開關(guān)變換器功率磁芯損耗模型的研究.pdf

1、高頻化、小型化是開關(guān)變換器的主流發(fā)展趨勢，提高開關(guān)變換器的開關(guān)頻率是減少其體積的一個(gè)有效手段。但由于整機(jī)體積的限制，頻率的升高導(dǎo)致開關(guān)變換器的熱損耗問題便不容忽視，其中作為開關(guān)變換器中重要組成部分的磁性元件的損耗尤需重視。建立一個(gè)物理意義清晰的工程實(shí)用磁芯損耗模型，使其能夠?qū)ぷ髟诓煌ご艞l件下的功率磁損變化趨勢進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)估和計(jì)算，對(duì)于提高開關(guān)變換器性能和效率具有十分重要的意義。本文主要研究內(nèi)容為：
　　本文首先介紹磁芯損耗的特

2、性，詳細(xì)分析了磁滯損耗、渦流損耗及剩余損耗產(chǎn)生的物理機(jī)理。實(shí)際工作中，開關(guān)變換器中的磁性元件兩端承受的激勵(lì)往往是非正弦激勵(lì)，但廠商一般只提供正弦激勵(lì)損耗數(shù)據(jù)，因此本文以正弦激勵(lì)數(shù)據(jù)作為研究的切入點(diǎn)，建立磁芯損耗分離方程，可以分離出任意磁芯在正弦激勵(lì)下的磁滯損耗Ph(sin)和渦流損耗Pe(sin)。提出了一種近似方法來減小電阻率對(duì)磁損模型精度的影響；引入磁芯面積系數(shù)kAe這一概念，預(yù)估不同截面積磁芯在正弦激勵(lì)下的磁芯損耗，并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3、和理論模型進(jìn)行比較。
　　針對(duì)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、不同控制方式，建立一種結(jié)合開關(guān)變換器實(shí)際工作特點(diǎn)的磁芯損耗模型。文中總結(jié)出開關(guān)變換器工作中磁性元件兩端所承受的典型激勵(lì)波形（方波、矩形波、對(duì)稱死區(qū)方波），根據(jù)這些波形與正弦激勵(lì)波形的數(shù)學(xué)關(guān)系推導(dǎo)出典型激勵(lì)波形與正弦激勵(lì)波形下磁芯損耗模型關(guān)系，預(yù)估這幾種非正弦激勵(lì)下的磁芯損耗。
　　精確測量磁芯損耗值是展開磁芯損耗模型研究的基礎(chǔ)。本文最后比較了幾種常見的磁損測量方法，采用了功率分析儀