一种高频磁元件绕组损耗的测量方法技术

本发明专利技术涉及一种高频磁元件绕组损耗的测量方法，采用励磁源分别施加于并联的被测磁元件和参考磁元件的两端，使得两个磁元件两端施加的励磁源电压相同；所述被测磁元件由磁芯和绕组组成；所述参考磁元件采用与被测磁元件具有相同规格和材料的磁芯和绕组，并在此基础上增加一个辅助绕组；测量时所述参考磁元件辅助绕组开路，通过损耗测量仪器测量电参数，根据测量出的电参数与损耗的关系，获得所述被测磁元件的绕组损耗。本发明专利技术能够实现对任意励磁波形工况下高频磁元件的绕组损耗进行测量，且获得的损耗不仅能体现磁元件中磁场、温度以及实际工况对绕组损耗的影响，还可测量多绕组磁元件中每个绕组的损耗。测量方便、快捷、成本低。

A Method for Measuring Winding Loss of High Frequency Magnetic Components

The invention relates to a method for measuring winding loss of high frequency magnetic element, which uses excitation source applied to both ends of parallel magnetic element and reference magnetic element, so that the voltage of excitation source applied at both ends of two magnetic elements is the same; the measured magnetic element consists of core and winding; the reference magnetic element adopts core and winding with the same specifications and materials as the measured magnetic element. On this basis, an auxiliary winding is added. When measuring, the auxiliary winding of the reference magnetic element is opened, and the electrical parameters are measured by the loss measuring instrument. According to the relationship between the measured electrical parameters and the loss, the winding losses of the measured magnetic element are obtained. The invention can measure the winding loss of high frequency magnetic element under arbitrary excitation waveform condition, and the obtained loss can not only reflect the influence of magnetic field, temperature and actual working condition on winding loss of magnetic element, but also measure the loss of each winding in multi-winding magnetic element. The measurement is convenient, fast and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种高频磁元件绕组损耗的测量方法
本专利技术涉及绕组损耗测量领域，特别是一种高频磁元件绕组损耗的测量方法。
技术介绍
磁元件作为电器设备、电力系统和电力电子功率变换器中的重要元件，可实现磁能的传递、存储、滤波等功能，随着电力电子功率变换器往高频和高功率密度趋势发展，磁元件损耗在磁元件设计和功率变换器效率中起到极其重要作用，同时，也成为制约其发展的关键因素之一，因此研究磁元件损耗具有重要意义。磁元件绕组损耗通常采用两种技术进行评估，一种是采用理论计算和电磁场有限元分析软件对磁元件的绕组损耗进行计算评估，这种评估方法是根据绕组损耗模型或电磁场理论对磁元件绕组损耗进行理论计算，无法体现磁场、温度以及实际工况等因素对绕组损耗的影响。另一种是采用测量技术对绕组损耗进行测量评估，磁元件绕组损耗的测量技术作为研究磁元件损耗的基础，其测量精度影响着磁元件损耗的分析以及模型的建立。目前国内外研究者基本都是对磁元件绕组损耗理论计算方法和有限元仿真技术的研究，对绕组损耗测量技术的研究比较少，测量技术是获得实验数据最直接和有效的手段。因此，有必要对绕组损耗的测量技术进行深入研究。现有磁元件绕组损耗的间接测量方法中，一般通过测量磁元件绕组的交流电阻而间接得到磁元件的绕组损耗。间接测量方法无法体现电磁场、温度以及实际工况对绕组损耗的影响；另外，对于多绕组情况的磁元件，这种测量方法得到的是初次级绕组的总损耗，无法得到其中的某个绕组损耗。另外，现有磁元件绕组损耗的测量通常是通过阻抗分析设备测量磁元件绕组的等效电阻，再根据电阻和电流与功率的关系间接得到绕组损耗，这种间接方法获得的绕组损耗并没有考虑到实际工况对绕组损耗的影响。而实际的磁元件绕组损耗都会受到工况下温度和磁场等影响，因此研究磁元件绕组损耗的直接测量方法具有重要的理论分析和实际应用价值。磁芯和绕组组成的磁元件作为一个元件在电路中使用，其损耗包含了绕组损耗和磁芯损耗，以目前的测量技术这两部分损耗难以分离，特别在高频应用领域，由于磁元件的高频特性，使得绕组损耗和磁芯损耗分离的测量技术面临艰难挑战。现有国内外测量技术的研究主要是针对磁元件中磁芯损耗的测量研究，绕组损耗测量技术的研究却鲜有涉及。对磁元件绕组损耗的评估通常采用有限元仿真技术对其计算，而测量技术方面通常将一绕组短路使得磁芯中的磁场为零，从而磁芯损耗为零，再通过测量磁元件绕组的交流电阻而间接得到磁元件的绕组损耗，这种绕组损耗的间接测量方法无法体现磁场、温度以及实际工况对绕组损耗的影响；同时，这种测量方法也无法对所有类型磁元件的绕组损耗进行测量评估；另外，对于多绕组的磁元件，该方法无法单独测量每个绕组的损耗。磁元件绕组损耗的直接测量方法在个别文献中有介绍过，但也只针对某种类型的磁元件，其测量精度受测量频率、测量电路或者引入的元器件影响。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种高频磁元件绕组损耗的测量方法，能够实现对励磁波形工况下高频磁元件的绕组损耗进行测量，并能提高测量的精度。本专利技术采用以下方案实现：一种高频磁元件绕组损耗的测量方法，采用励磁源分别施加于并联的被测磁元件和参考磁元件的两端，使得两个磁元件两端施加的励磁源电压相同；所述被测磁元件由磁芯和绕组组成；所述参考磁元件采用与被测磁元件具有相同规格和材料的磁芯和绕组，并在此基础上增加一个辅助绕组；测量时所述参考磁元件辅助绕组开路，通过损耗测量仪器测量电参数，根据测量出的电参数与损耗的关系，获得所述被测磁元件的绕组损耗。进一步地，所述被测磁元件为电感或变压器；所述参考磁元件为变压器。进一步地，所述励磁源由信号源和功率放大器组成。进一步地，所述励磁源还能够由信号源、功率放大器以及带抽头隔离变压器电路组成。进一步地，所述损耗测量仪器采用高精度示波器或功率测量仪器。进一步地，所述通过电参数获得所述被测磁元件的绕组损耗为：所述参考磁元件的绕组和辅助绕组匝比n为1时，将所述参考磁元件即参考变压器的一对同名端c-e短接，测量所述被测磁元件的被测绕组输入端a和所述辅助绕组下端d之间的电压ueut(t)和流经所述被测磁元件被测绕组的电流ieut(t)，获得被测磁元件的绕组损耗Ts表示励磁源电压和电流的周期。。进一步地，所述通过电参数获得所述被测磁元件的绕组损耗还为：当所述参考磁元件的绕组和辅助绕组匝比n为非1时，测量所述被测磁元件被测绕组两端电压ue(t)、参考磁元件辅助绕组两端电压ura(t)和流经所述被测磁元件被测绕组的电流ieut(t)，获得所述被测磁元件的绕组损耗与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：本专利技术可以直接测量任意励磁波形工况下磁元件的绕组损耗，尤其高频励磁下的绕组损耗；本专利技术不仅能体现磁元件中磁场、温度以及实际工况对绕组损耗的影响，还可测量多绕组磁元件中每个绕组的损耗；为磁元件的优化设计提供了一种有效的直接测量评估方法，测量方便、快捷、成本低。附图说明图1为本专利技术实施例的采用励磁源情况下被测磁元件绕组损耗的测量电路图。图2为本专利技术实施例的未采用中间抽头高频变压器进行隔离情况下被测电感绕组损耗的测量电路图。图3为本专利技术实施例的采用中间抽头高频变压器进行隔离情况下被测电感绕组损耗的测量电路图。图4为本专利技术实施例的未采用中间抽头高频变压器进行隔离情况下被测变压器一次侧绕组损耗的测量电路图。图5为本专利技术实施例的采用中间抽头高频变压器进行隔离情况下被测变压器一次侧绕组损耗的测量电路图。图6为本专利技术实施例的未采用中间抽头高频变压器进行隔离情况下被测变压器二次侧绕组损耗的测量电路图。图7为本专利技术实施例的采用中间抽头高频变压器进行隔离情况下被测变压器二次侧绕组损耗的测量电路图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示，本实施例提供了一种高频磁元件绕组损耗的测量方法，采用励磁源分别施加于并联的被测磁元件和参考磁元件的两端，使得两个磁元件两端施加的励磁源电压相同；所述被测磁元件由磁芯和绕组组成；所述参考磁元件采用与被测磁元件具有相同规格和材料的磁芯和绕组，并在此基础上增加一个辅助绕组；测量时所述参考磁元件辅助绕组开路，通过损耗测量仪器测量电参数，根据测量出的电参数与损耗的关系，获得所述被测磁元件的绕组损耗。在本实施例中，所述被测磁元件为电感或变压器；所述参考磁元件为变压器。在本实施例中，所述励磁源由信号源和功率放大器组成。在本实施例中，所述励磁源还能够由信号源、功率放大器以及带抽头隔离变压器电路组成。在本实施例中，所述损耗测量仪器采用高精度示波器或功率测量仪器。在本实施例中，所述通过电参数获得所述被测磁元件的绕组损耗为：所述参考磁元件的绕组和辅助绕组匝比n为1时，将所述参考磁元件即参考变压器的一对同名端c-e短接，测量所述被测磁元件的被测绕组输入端a和所述辅助绕组下端d之间的电压ueut(t)和流经所述被测磁元件被测绕组的电流ieut(t)，获得被测磁元件的绕组损耗Ts表示励磁源电压和电流的周期。在本实施例中，所述通过电参数获得所述被测磁元件的绕组损耗还为：当所述参考磁元件的绕组和辅助绕组匝比n为非1时，测量所述被测磁元件被测绕组两端电压ue(t)、参考磁元件辅助绕组两端电压ura(t)和流经所述被测磁元件被测绕组的电流ieut(t)，获得所述被测磁元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频磁元件绕组损耗的测量方法，其特征在于：采用励磁源分别施加于并联的被测磁元件和参考磁元件的两端，使得两个磁元件两端施加的励磁源电压相同；所述被测磁元件由磁芯和绕组组成；所述参考磁元件采用与被测磁元件具有相同规格和材料的磁芯和绕组，并在此基础上增加一个辅助绕组；测量时所述参考磁元件辅助绕组开路，通过损耗测量仪器测量电参数，根据测量出的电参数与损耗的关系，获得所述被测磁元件的绕组损耗。

【技术特征摘要】
1.一种高频磁元件绕组损耗的测量方法，其特征在于：采用励磁源分别施加于并联的被测磁元件和参考磁元件的两端，使得两个磁元件两端施加的励磁源电压相同；所述被测磁元件由磁芯和绕组组成；所述参考磁元件采用与被测磁元件具有相同规格和材料的磁芯和绕组，并在此基础上增加一个辅助绕组；测量时所述参考磁元件辅助绕组开路，通过损耗测量仪器测量电参数，根据测量出的电参数与损耗的关系，获得所述被测磁元件的绕组损耗。2.根据权利要求1所述的一种高频磁元件绕组损耗的测量方法，其特征在于：所述被测磁元件为电感或变压器；所述参考磁元件为变压器。3.根据权利要求1所述的一种高频磁元件绕组损耗的测量方法，其特征在于：所述励磁源由信号源和功率放大器组成。4.根据权利要求3所述的一种高频磁元件绕组损耗的测量方法，其特征在于：所述励磁源还能够由信号源、功率放大器以及带抽头隔离变压器电路组成。5.根据权利要求1所述的一种高频磁元件绕组损...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶建盈，郑荣进，李锦彬，黄晓生，黄文彬，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建,35