[发明专利]一种基于开关振荡的磁芯损耗测量系统与方法

说明书

本发明涉及一种基于开关振荡的磁芯损耗测量系统及方法，该系统包括：可调直流电源：并联在直流电容两端，用于给直流电容充电；直流电容：为磁芯损耗测试提供能量；待测磁性元件：并联在直流电容两端；调频电容：并联在待测磁性元件两端，用于调整磁芯损耗测试的目标频率；开关：第一开关安装在直流电容与可调直流电源之间，用于控制直流电容充电；第二开关安装在直流电容与待测磁性元件之间，用于激发高频振荡；信号采集模块：测量流经待测磁性元件电流和调频电容两端电压；磁芯损耗计算模块：对测量得到的电感电流、电容电压进行计算处理，得到磁芯损耗数据并绘制磁芯损耗密度曲线。与现有技术相比，本发明具有精度高、简便高效的优点。

技术领域

本发明涉及磁芯损耗测量技术领域，尤其是涉及一种基于开关振荡的磁芯损耗测量系统与方法。

背景技术

电力电子功率变换器小型化，高频化发展趋势对功率器件的功率密度与效率提出了更高的要求，而磁性元件的磁芯损耗是功率变换器损耗的重要部分，因此磁芯损耗的准确测量对功率变换器系统设计与运行具有重要意义。

目前已有的磁芯损耗测量方法可大致分为热方法与电方法两类。热方法的基本思想是通过测量热室中由磁芯损耗引起的温度变化得到损耗量。电方法通常采用双绕组法，在注入正弦电压条件下，通过测量磁性元件电压与电流计算磁芯损耗。为提高精度，双绕组法往往外加调谐电容在谐振条件下测量磁芯损耗。

对比现有的磁芯损耗测量技术可知：热方法测量精度高，但对热室要求高，操作复杂，测量时间较长；双绕组法实施简便，但会因电压、电测量相差引起磁芯损耗测量误差。特别对于高频磁芯，由相差引起的测量误差往往不容忽略。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种测量精度高、简便高效的基于开关振荡的磁芯损耗测量系统与方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的第一方面，提供了一种基于开关振荡的磁芯损耗测量系统，该系统包括：

可调直流电源：并联在直流电容两端，用于给直流电容充电；

直流电容：为磁芯损耗测试提供能量；

待测磁性元件：并联在直流电容两端；

调频电容：并联在待测磁性元件两端，用于调整磁芯损耗测试的目标频率；

开关：第一开关K₁安装在直流电容与可调直流电源之间，用于控制直流电容充电；第二开关K₂安装在直流电容与待测磁性元件之间，用于激发高频振荡；

信号采集模块：使用电流探头测量流经待测磁性元件电流i_L，使用电压探头测量调频电容两端电压u_C；

磁芯损耗计算模块：对测量得到的电感电流、电容电压进行计算处理，得到磁芯损耗数据并绘制磁芯损耗密度曲线。

优选地，所述调频电容为低损耗调频电容。

优选地，所述待测磁性元件为电感或变压器。

优选地，所述磁芯损耗密度曲线为磁芯损耗密度与磁通密度幅值的关系曲线，其中磁芯损耗密度是单位体积内的磁芯损耗。

根据本发明的第二方面，提供了一种采用上述的基于开关振荡的磁芯损耗测量系统的方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1、直流电容充电：第一开关K₁合闸，第二开关K₂断开，调节可调直流电源将直流电容充电到U₀；