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直流偏磁工况下 PWM 波的磁芯损耗模型

发布时间:

2023-08-15


直流偏磁工况下 PWM 波的磁芯损耗模型

直流偏磁工况下 PWM 波的磁芯损耗模型

       研究表明,直流偏磁对磁芯损耗的影响较大,通过实验测量出不同直流偏磁工况下的磁芯损耗,在斯坦麦茨方程 SE 或修正斯坦麦茨方程iGSE 模型的基础上采用多项式函数拟合出各个系数与直流偏磁 H dc 的关系,这种基于斯坦麦茨方程的模型除了自身的不足,其系数也过于复杂。模型是在无直流偏磁磁芯损耗模型的基础上乘以一个直流偏置影响系数,该系数与直流偏磁 B dc 的关系为简单的幂函数关系,这在一定的有限直流偏磁范围内或许有一定的精度,但对于宽范围的直流偏磁,该模型则难以真实反映直流偏磁对磁芯损耗的影响,其精度有限。

        磁芯材料的基本磁化曲线是体现磁芯材料的重要特性之一,描述了磁通密度 B 和磁场强度 H 的非线性关系, B-H 基本磁化曲线的模型可采用 origin 软件中的非线性函数 logistic 模型进行描述。而有直流偏磁的 PWM 波励磁的磁芯损耗,就是在直流偏磁 B dc ( 或 H dc ) 上叠加一定交流磁通密度 B m 励磁下的磁芯损耗。为此,本文测量了直流偏磁工况下不同频率的磁芯损耗,其中交流磁通密度 B m =0.1 T。分析实验数据发现,磁芯损耗随着直流偏磁 H dc 的变化趋势与基本磁化曲线的变化趋势有相似之处,且现有研究均表明磁芯损耗与磁通密度有紧密关系。

       根据结论以及本文的实验数据,可知直流偏磁和励磁频率对磁芯损耗的影响是相互独立的,故式 (8) 中的系数 k 和 H 0 是磁通密度 B m 的函数,与频率无关。以 TP4A 环形铁氧体磁芯作为测量对象,绕组采用 100 × Φ 0.1 mm 厘兹线,对频率 f= 50 kHz ,不同磁通密度 B m 和不同直流偏磁下占空比为 0.5 的PWM 波励磁的磁芯损耗进行测量,因此,直流偏磁工况下磁芯损耗需要待定的参数只有 4 个,模型比较简单。

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