高精度磁心损耗测量的比对量热法

针对高效功率变换器中磁心损耗难以测量的问题,本文提出了高频磁心损耗的新测量方法——比对量热法,分析了其基本原理、误差构成以及测量系统实现。通过引入脉宽调制控制的比对电阻作为参考热源,有效提高了测量精度并且改善了传统量热法测量过程的冗长繁琐。实验验证表明,比对量热法能精确测量小损耗角磁性元件的磁心损耗。     

典型非正弦电压波激励下高频磁心损耗（英文）

精确预估非正弦电压波激励下高频磁心损耗,对于隔离式双向全桥DC-DC变换器中高频变压器的精细化设计至关重要。本文结合典型工作模态下矩形、梯形电压波,提出了修正Steinmetz公式和损耗分离公式的改进解析计算方法,引入仅与占空比和上升时间有关的修正系数,据此可直接利用正弦波激励下的Steinmetz模型参数和磁心损耗分离模型参数,快速获取典型工作模态下磁心损耗。基于若干峰值磁通密度和频率下的正弦磁心损耗,利用回归分析获取Steinmetz模型参数和磁心损耗分离模型参数。分别对环形纳米晶、非晶合金、铁氧体和3%取向硅钢磁心开展非正弦激励下的磁心损耗测量实验,将实验结果与解析结果进行比较,验证了典型非正弦激励下解析计算方法的准确性。     

正弦与非正弦激励下高频变压器磁心损耗计算与验证

提高正弦和非正弦激励下的磁心损耗模型的计算精度,对高频变压器的设计与研究有重要意义.本文首先在经典正弦损耗分离模型的基础上引入涡流和剩余损耗修正系数,推导出在方波与三角波电压激励下修正的损耗分离计算模型,并通过实验室搭建的磁特性测量系统测量出非晶与纳米晶磁心的损耗数据.其次,依据损耗系数随磁通变化的特性,提出一种改进的损耗分离模型的方法,与经典模型相比有更高的准确性,并得出非正弦激励下改进的计算模型.最后,对比分析方波与三角波电压激励下的计算结果与测量值,验证了本文提出的改进损耗分离模型的有效性与可行性.     

非正弦励磁下磁芯损耗的计算

磁性元件的损耗在开关电源中占相当大的比例,因此磁芯损耗的计算在开关电源设计中相当重要. 文中首先介绍了在正弦励磁下,计算磁芯损耗的Steinmetz 经验公式,然后对修正的Steinmetz 经验公式进行了回顾.修正后的公式可以用来计算非正弦励磁下的磁芯损耗,同时所需参数和修正前的公式一样.最后介绍修正的Steinmetz 经验公式在开关电源领域中的应用.     

非正弦激励下磁心损耗的计算方法及实验验证

在电力电子装置中,磁性元件的输入电压波形往往不是正弦波,研究非正弦激励下电力电子装置中磁心损耗的计算方法有重要意义。首先介绍正弦激励下磁心损耗的计算方法,在此基础上研究了非正弦激励下磁心损耗的计算方法,得到了修正铁耗分离法和修正Steinmetz经验公式法计算式。其次,考虑磁心叠片的趋肤效应,对修正铁耗分离法做了进一步改进。然后,对环形非晶和纳米晶磁心的损耗测量结果进行数值拟合,得到了非正弦激励下两种方法的解析计算式,并比较了应用两种计算方法的损耗计算结果。最后,分别对环形非晶和纳米晶磁心开展非正弦激励下的磁心损耗测量实验,将实验结果和上面两种计算方法的解析结果进行比较,验证了非正弦激励下两种计算方法的准确性。     

双PWM变换器励磁的交流励磁发电机励磁系统设计

分析了基于动态同步坐标轴系的交流励磁发电机双通道解耦励磁控制策略,提出了采用具有优良输入、输出特性的双脉宽调制（PWM）控制交 — 直 — 交电压型变频器作为交流励磁发电机的励磁电源。采用高速数字信号处理器TMS320F2812设计实现了双PWM变换器励磁的交流励磁发电机励磁系统实验平台。通过实验研究表明:基于动态同步坐标轴系的双通道解耦励磁控制策略能够实现交流励磁发电机有功、无功和转速的独立调节,发电机具备良好的动态响应能力;双PWM变换器具有功率双向流动、输入和输出谐波电流小、动态性能优良、功率因数可调等优点,是交流励磁发电机的理想励磁电源。     

基于损耗分离理论的非正弦激励磁心损耗计算方法研究

精确且快速预估非正弦激励下的磁心损耗,对电力电子装置内部磁性元件的优化设计至关重要。本文分别从求解精度、模型参数提取复杂度两方面,评价了3种基于损耗分离理论的非正弦激励磁心损耗算法,以此筛选出其中综合性能最优的算法。首先从损耗分离的基本理论、利用傅里叶分解求解频域损耗,以及基于时域的观点计算非线性损耗等方面,对3种损耗算法进行了剖析。其次,推导了各算法在三角波、方波激励下的损耗解析计算公式,并通过实验测量了硅钢、非晶及纳米晶磁心的损耗。最后,比较了它们的计算精度和模型参数提取的特点及复杂程度。结果表明,时域损耗算法的求解精度最高,且与其他两种频域损耗算法相比,该时域算法的模型参数提取复杂度较低,是综合性能最优的非正弦激励磁心损耗算法,建议在磁性元器件优化设计等领域选用该算法求解非正弦激励下的磁心损耗。     

不同激励条件对铁氧体磁心损耗的影响

在软磁器件的设计中,磁心损耗的计算是设计人员的重要工作内容.在不同的激励条件下,磁芯的损耗也不同.综合介绍了直流偏置,矩形波激励和方渡激励务件下铁氧体磁心损耗模型.在有直流偏置的正弦波激励下,铁氧体磁心损耗会增大.在不同激励条件下通过对经典斯坦麦茨(Steinmetz)公式进行修正后其计算结果更符合实际情况.     

PWM变频器供电的异步电动机稳态损耗与谐波电流计算模型

成功地给出了变频器供电异步电动机稳态模型。对ＶＶＶＦ变频器，先把输出电压分解成基波和各次谐波，再分别导出了当谐波次数ｉ＝３ｋ－１，ｉ＝３ｋ－２，ｉ＝３ｋ（ｋ≥１，为正整数）时的等效电路。计算了电流谐波畸变率、电机损耗与效率，实验与计算吻合较好。本文的结果为研究ＰＷＭ的生成模式、提高电机出力提供了准确可靠的计算方法。     

PWM逆变器供电下非晶永磁电机的损耗分析

为了研究PWM逆变器供电情况下,非晶永磁电机损耗的分布规律,本文分析了考虑加工影响的非晶电机定子铁心损耗的计算方法以及考虑磁导谐波、磁动势谐波和载波谐波的永磁体涡流损耗分离方法。利用有限元方法分析了一台表贴式非晶永磁电机在PWM逆变器供电情况下的损耗分布规律。结果显示,由载波谐波引起的损耗是该电机最主要的损耗分量,约占总损耗的66.0%。     

PWM逆变器供电下电机铁心损耗的解析计算

在Bertotti分立铁耗计算模型的基础上，采用贝赛耳函数，推导PWM逆变器供电下硅钢片损耗的计算模型，该模型考虑逆变器参数对材料损耗的影响，建立PWM供电与标准正弦供电时材料损耗之间的数量关系，为电工材料性能的研究提供了理论依据。通过改进的爱泼斯坦方圈实验，给出一种非正弦供电下电工材料性能的实验研究方法，实验结果与理论值吻合较好。采用PWM逆变器供电时的三相异步电动机进行样机实验，结果表明，该计算模型对PWM供电下电机铁心损耗的理论计算具有很好的工程应用价值。     

PWM控制永磁同步电机电压偏差下的损耗研究

永磁同步电机通常采用变频器进行驱动,长线路运行时易受供电质量影响出现电压偏差。为探究电压偏差对永磁同步电机损耗的影响,本文以一台50k W永磁同步电机为例,采用有限元法对其在变频驱动PWM控制时额定负载下电压发生偏差情况进行了数值计算与分析。着重研究了定子与转子铁心磁密及绕组电流的基波和谐波分量,得出了定转子铁耗、绕组铜耗以及永磁体涡流损耗的分布特性;同时,选取A相电流进行仿真并与实验测量相对比,以验证研究方法的正确性。结果表明,随着PWM控制时电压的增大,定转子铁耗、永磁体涡流损耗以及绕组铜耗均呈增加趋势。数值计算结果与实验数据相吻合。此研究可为电机设计优化提供一定参考。     

速饱和电感磁芯损耗测量与模型研究

高压直流输电换流阀用饱和电感(电力上习惯称为饱和电抗器)是一种速饱和电感,且磁芯处于饱和与不饱和间频繁切换的工作状态。为了研究这类特殊工况下电感的磁芯损耗,模拟其实际工况,设计了磁芯损耗测量电路,并提取磁芯损耗相关的基础数据。在此基础上,根据电感伏秒平衡的原理,将激励等效为极小脉宽的矩形脉冲,并针对速饱和电感有效励磁频率大于工作频率的特点,利用有效励磁频率feff代替修正的斯坦麦茨方程(modified Steinmetz equation,MSE)中的工作频率,并修正其指数,得到了极小脉冲电压作用下速饱和电感磁芯损耗的模型。经实验验证可得,所提出模型与MSE相比具有更高的精度。     

非正弦激励下纳米晶材料高频磁心损耗的计算方法改进与验证

软磁材料广泛应用于各种电气设备的铁心,磁心损耗的精确计算关系着电气设备的效率。尤其是高频非正弦激励条件下磁心损耗的精确计算,是逆变器、电力电子变压器和高频电抗器等电力电子装置的优化设计的重要组成部分。该文首先总结了几种非正弦激励下的磁心损耗的计算方法,对比几种改进的Steinmetz经验公式,分析磁化过程对磁心损耗的影响;然后提出一种考虑磁感应强度变化率的改进Steinmetz波形系数公式（WcSE）计算模型,推导出高频方波和矩形波激励下的损耗计算表达式;接着搭建高频非正弦激励下的软磁材料磁特性测试系统,在频率为10～70kHz范围内对环形纳米晶样品（FT-3KL和FT-3KS）进行不同占空比的方波和矩形波激励下的高频磁特性实验,得到方波和矩形波激励下的磁心损耗实验测量值;最后对比实验值和几种修正Steinmetz模型的计算值,并进行误差分析,得到改进的WcSE计算模型的平均计算误差在20%以内,均小于Steinmetz修正公式、修正广义Steinmetz公式和WcSE的计算误差的结论,验证了所提改进的WcSE新模型的计算精确性,为电力电子装置的磁心损耗预测以及优化设计提供了重要依据。     

基于双PWM励磁电源的新型交流励磁系统

传统取力发电系统是利用同步发电机进行发电,在汽车在行车状态时,发电系统无法向特装设备提供供电保障。本文将交流励磁发电机引入到取力发电系统中,利用DSPTMS320F2812和新型智能IPM模块PM100CSA060IPM开发了新型双PWM交流励磁发电系统。具有转速适应能力,过载能力强,能量双向流动的优点,实验证明该励磁系统具有的优良的效果。     

励磁控制器中电流测量量对电力系统低频振荡的影响

低频振荡的频繁发生严重影响电力系统安全稳定运行。为了分析导致电力系统低频振荡加剧的原因,通过研究发现,发电机励磁调节器调差单元中电流测量值可能是加剧低频振荡的原因之一。针对发电机励磁调节器调差单元中电流测量值的变化特性和发电机功角震荡特性进一步分析,运用戴维南等效电路分析方法证明电流测量值与发电机功角具有同幅震荡特性,且它的引入在一定程度上比电压测量值的引入对低频振荡的影响大,运用MATLAB仿真建模验证结果表明,低频振荡的加剧在一定程度上是由于调差单元电流测量值对发电机励磁系统的助增效果造成的。     

不同PWM调制方法下Z源逆变器的损耗分析与比较

Z源逆变器独特的工作原理使其损耗估算与传统的电压型逆变器不同,特别是其不同的脉冲宽度调制方法(PWM)会对逆变器的损耗带来很大的影响,因此分析Z源逆变器在两类典型的调制方法下的损耗对于Z源逆变器的设计具有重要意义。本文基于Z源逆变器的工作原理和一种电力半导体器件损耗估算模型,推导出两类不同调制方法下的Z源逆变器中各电力半导体开关器件损耗的解析表达式。选取一组典型的逆变器参数,分别对这类两种调制方法下的Z源逆变器进行了损耗计算和效率比较,得到了直流输入电压、开关频率、输出功率等级等运行条件对采用这两类调制方法的Z源逆变器效率的影响。研究结果对于合理选择逆变器参数和调制策略具有一定指导意义。     

快速矢量选择的三矢量PWM整流器模型预测低频控制

传统有限矢量集的模型预测控制(finite control set model predictive control，FCS-MPC)存在计算量大、开关频率不固定以及采样频率低时控制精度差的问题。针对这一问题，为两电平三相整流器提出一种快速矢量选择的三矢量模型预测低频控制。以无差拍控制原则得到了整流器的电压参考矢量，简化了预测过程；由功率跟踪控制的指标函数推导得到电压跟踪控制的指标函数；最后，根据扇区确定控制周期作用的2个有效矢量和零矢量，由电压跟踪控制函数得到了3个矢量的作用时间。通过仿真验证可知，与传统FCS-MPC相比，所提方法能够快速选择电压矢量，实现开关频率的固定，减小功率脉动并降低开关频率。     

高频矩形波激励下磁芯损耗的研究

研究了高频变压器在不同占空比条件下磁芯损耗的变化趋势。在相同频率和磁通密度变化量条件下,占空比所引起的激励波形差异对磁滞回线包围面积的影响很小,磁滞损耗可近似认为是常量。涡流损耗与激励电压之间存在着近似线性等效关系,在此基础上提出了涡流损耗在不同占空比条件下的计算方法。理论计算表明:当占空比在0.283相似文献