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功率变换器磁元件磁芯损耗关键技术研究结题摘要

2022/07/16141 作者:佚名
导读:随着开关功率变换器高频化和高功率密度的发展,磁性元件成为功率变换器进一步发展的瓶颈,其中磁芯损耗的测量和建模成为关键技术难题,也是磁性元件深入研究和优化应用的基础。 项目首先深入分析并揭示了高频磁芯损耗传统交流功率测量方法误差大一致性差的根本原因;提出了新测量方法—直流功率测量法,基本思想是通过一个DC/AC逆变装置将直流逆变为交流作为被测磁元件励磁源,而由直流侧输入功率获得被测磁元件损耗,从而克

随着开关功率变换器高频化和高功率密度的发展,磁性元件成为功率变换器进一步发展的瓶颈,其中磁芯损耗的测量和建模成为关键技术难题,也是磁性元件深入研究和优化应用的基础。 项目首先深入分析并揭示了高频磁芯损耗传统交流功率测量方法误差大一致性差的根本原因;提出了新测量方法—直流功率测量法,基本思想是通过一个DC/AC逆变装置将直流逆变为交流作为被测磁元件励磁源,而由直流侧输入功率获得被测磁元件损耗,从而克服了交流功率测量方法误差大的根本问题;进一步建立了逆变装置本身的多参数损耗精确模型,提出采用定标的方法有效扣除逆变装置的杂散损耗;设计研制了DSP控制的磁元件损耗测量的完整系统;为了获得准确的磁元件损耗,提出了比对量热计新方法,并建立了测试装置系统;通过与量热计法的对比,验证了提出的直流功率测量方法的有效性,进一步提出功率差值测量新方法以及施加高、低频复合励磁波形的新方案,可以测量有气隙磁元件的损耗;同时还提出了扣除被测磁元件绕组损耗从而获得磁芯损耗的有效新方法。验证表明,研发的测量装置在被测磁元件阻抗角89度下误差能控制在5%以内。以上各项成果解决了高频磁芯损耗,尤其是高、低频复合励磁下测量磁芯损耗的难题,测试方法和装置有望成为国际和国内标准。 项目在损耗测量研究和成果的基础上,通过大量的各种工况励磁下的测试,分析了包括磁密大小、频率、各种不同占空比PWM波形、直流偏磁以及高低频复合励磁等实际工况下各个因素对磁芯损耗的综合影响,结合磁芯损耗机理研究和分析,提出了新的磁芯损耗计算模型,可以计算磁芯在功率变换器各种复杂励磁工况下的磁芯损耗,与损耗测量结果较好吻合,为磁性元件损耗分析和优化设计提供了理论模型,有助于功率变换器产品效率和功率密度的提高。 成果包括撰写论文7篇,申请发明专利4项,直接培养博士生2名,硕士生4名,促进了磁性元件损耗测量方法的国际国内标准制定,得到国内外知名企业的重视和技术开发应用。

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