论文部分内容阅读
随着电力电子技术的快速发展,磁性元件得到了广泛应用,已经成为各类电力电子变换器中最核心的部件之一,其体积和损耗在整个变换器中占有相当大的比例,对整机的效率和功率密度有着决定性的影响。因此对磁性元件进行优化设计和合理应用对提高电力电子变换器的性能有十分重要的意义,而实现对磁芯损耗的精确测量和计算是这一切的前提和必要条件。本文首先分析了磁芯损耗的组成和产生机理,并介绍了几种典型的磁芯损耗计算模型。早期的损耗模型几乎全都只适用于正弦激励,而针对电力电子变换器中经常出现的非正弦激励,学者提出了一系列改进模型,如Preisach模型、傅立叶分解模型、修正的铁耗分离计算模型和基于等效正弦频率的修正Steinmetz模型等,文中对这些模型的精度和适用范围做了详细分析比较,并通过实验进行了验证。精确的磁芯损耗测量是磁芯损耗分析和计算的基础,文中介绍了几种常见的损耗测量方法,并对各自适用范围和优缺点做了一定的分析,最终选择了示波器法作为实验中的测量方法,同时指出绕组损耗和相角误差是磁芯损耗测量误差的主要来源,并通过理论和实验分析了二者对测量结果的影响程度。针对绕组损耗可以通过附加绕组法予以分离,并通过实验得到了验证;对相角误差可以串联适当的低损电容或空心电感以减小电压电流相位差,并通过仿真验证成功把相角误差影响大幅削弱。在前面工作的基础上,论文以DC-DC电路和DC-AC电路为例,推导分析了等效正弦频率法和修正的铁耗分离模型在这两种典型工况下的应用,并通过实验得到了很好的验证。最后指出逆变电路滤波电感的磁芯损耗是由高频损耗和基频损耗两部分组成,并找到了一种分离高频损耗和低频损耗的新方法,这对磁性元件的设计以及PWM供电下电感磁芯损耗的预测分析具有十分重要的意义。