Recently, as the environment of applications applying wireless power transfer technology is diversified, many researches are being conducted in medium other than air, such as water and the human body. However, the inductive wireless power trasnfer using a magnetic field causes eddy current loss in a medium with electrical conductivity. The eddy current loss causes a change in impedance of the wireless power transfer system and a decrease in power transfer efficiency. Therefore, there is a need for a system analysis method taking this into account. This research proposes an accurate modeling method of wireless power transfer system reflecting the effect of eddy current loss occurring in a conductive medium using Z-parameters. And using the proposed model, we efficiently analyze the wireless power transfer system in a conductive medium through a simple circuit theory. The proposed method was verified and validated through mathematical calculations, electromagnetic simulations, and measurements. This research is expected to be utilized for analysis and design of wireless power transfer system in conductive medium.
최근 무선전력전송 기술을 적용하는 어플리케이션의 사용 환경이 다양해지면서, 물, 인체 등 공기가 아닌 매질에서의 연구가 진행되고 있다. 하지만, 자기장을 이용해 전력을 전달하는 자기유도 방식은, 전기 전도도를 가진 매질에서 맴돌이 전류 손실을 발생시킨다. 맴돌이 전류 손실은, 무선전력전송 시스템의 임피던스 변화 및 전력전송 효율의 감소를 야기한다. 따라서, 이를 고려한 시스템 분석 방법이 필요하다. 따라서 본 논문은 전도성 매질에서 발생하는 맴돌이 전류 손실 효과가 반영된 정확한 무선전력전송 시스템의 모델링 방법을 임피던스를 활용하여 제안한다. 그리고 제안한 모델을 이용하여 간단한 회로 이론을 통해 전도성 매질에서 무선전력전송 시스템을 효율적으로 분석하고자 한다. 제안한 방법은 수학적 계산, 전자기 시뮬레이션, 그리고 측정을 통해 검증되었다. 본 연구는 향후 전도성 매질에서 무선전력전송 시스템의 분석 및 설계에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
