【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁元件损耗检测领域，具体涉及一种基于传热平衡的磁元件损耗测量方法。
技术介绍
1、磁元件是电力电子系统中的重要器件，其损耗一般占到总损耗的20％-30％。磁芯损耗的精确测量既可以为工程应用直接提供损耗数据，又可以辅助理论研究，为损耗模型公式的建立提供拟合和验证数据，是磁芯损耗研究的一项重要内容。有很多专用仪器可以实现磁芯损耗的测量，然而随着对磁性元件的深入研究和激励信号的多样化，很多仪器已不再适用或者精度达不到要求，因此十分有必要进一步提高磁芯损耗的测量范围和测量精度。磁芯损耗的测量可以分为间接测量法和直接测量法，间接测量法是通过磁性元件的热效应、磁效应和等效电阻等间接反映磁芯损耗，主要包括量热法、b-h分析仪、阻抗分析仪或电桥测量等；直接测量法就是通过直接测量磁芯的激励电压和流过电流来获得损耗。
2、交流功率计法是目前使用比较广泛，易操作的一种实验测量方法，交流功率计法是通过直接测量施加在磁元件上的电压和流过的电流计算磁元件磁芯损耗，公式如下：
3、p＝uicosθ#(1)
4、由于示波器的分辨率、采样率、带宽w及电压、电流采样通道之间的采样时间差等，都会使被测电压和电流之间产生相位偏差。
5、δθ＝2π*f*δt#(2)
6、
7、当被测磁性元件阻抗角接近90度时，很小的相位偏差也会产生很大的误差。
8、所以人们又提出了基于量热法的磁元件损耗测量方法，量热法分为直接量热法与定标量热法。
9、1)如图1所示，直接量热法
10、pcore＝c·m·δt#(4)
11、c为热工质的比热容；m为热工质的质量；δt为热工质在测量时间内的温升。
12、比热容c一般可以通过查表得到，公式如下：
13、
14、温升δt公式为：
15、
16、其中k为热容量与导热系数的乘积
17、2)定标量热法的原理：相同环境条件下，对定标电阻施加直流源，通过调整电阻上的电压得到不同的耗散功率。加热一定时间t后停止加热，测量系统热工质温度稳定时温升δt，得到损耗ploss：
18、piess＝ur·ir·δt
19、经过多次调整电压并测量损耗，得到δt-ploss功率温升拟合曲线。在相同环境条件下，将定标电阻替换成待测元件，给定同样的激励在相同的加热时间t下测量热工质的温升，根据之前得到的δt-ploss功率温升曲线可得磁元件的损耗。
20、专利申请cn202110418833.x，设计了一套基于定标量热法的量热法装置，其提出一套基于定标量热法的量热法。测量方法如下：步骤1：以隔热容器为测量容器，加入预设量的热交换工质；步骤2：把预设功率的电热元件置于隔热容器的测量位处并浸没于热交换工质中，以直流电压源对电热元件供电使之加热热交换工质达到定标时长，记录电热元件的电流值并计算其发热功率，并获取热交换工质在受热期间的温升量，以发热功率和温升量为定标的标定数据；步骤3：多次改变对电热元件的供电电压以改变其发热功率来获得多组标定数据，得出定标后的功率温升数学模型；步骤4：把磁性元件置于测量位并使其按定标时长工作，以热交换工质的温升量代入功率温升数学模型来计算其热损耗。该专利申请是采用定标法建立功率温升数学模型以获得磁性元件损耗。
21、现有技术缺陷：
22、1)传统的交流功率计法普遍存在以下问题：在测量小损耗角磁性元件的磁心损耗时，微小的相位误差会产生很大的测量误差，以测量正弦波为例，使用交流法测量对相位差误差十分敏感，在90度附近时，很小的相位差误差被放大后会产生显著的误差。在低频测量中，电路中的寄生参数很小，因此相位差误差很小不会对测量结果造成较大的影响，但随着频率逐渐提升，寄生电感、探头不匹配延迟等问题接踵而至。
23、2)传统的量热法的磁元件损耗测量技术普遍存在以下问题：
24、1.直接量热法测量磁损时，隔热材料与热工质也会有一定的热量泄露，造成误差，同时测量的整个过程中，除了热工质吸收热量以外，绝热罐、搅拌磁子、温度计和被测磁性元件都吸收热量，因此仅仅利用热工质的比热容计算损耗会产生很大误差，且热工质的比热容很难精确获得。
25、2.定标量热法通过定标过程克服了直接量热法中存在的误差，但旋转磁子旋转会产生额外的热量，而且实验过程繁琐并且要求定标测量和待测元件的测量环境与工况基本一致，条件苛刻，耗时长。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于传热平衡的磁元件损耗测量方法，通过特定传热通道热阻的温差来获得热量，同时通过通以直流电流的直流发热单元的可控已知损耗来平衡被测磁元件的传热，达到热平衡，进而实现被测磁元件损耗的测量。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于传热平衡的磁元件损耗测量方法，通过传热通道热阻的温差来获得热量，同时通过通以直流电流的直流发热单元的可控已知损耗来平衡被测磁元件的传热，达到热平衡，进而实现被测磁元件损耗的测量。
3、在本专利技术一实施例中，该方法包括如下步骤：
4、1)将两个直流发热单元分别放置于腔体a和腔体b中，腔体a和腔体b中的热量通过传热通道进行传输，通过直流功率计校准腔体a和腔体b的热稳态功率直至相同，而后调整两个温度探头在腔体a和腔体b两侧传热通道的校准槽中的位置，使得当腔体a和腔体b热稳态功率相同时两侧温度探头的温度相同；
5、2)将腔体a中的直流发热单元替换为被测磁元件，调整需要测量的工况；
6、3)调整腔体b直流源功率，当腔体a和腔体b两侧温度探头的温度相同时，腔体a的耗散功率即为直流功率计测得功率；
7、4)根据示波器采集的腔体a中被测磁元件电压及电流波形，对应腔体b中采集到的耗散功率即可获得不同工况下的被测磁元件损耗值。
8、在本专利技术一实施例中，所述传热通道是由特定传热材料构成的传热通道，传热材料包括低导热金属，陶瓷。
9、在本专利技术一实施例中，该方法包括如下步骤：
10、1)将两个被测磁元件分别放置于腔体a和腔体b中，腔体a和腔体b通过传热通道进行传输，通过两个直流功率计校准腔体a和腔体b的热稳态功率，调整温度探头在腔体a和腔体b两侧传热通道的校准槽中的位置，使得当腔体a和腔体b耗散功率相同时两侧温度探头的温度相同；
11、2)调整需要测量的工况；
12、3)调整腔体b直流源功率，当腔体a和腔体b两侧热电偶两个探头的温度相同时，腔体a的发热功率即为直流功率计测得功率；
13、4)根据示波器采集的腔体a中被测磁元件电压及电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于传热平衡的磁元件损耗测量方法，其特征在于，通过传热通道热阻的温差来获得热量，同时通过通以直流电流的直流发热单元的可控已知损耗来平衡被测磁元件的传热，达到热平衡，进而实现被测磁元件损耗的测量。
2.根据权利要求1所述的一种基于传热平衡的磁元件损耗测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于传热平衡的磁元件损耗测量方法，其特征在于，所述传热通道是由特定传热材料构成的传热通道，传热材料包括低导热金属，陶瓷。
4.根据权利要求1所述的一种基于传热平衡的磁元件损耗测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于传热平衡的磁元件损耗测量方法，其特征在于，除磁元件外，该方法还能够应用于测量传统直流法难以测量功率耗散的元件。
6.根据权利要求1所述的一种基于传热平衡的磁元件损耗测量方法，其特征在于，温度测量方式也可采用红外成像仪进行温度数据的采集与校准。
【技术特征摘要】
1.一种基于传热平衡的磁元件损耗测量方法，其特征在于，通过传热通道热阻的温差来获得热量，同时通过通以直流电流的直流发热单元的可控已知损耗来平衡被测磁元件的传热，达到热平衡，进而实现被测磁元件损耗的测量。
2.根据权利要求1所述的一种基于传热平衡的磁元件损耗测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于传热平衡的磁元件损耗测量方法，其特征在于，所述传热通道是由特定传热材料构成的传热通道...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓生，沈焜，李世茂，阙凌凡，
申请(专利权)人：福建理工大学，
类型：发明
国别省市：
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