program for performing the methods described herein on a computer. The computer-readable recording medium may include program instructions, local data files, local data structures, etc. alone or in combination. The media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or those conventionally available in the field of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs, DVDs, magnetic-optical media such as floppy disks, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions are included. Examples of program instructions may include high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine code such as produced by a compiler.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although exemplary embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will appreciate that various modifications can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. . Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the embodiments described, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

200: 무선전력전송 장치
210: 추정부
220: 변환부
230: 전압명령 생성부
240: 전력변환부200: wireless power transmission device
210: estimator
220: converter
230: voltage command generation unit
240: power conversion unit

Claims (8)

α축 상에 배치된 제1 송신 코일 및 β축 상에 배치된 제2 송신 코일을 포함하는 복수의 송신 코일을 이용하여 수신 코일로 전력을 전송하는 2차원 무선전력전송 장치에 있어서,
상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각의 전류 및 전압에 기초하여 상기 복수의 송신 코일과 상기 수신 코일 사이의 상호 인덕턴스 각을 추정하는 추정부;
상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각의 전류를 복조하고, 상기 상호 인덕턴스 각을 이용하여 상기 복조된 각 전류를 d축 전류와 q축 전류로 변환하는 변환부;
d축 전류 명령, q축 전류 명령, 상기 d축 전류, 상기 q축 전류 및 상기 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 최대 전력 전송을 위한 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령을 생성하는 전압 명령 생성부; 및
상기 α축 전압 명령 및 상기 β축 전압 명령에 기초하여 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각에 고주파 전압을 공급하는 전력변환부를 포함하는 무선전력전송 장치.
A two-dimensional wireless power transmission device for transmitting power to a receiving coil by using a plurality of transmitting coils including a first transmitting coil disposed on an α axis and a second transmitting coil arranged on a β axis,
An estimator for estimating mutual inductance angles between the plurality of transmitting coils and the receiving coils based on currents and voltages of the first transmitting coils and the second transmitting coils;
A converter configured to demodulate currents of each of the first and second transmission coils, and convert the demodulated currents into d- and q-axis currents using the mutual inductance angles;
a voltage command generation unit for generating an α-axis voltage command and a β-axis voltage command for maximum power transfer based on a d-axis current command, a q-axis current command, the d-axis current, the q-axis current, and the mutual inductance angle; And
And a power converter configured to supply a high frequency voltage to each of the first transmitting coil and the second transmitting coil based on the α axis voltage command and the β axis voltage command.
청구항 1에 있어서,
상기 변환부는, 상기 제1 송신 코일의 α축 전류와 상기 제2 송신 코일의 β축 전류를 각각 복조하여, 상기 α축 전류 및 상기 β축 전류 각각에 대한 포락선을 검출하는 복조부; 및
상기 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 상기 α축 전류의 포락선과 상기 β축 전류의 포락선을 각각 상기 d축 전류와 상기 q축 전류로 변환하는 d-q 변환부를 포함하는 무선전력전송 장치.
The method according to claim 1,
The converting unit includes: a demodulator for demodulating the α-axis current of the first transmitting coil and the β-axis current of the second transmitting coil, respectively, and detecting an envelope for each of the α-axis current and the β-axis current; And
And a dq converter configured to convert the envelope of the α-axis current and the envelope of the β-axis current into the d-axis current and the q-axis current, respectively, based on the mutual inductance angle.
청구항 1에 있어서,
상기 전압 명령 생성부는, 상기 d축 전류 명령, 상기 q축 전류 명령, 상기 d축 전류 및 상기 q축 전류를 이용하여 d축 전압 명령 및 q축 전압 명령을 생성하는 비례적분 제어기; 및
상기 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 상기 d축 전압 명령 및 상기 q축 전압 명령을 각각 상기 α축 전압 명령 및 상기 β축 전압 명령으로 변환하는 d-q 역변환부를 포함하는 무선전력전송 장치.
The method according to claim 1,
The voltage command generation unit may include: a proportional integral controller configured to generate a d-axis voltage command and a q-axis voltage command by using the d-axis current command, the q-axis current command, the d-axis current, and the q-axis current; And
And a dq inverse converter configured to convert the d-axis voltage command and the q-axis voltage command into the α-axis voltage command and the β-axis voltage command, respectively, based on the mutual inductance angle.
청구항 1에 있어서,
상기 전력변환부는, 상기 α축 전압 명령 및 상기 β축 전압 명령에 기초하여, 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일로 각각 인가되는 α축 전압 및 β축 전압의 크기를 제어하는 DC-DC 컨버터; 및
크기가 제어된 상기 α축 전압 및 상기 β축 전압을 변조하여 상기 고주파 전압을 생성하는 공진형 인버터를 포함하는 무선전력전송 장치.
The method according to claim 1,
The power converter is configured to control the magnitude of the α-axis voltage and the β-axis voltage applied to the first transmission coil and the second transmission coil, respectively, based on the α-axis voltage command and the β-axis voltage command. A converter; And
And a resonant inverter configured to generate the high frequency voltage by modulating the α-axis voltage and the β-axis voltage whose size is controlled.
α축 상에 배치된 제1 송신 코일 및 β축 상에 배치된 제2 송신 코일을 포함하는 복수의 송신 코일을 이용하여 수신 코일로 전력을 전송하는 2차원 무선전력전송 방법에 있어서,
상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각의 전류 및 전압에 기초하여 상기 복수의 송신 코일과 상기 수신 코일 사이의 상호 인덕턴스 각을 추정하는 단계;
상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각의 전류를 복조하고, 상기 상호 인덕턴스 각을 이용하여 상기 복조된 각 전류를 d축 전류와 q축 전류로 변환하는 단계;
d축 전류 명령, q축 전류 명령, 상기 d축 전류, 상기 q축 전류 및 상기 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 최대 전력 전송을 위한 α축 전압 명령 및 β축 전압 명령을 생성하는 단계; 및
상기 α축 전압 명령 및 상기 β축 전압 명령에 기초하여 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일 각각에 고주파 전압을 공급하는 단계를 포함하는 무선전력전송 방법.
In the two-dimensional wireless power transmission method for transmitting power to the receiving coil using a plurality of transmitting coils including a first transmitting coil disposed on the α axis and a second transmitting coil disposed on the β axis,
Estimating mutual inductance angles between the plurality of transmitting coils and the receiving coils based on currents and voltages of the first transmitting coils and the second transmitting coils;
Demodulating currents of each of the first transmitting coil and the second transmitting coil, and converting each of the demodulated currents into a d-axis current and a q-axis current using the mutual inductance angle;
generating an α-axis voltage command and a β-axis voltage command for maximum power transfer based on a d-axis current command, a q-axis current command, the d-axis current, the q-axis current and the mutual inductance angle; And
And supplying a high frequency voltage to each of the first transmitting coil and the second transmitting coil based on the α axis voltage command and the β axis voltage command.
청구항 5에 있어서,
상기 변환하는 단계는, 상기 제1 송신 코일의 α축 전류와 상기 제2 송신 코일의 β축 전류를 각각 복조하여, 상기 α축 전류 및 상기 β축 전류 각각에 대한 포락선을 검출하는 단계; 및
상기 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 상기 α축 전류의 포락선과 상기 β축 전류의 포락선을 각각 상기 d축 전류와 상기 q축 전류로 변환하는 단계를 포함하는 무선전력전송 방법.
The method according to claim 5,
The converting may include demodulating the α-axis current of the first transmission coil and the β-axis current of the second transmission coil, respectively, to detect an envelope for each of the α-axis current and the β-axis current; And
And converting the envelope of the α-axis current and the envelope of the β-axis current into the d-axis current and the q-axis current, respectively, based on the mutual inductance angle.
청구항 5에 있어서,
상기 생성하는 단계는, 상기 d축 전류 명령, 상기 q축 전류 명령, 상기 d축 전류 및 상기 q축 전류를 이용하여 d축 전압 명령 및 q축 전압 명령을 생성하는 단계; 및
상기 상호 인덕턴스 각에 기초하여, 상기 d축 전압 명령 및 상기 q축 전압 명령을 각각 상기 α축 전압 명령 및 상기 β축 전압 명령으로 변환하는 단계를 포함하는 무선전력전송 방법.
The method according to claim 5,
The generating may include generating a d-axis voltage command and a q-axis voltage command by using the d-axis current command, the q-axis current command, the d-axis current, and the q-axis current; And
And converting the d-axis voltage command and the q-axis voltage command into the α-axis voltage command and the β-axis voltage command, respectively, based on the mutual inductance angle.
청구항 5에 있어서,
상기 공급하는 단계는, 상기 α축 전압 명령 및 상기 β축 전압 명령에 기초하여, 상기 제1 송신 코일 및 상기 제2 송신 코일로 각각 인가되는 α축 전압 및 β축 전압의 크기를 제어하는 단계; 및
크기가 제어된 상기 α축 전압 및 상기 β축 전압을 변조하여 상기 고주파 전압을 생성하는 단계를 포함하는 무선전력전송 방법.
The method according to claim 5,
The supplying may include controlling the magnitudes of the α-axis voltage and the β-axis voltage applied to the first transmission coil and the second transmission coil, respectively, based on the α-axis voltage command and the β-axis voltage command; And
And generating the high frequency voltage by modulating the amplitude-controlled α-axis voltage and the β-axis voltage.
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