뇌전자계 임펄스가 무선전력전송 시스템에 미치는 영향 분석

Abstract

최근 전기·전자기기의 전원공급에 무선전력전송 시스템의 적용이 고려되고 있다. 근래에 들어 저전력의 휴대용 전기기기를 시작하여 자동차, 열차등 대전력 무선전력전송 시스템 또한 연구되고 있다. 무선전력전송 시스템은 시변자계를 사용하여 전력을 전송하고 있으며, 대전력 시스템의 경우 전송 코일의 크기가 커짐에 따라서 낙뢰에 의한 뇌임펄스에 의해 높은 유도 전압이 발생할 우려가 있다. 낙뢰는 최초 단시간 뇌격과 후속 단시간 뇌격으로 구분할 수 있다. 뇌임펄스는 단시간 뇌격의 상승 시간에 발생한다. 따라서 최초 뇌격의 상승파형을 8/20 으로 모의 하였으며, 후속 뇌격의 상승파형을 0.2/0.5  으로 모의 하여 사용하였다. 뇌격 전류는 피뢰 레벨에 따라 최초 뇌격전류는 200, 150, 100 [kA]를 사용하였고, 후속 뇌격전류는 50, 37.5, 50 [kA]를 사용하였다. 무선전력전송 시스템은 송·수신 코일을 간소화 하여 1X1 [m]의 루프로 가정하여 계산 하였다. 그 결과 최초 뇌격에 의한 유도 전압은 400 [V]가 나타났으며, 후속 뇌격에 의한 유도전압은 4 [kV]로 나타났다. 본 논문에서는 루프로 가정하였지만, 무선전력전송 시스템은 턴 수가 있는 코일을 사용하기 때문에 턴 수에 비례하여 고압의 유도 전압이 발생 할 것으로 예상된다.