磁元件作為電器設(shè)備、電力系統(tǒng)和電力電子功率變換器中的重要元件，可實現(xiàn)磁能的傳遞、存儲、濾波等功能。隨著電力電子功率變換器向高頻和高功率密度發(fā)展，特別近些年新的寬禁帶半導(dǎo)體器件如碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等的發(fā)展和應(yīng)用，促進了高頻磁元件的研發(fā)和應(yīng)用。頻率的提高，使得由磁元件所引起的EMI、分布參數(shù)、溫升等問題越來越突出。磁元件損耗對磁元件設(shè)計、熱設(shè)計和功率變換器效率至關(guān)重要，同時，也成為制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，因此研究磁元件損耗具有重要意義。
磁元件繞組損耗通常采用兩種方法進行評估，一種是采用理論計算和電磁場有限元分析軟件對磁元件的繞組損耗進行分析計算[1-6]，這種方法是根據(jù)繞組損耗模型或電磁場理論對磁元件繞組損耗進行理論計算，無法體現(xiàn)磁場、溫度以及實際工況等因素對繞組損耗的影響。另一種是采用測量技術(shù)對繞組損耗進行評估，此測量技術(shù)作為研究磁元件損耗的基礎(chǔ)，其測量精度影響著磁元件損耗的分析以及模型的建立。測量方法是獲得實驗數(shù)據(jù)最直接和有效的手段，目前比較常用的繞組損耗測量方法是阻抗分析法，通過阻抗分析儀測量繞組的等效電阻，再根據(jù)電阻、電流與功率的關(guān)系間接得到繞組損耗[7-9]，但這種間接方法獲得的繞組損耗并沒有考慮到實際工況對繞組損耗的影響。
通過測量功率獲得工況下繞組損耗的方法才能真實反映繞組損耗的實際情況，由于繞組損耗和磁心損耗具有難以分離的特點，目前國內(nèi)外研究者對此種繞組損耗測量方法的研究相對較少，文獻[10-12]針對實際工況下繞組損耗的測量展開了研究，然而對于高頻勵磁下的繞組損耗的測量，這些方法仍然存在一些問題。文獻[10]通過測量逆變電路在兩種負載情況下的損耗而獲得矩形波激勵下磁元件的繞組損耗。精度會受到DC/AC逆變電路本身固有損耗的影響，且該方法無法實現(xiàn)對功率變換器中磁元件繞組損耗的在線測量。文獻[11]提出了一種測量平面變壓器繞組損耗的方法，此測量方法受負載電阻的影響很大，即負載電阻阻值的穩(wěn)定性、分布電感和頻率特性等會嚴重影響測量精度。文獻[12]提出了一種磁元件繞組損耗的直接測量法，通過在被測磁元件上增加一個輔助繞組，采樣流經(jīng)被測繞組的電流和相應(yīng)端口的電壓，以獲得被測磁元件的繞組損耗。該方法由于被測磁元件繞組采用了雙繞組并繞方式，測量精度會受到輔助繞組和被測繞組間電容的影響，以及繞組鄰近效應(yīng)的影響，使得其在高頻應(yīng)用領(lǐng)域受限。正因如此，文獻[12]中驗證的最高頻率為500kHz。
本文提出一種基于交流功率測量繞組損耗的方法，可以有效地降低測量阻抗角，分析了這種測量方法的工作原理、特點及主要影響因素，最后，通過實驗驗證測量方法的準(zhǔn)確度。
