基于直流偏置下的非线性电感损耗测量方法

摘要

本发明公开了一种基于直流偏置下的非线性电感损耗测量方法，主要解决现有技术求解非线性电感磁芯损耗速度慢的问题。其实现步骤是：先量出被测电感的尺寸，得到其物理参数；在有限元软件中建立电感模型，并对其进行网格划分；对电感模型施加电压激励，使得电感模型中的电流值等于设定的偏置电流；当电感模型中的电流到达偏置电流后，对电感模型施加周期信号，使得电感模型中的电流波形与实际电流一致；用Stienmetz方程计算磁芯损耗密度，最终通过求和得到整个电感磁芯的损耗。本发明具有测量速度快、精度高的优点，可用于电路设计。

主权项

一种基于直流偏置下的非线性电感损耗测量方法，包括如下步骤：(1)用千分尺量出被测电感的尺寸，得到电感的几何参数；(2)在有限元软件中，按照电感的几何参数建立大小与实际电感相同的电感模型，并将电感模型用平均网孔法进行网格划分，任意设定每个单元的体积，记为V，形成大小相同的N个单元；(3)计算电感模型应施加的电压激励U，使电感模型中的电流达到设定的偏置电流Idc，该偏置电流为电感所在的实际电路中的平均电流值；(4)对电感模型施加一个周期信号V(D)，该周期信号V(D)高电平和低电平的幅值为电感所在实际电路中电感两端等效电压信号的幅值；该周期信号V(D)开始的高电平施加时间占整个周期的比值记为前项占空比D，调整电感模型应施加周期信号的前项占空比D，得到最终的周期信号V'(D)，再将该周期信号V'(D)施加给电感模型，使电感模型中的电流与电感所在的实际电路中的电流波形一致；(5)在有限元软件中求得电感磁芯在一个周期内磁感应强度的振幅ΔB；(6)通过Stienmetz方程计算每个单元的磁芯损耗密度：P＝k(HDC)ΔBαfβ，式中k(HDC)为直流磁场强度的函数，f为频率，α和β分别为Stienmetz磁感应系数和频率系数；(7)将每个单元的磁芯损耗密度P与每个单元的体积V相乘，得到每个单元的磁芯损耗，再对每个单元的损耗求和，得到整个磁芯的总损耗L： L = Σ n = 1 N P * V (8)重新对电感模型进行网格划分，使新划分网格后每个单元的体积V'小于最开始网格划分后的体积V，计算得到新的磁芯损耗L'；(9)设定误差标准ε，若|L‑L′|/L'≤ε,则将L作为最终磁芯损耗；若|L‑L′|/L'＞ε，则将磁芯划分为体积更小的单元，重复步骤(2)‑(9)重新计算磁芯损耗，直到满足|L‑L'|/L'≤ε。