反激變換器作為開(kāi)關(guān)電源的一種常見(jiàn)變換器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于小功率場(chǎng)合,而隨著軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的發(fā)展,磁元件的繞組損耗已成為整機(jī)損耗中最主要的一部分。目前,磁元件的繞組損耗理論研究都局限于簡(jiǎn)單的繞組排布和無(wú)氣隙磁芯結(jié)構(gòu),因此,本文以有氣隙磁芯結(jié)構(gòu)的高頻磁元件繞組損耗為重點(diǎn)進(jìn)行了深入分析與研究。磁元件的繞組損耗包含理論、實(shí)測(cè)以及仿真三種分析方法。理論分析是研究的基礎(chǔ),目前的Dowell模型以及其相應(yīng)的改進(jìn)方案由于基于無(wú)氣隙的磁芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析而具有一定的局限性。針對(duì)有氣隙磁元件的理論分析問(wèn)題,本文從氣隙在磁場(chǎng)中影響的角度出發(fā),提出用面電流對(duì)氣隙進(jìn)行等效替換、用鏡像電流對(duì)磁芯邊界進(jìn)行等效替換的方法,并通過(guò)畢奧-薩伐爾定律計(jì)算出單個(gè)二維面上的繞組損耗,最終理論計(jì)算出磁元件整個(gè)繞組的損耗。磁元件繞組損耗的實(shí)驗(yàn)測(cè)試是驗(yàn)證理論分析方法正確性的必要手段。傳統(tǒng)的磁元件損耗測(cè)量方法由于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)同時(shí)包含有磁芯損耗和繞組損耗,難于直接提取得到繞組損耗數(shù)據(jù)。繞組短路法雖是有效實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法,但局限于只能應(yīng)用在無(wú)氣隙的磁元件中。針對(duì)有氣隙磁元件,本文提出了用繞組替換氣隙的方案,通過(guò)理論論證了該方案的可行性,并以繞組短路法為基礎(chǔ)... 

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交流功率法實(shí)驗(yàn)測(cè)試原理圖

上海電機(jī)學(xué)院碩士學(xué)位論文-3-T0)()(T1dttituP（1-1）從交流功率法的具體實(shí)驗(yàn)測(cè)試可知，該方法實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)處理方便。但不足之處在于：當(dāng)磁元件的電感量與磁元件損耗等效電阻比值較大時(shí)，即實(shí)驗(yàn)測(cè)試體現(xiàn)在交流源輸出功率因數(shù)較低時(shí)，磁元件的損耗測(cè)試結(jié)果誤差較大，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際工程需求。在交流功率法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法即得到直流功率法。直流功率法，是相對(duì)交流功率法而定義的，即采用直流源供電，通過(guò)逆變器間接施加在磁元件上。該測(cè)試方法有效規(guī)避了交流功率法的缺陷，需要注意的是該測(cè)試方法需要對(duì)逆變裝置的損耗進(jìn)行精確的評(píng)估。圖1-2直流功率法實(shí)驗(yàn)測(cè)試原理圖Fig.1-2DCpowermethodmeasurementschematicDC-iincoppercoreexinIVPPPP（1-2）圖1-2為采用直流激勵(lì)對(duì)磁元件供電的實(shí)驗(yàn)測(cè)試原理圖，式(1-2)為對(duì)應(yīng)的繞組損耗計(jì)算公式，其中Pin為直流源的輸出功率，Pex為逆變器在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中的損耗，Pcore為實(shí)驗(yàn)測(cè)試磁元件的磁芯損耗，Pcopper為磁元件繞組損耗，Vin和Ii-DC分別為直流源激勵(lì)的輸出電壓與輸出電流的直流分量。逆變裝置的損耗可通過(guò)測(cè)量定標(biāo)獲齲量熱法是根據(jù)熱力學(xué)定律間接獲取磁元件損耗的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法。由于磁元件在外加激勵(lì)的情況下具有繞組損耗和磁芯損耗，這些損耗是有功功率損耗，將以發(fā)熱的形式體現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)特定的隔熱裝置可將磁元件損耗散發(fā)的熱量傳遞到特定熱介質(zhì)，結(jié)合熱力學(xué)定律即可根據(jù)熱介質(zhì)的溫升計(jì)算出磁元件的損耗數(shù)據(jù)[26]。

上海電機(jī)學(xué)院碩士學(xué)位論文-4-圖1-3量熱法實(shí)驗(yàn)測(cè)試原理圖Fig.1-3CalorimetrymeasurementschematictWPTWmc(1-3)圖1-3為量熱法實(shí)驗(yàn)測(cè)試原理圖。式(1-3)為量熱法計(jì)算磁元件損耗的公式，其中W為兩次實(shí)驗(yàn)測(cè)量溫度時(shí)間間隔內(nèi)磁元件所產(chǎn)生的熱量，ΔT為熱介質(zhì)在兩次實(shí)驗(yàn)測(cè)量溫度時(shí)間間隔內(nèi)的溫升，c為熱介質(zhì)的比熱容，m為熱介質(zhì)的質(zhì)量，Δt為兩次實(shí)驗(yàn)測(cè)量溫度的時(shí)間間隔，P即為磁元件的總損耗功率。c和m參數(shù)可通過(guò)提前對(duì)熱介質(zhì)的特性參數(shù)測(cè)量獲齲以上三種實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法，除了交流功率法在磁元件阻抗角大的情況下測(cè)量誤差大之外，對(duì)磁元件的總損耗實(shí)驗(yàn)測(cè)試都能獲得滿(mǎn)足實(shí)際工程需求的數(shù)據(jù)結(jié)果，但不足之處在于三種實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法測(cè)得的損耗數(shù)據(jù)都是包含磁元件的繞組損耗與磁芯損耗，而且從中無(wú)法單獨(dú)分離出磁元件的繞組損耗。因此對(duì)磁元件繞組損耗的實(shí)驗(yàn)測(cè)試需要采用新的測(cè)試方法。(2)繞組短路法繞組短路法，只適用于變壓器磁元件的繞組損耗實(shí)驗(yàn)測(cè)試，定義為對(duì)由雙繞組結(jié)構(gòu)的變壓器磁元件中的一組繞組短路，通過(guò)對(duì)另一組繞組采用高精度的阻抗分析儀測(cè)量其阻抗，獲得該磁元件繞組損耗的等效電阻的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法。由于繞組損耗的線(xiàn)性特性，在實(shí)際測(cè)試中阻抗分析儀提供的交流小信號(hào)是可以滿(mǎn)足測(cè)量要求的。同時(shí)，采用一組繞組短路的方法，可使磁芯內(nèi)的磁通降為零，達(dá)到規(guī)避磁芯損耗影響的效果。圖1-4(a)為繞組短路法的測(cè)量原理圖，(b)為對(duì)應(yīng)的等效電路圖，(c)為簡(jiǎn)化的等效電路圖，式(1-4)為阻抗分析儀測(cè)得的阻抗結(jié)果理論表達(dá)式。


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