反激變換器作為開關電源的一種常見變換器已經(jīng)被廣泛應用于小功率場合,而隨著軟開關技術(shù)的發(fā)展,磁元件的繞組損耗已成為整機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單的繞組排布和無氣隙磁芯結(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進行了深入分析與研究。磁元件的繞組損耗包含理論、實測以及仿真三種分析方法。理論分析是研究的基礎,目前的Dowell模型以及其相應的改進方案由于基于無氣隙的磁芯結(jié)構(gòu)進行分析而具有一定的局限性。針對有氣隙磁元件的理論分析問題,本文從氣隙在磁場中影響的角度出發(fā),提出用面電流對氣隙進行等效替換、用鏡像電流對磁芯邊界進行等效替換的方法,并通過畢奧-薩伐爾定律計算出單個二維面上的繞組損耗,最終理論計算出磁元件整個繞組的損耗。磁元件繞組損耗的實驗測試是驗證理論分析方法正確性的必要手段。傳統(tǒng)的磁元件損耗測量方法由于實測數(shù)據(jù)同時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驗測試方法,但局限于只能應用在無氣隙的磁元件中。針對有氣隙磁元件,本文提出了用繞組替換氣隙的方案,通過理論論證了該方案的可行性,并以繞組短路法為基礎... 

【文章來源】：上海電機學院上海市

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

交流功率法實驗測試原理圖

上海電機學院碩士學位論文-3-T0)()(T1dttituP（1-1）從交流功率法的具體實驗測試可知，該方法實驗操作簡單、數(shù)據(jù)處理方便。但不足之處在于：當磁元件的電感量與磁元件損耗等效電阻比值較大時，即實驗測試體現(xiàn)在交流源輸出功率因數(shù)較低時，磁元件的損耗測試結(jié)果誤差較大，無法滿足實際工程需求。在交流功率法的基礎上，進一步優(yōu)化實驗測試方法即得到直流功率法。直流功率法，是相對交流功率法而定義的，即采用直流源供電，通過逆變器間接施加在磁元件上。該測試方法有效規(guī)避了交流功率法的缺陷，需要注意的是該測試方法需要對逆變裝置的損耗進行精確的評估。圖1-2直流功率法實驗測試原理圖Fig.1-2DCpowermethodmeasurementschematicDC-iincoppercoreexinIVPPPP（1-2）圖1-2為采用直流激勵對磁元件供電的實驗測試原理圖，式(1-2)為對應的繞組損耗計算公式，其中Pin為直流源的輸出功率，Pex為逆變器在實驗測試中的損耗，Pcore為實驗測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測量定標獲齲量熱法是根據(jù)熱力學定律間接獲取磁元件損耗的實驗測試方法。由于磁元件在外加激勵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。通過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)合熱力學定律即可根據(jù)熱介質(zhì)的溫升計算出磁元件的損耗數(shù)據(jù)[26]。

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


本文編號：3293755