T∕CPSS1009-2020磁性材料高勵(lì)磁損耗測(cè)量方法

1、T/CPSS 1009-2020ICS 號(hào) 01. 040. 29中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類號(hào)K01團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CPSS 1009-2020磁性材料高勵(lì)磁損耗測(cè)量方法Test methods of power loss of magnetic materials withhigh excitation2020-08-25 發(fā)布2020-09-01 實(shí)施中國(guó)電源學(xué)會(huì)發(fā)布1范圍12規(guī)范性引用文件13 術(shù)語(yǔ)和定義14符號(hào)、代號(hào)和縮略語(yǔ)15技術(shù)要求25.1儀器和設(shè)備25. 2 試樣45. 3 測(cè)量條件56測(cè)量方法66.1交流功率法66. 2有效值法96. 3直流功率法106. 4量熱法12T/CPSS 1009

2、2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T L 12009給出的規(guī)則起草。本 標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)電源學(xué)會(huì)提出并解釋。本標(biāo)準(zhǔn)首次發(fā)布。#T/CPSS 10092020磁性材料高勵(lì)磁損耗測(cè)量方法1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了軟磁磁性材料在高勵(lì)磁下?lián)p耗的測(cè)量方法和測(cè)量技術(shù)要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于電子設(shè)備、開(kāi)關(guān)電源和功率變換設(shè)備中感性元件的軟磁磁性材料。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注口期的引用文件，僅注口期的版本適用于本文件。凡 是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T 9637磁性材料與元件GB/T 20874磁性零件有效參數(shù)的計(jì)算GB/T 28869. 1軟磁材料制成的磁心測(cè)

3、量方法 第1部分：通用規(guī)范GB/T 28869. 2軟磁材料制成的磁心測(cè)量方法 第2部分：低勵(lì)磁電平下的磁特性GB.T 28869. 3軟磁材料制成的磁心測(cè)量方法 第3部分：高勵(lì)磁電平下的磁特性3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T 9637x GB/T 28869.1、GB/T28869.2和GB/T 28869. 3界定的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3. 1高勵(lì)磁 high excitation為測(cè)量在給定磁通密度下的磁心損耗或磁導(dǎo)率所需施加的激勵(lì)。4符號(hào)、代號(hào)和縮略語(yǔ)下列符號(hào)、代號(hào)和縮略語(yǔ)適用于本文件。標(biāo)準(zhǔn)里的所有公式均采用SI單位制，當(dāng)采用倍數(shù)或子倍數(shù)時(shí), 通常的數(shù)量級(jí)為10。激勵(lì)的頻率，單位赫茲（Hz）；

4、激勵(lì)的周期，單位秒（s）；Bm：磁心中磁通密度峰值，單位特斯拉（T）；% 磁心中磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值，單位安培每米：Pc：磁心損耗，單位瓦特（W）；Pw：繞組損耗，單位瓦特（W）；尸CV：總損耗（體積）密度，單位瓦特每立方米（W/11T）；試樣的有效截面積，單位為平方米（n?）；/e：試樣的有效磁路長(zhǎng)度，單位為米（ni）:匕：試樣的有效體積，單位為立方米（mb ：試樣的阻抗角，單位弧度（rad）；勵(lì)磁電壓和電流的相位誤差，單位弧度（rad）；感應(yīng)繞組的匝數(shù)；M：勵(lì)磁繞組的匝數(shù)：兀：圓周率。5技術(shù)要求5.1 儀器和設(shè)備1.1.1.2 1. 1激勵(lì)源5.1.1.1 總則本標(biāo)準(zhǔn)引入的激勵(lì)源包括正弦波激勵(lì)源和

5、方波激勵(lì)源（占空比為0.5的矩形波）。當(dāng)選擇磁通密度 （磁場(chǎng)強(qiáng)度）為激勵(lì)，則磁場(chǎng)強(qiáng)度（磁通密度）的波形允許有偏差。激勵(lì)源應(yīng)具有低內(nèi)阻抗和高穩(wěn)定度 的幅值和頻率。測(cè)量時(shí)，幅值和頻率的波動(dòng)應(yīng)保持在±0.1%之內(nèi)。5.1.1.2 正弦波激勵(lì)當(dāng)激勵(lì)是正弦波時(shí)，激勵(lì)源的總諧波分量應(yīng)不大于1%。勵(lì)磁電壓是正弦波時(shí)，則磁通密度峰值計(jì) 算見(jiàn)公式（1）：B =-也小_（1）m 2X7TX/x ACX式中：u皿一一勵(lì)磁電壓有效值，單位伏特（V）。5.1.1.3 方波激勵(lì)當(dāng)勵(lì)磁電壓是方波（占空比為0.5的矩形波）時(shí)，如圖1所示（負(fù)半波與正半波波形一樣）。過(guò)沖 “應(yīng)小于方波幅值的5%,頂降Ud應(yīng)小于方波幅值

6、的2%,上升時(shí)間L和下降時(shí)間ff應(yīng)小于周期的1%,方 波激勵(lì)中直流偏磁不應(yīng)超過(guò)方波幅值的2%。勵(lì)磁電壓是方波時(shí)，則磁通密度峰值計(jì)算見(jiàn)公式（2）。B = 4 （2）4 x/x Acx N、式中：Um 勵(lì)磁電壓幅值，單位伏特（V）。說(shuō)明：L 上升延遲時(shí)間;#T/CPSS 1009-2020t下降延遲時(shí)間:Ud頂降；U。 過(guò)沖。圖1方波波形圖5.1.1.4磁通密度峰值計(jì)算對(duì)于任意波形勵(lì)磁電壓的磁通密度峰值計(jì)算見(jiàn)公式（3）：4 x fxAx式中：U任意波形勵(lì)磁電壓整流后的平均值，單位伏特（V）。5.1.2測(cè)量?jī)x表和儀器5. 1.2. 1 總則電壓表或其他電壓測(cè)量?jī)x器應(yīng)是高阻抗儀器。探針應(yīng)具有高輸入電阻

7、和低輸入電容。電壓表或其他電 壓測(cè)量?jī)x器的測(cè)量帶寬要覆蓋幅值是基波幅值1%的諧波的頻率。5. 1.2.2電壓表宜采用精度小于0.2%的電壓表。5. 1.2. 3數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器的采樣率應(yīng)不低于256個(gè)點(diǎn)每周波和分辨率應(yīng)不低于12位。5. 1.3傳感器5. 1.3.1采樣電阻器采樣電阻器電阻值的誤差應(yīng)不大于0.1% （包含電阻的溫度漂移）。采樣電阻器的寄生電感感值應(yīng) 滿足公式（4）和公式（5）：2 x 乃 x/ xtan（5）- 2 xx/式中：R 采樣電阻器的阻值，單位歐姆（Q）；”測(cè)試頻率下采樣電阻電壓的最大允許相對(duì)增加值，無(wú)量綱：外一一采樣電阻上電壓和電流相位差，單位弧度（rad）。示

8、例：若 6產(chǎn)0. 1%, =1. 363xl0'rad=0. 025°,/?=lQ,/=500kHz,則有：L< /2x0.001 = 14.2nH2 x 5OOxlO5L<lxtan(0.025 )=0.13S9nH2 x/rx 500 xlO5因此采樣電阻的寄生電感感值應(yīng)滿足：L<0,13S9nHo3T/CPSS 1009-20205. 1.3.2電流互感器電流互感器的幅值差應(yīng)不大于±0.5%；相位差應(yīng)不大于0. 00043635弧度，相當(dāng)于0.025。5.1.4其他說(shuō)明5. 1.4, 1線路連接測(cè)量電路中采用的連接線產(chǎn)生的寄生電阻、電感和電容

9、在測(cè)量頻率范圍內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生額外的相位差和幅 值差。測(cè)量電路中的連接應(yīng)盡可能短，測(cè)量通道之間的相位差在測(cè)量頻率范圍內(nèi)應(yīng)滿足公式（8）：A Jp。=±（8）Qc式中：4 功率損耗相對(duì)誤差，無(wú)量綱；QC小/ 品質(zhì)因數(shù)，無(wú)量綱。2x%,示例：若=±1%, Qc=5,則有：“=±等=±0 002若勵(lì)磁為非正弦波，則應(yīng)計(jì)算各次諧波下的相位差。1.1.4. 2恒溫裝置為了測(cè)量某個(gè)溫度下的磁性材料磁心損耗，須提供恒溫裝置，恒溫裝置的溫度誤差應(yīng)不大于±1。5.2 試樣5. 2. 1磁心用來(lái)測(cè)量的磁心應(yīng)來(lái)自正常生產(chǎn)并且形成閉合磁路。對(duì)于評(píng)價(jià)材料特性，應(yīng)采用外內(nèi)徑比小

10、于或等于 2的環(huán)形磁心，以保證磁心磁場(chǎng)分布的基本均勻性。試樣的磁心應(yīng)去磁（按GB/T28869. 1執(zhí)行）。6. 2.2繞組7. 2. 2.1繞組繞制繞組應(yīng)采用損耗較小的繞線盡可能地貼著磁心單層繞制。對(duì)于環(huán)形磁心，繞組均勻地沿磁心圓周繞滿 分布；對(duì)于非環(huán)形磁心，應(yīng)盡量使磁心中磁通均勻分布。與勵(lì)磁繞組相接的連接頭必須絕緣，并且要確保繞 線絕緣沒(méi)有被破壞。試樣的自諧振頻率應(yīng)高于測(cè)試頻率的10倍。8. 2. 2. 2雙繞組建議首選雙繞組繞制武樣，雙繞組分別為勵(lì)磁繞組和感應(yīng)繞組，兩個(gè)繞組的耦合系數(shù)盡可能接近1, 建議采用雙股并繞。9. 2. 2. 3 單繞組若測(cè)量?jī)x器不能測(cè)量雙繞組試樣的磁特性時(shí)，則可

11、采用單繞組繞制試樣。單繞組試樣繞組損耗與磁心 損耗相比足夠小時(shí)，可忽略繞組損耗，否則需采取一定的措施扣除繞組損耗。推薦以下措施：a）當(dāng)激勵(lì)是正弦波時(shí)，且繞線直徑小于兩倍的測(cè)量頻率下的透入深度，則繞組的交流電阻近似等于 直流電阻，利用公式（10）計(jì)算繞組損耗。P =1 2xR（10）w rai:de式中：/皿勵(lì)磁電流的有效值，單位安培（A）；R#繞線的直流電阻，單位歐姆（Q）。b）當(dāng)激勵(lì)是正弦波時(shí)，且繞線直徑大于兩倍的測(cè)量頻率下的透入深度，則利用公式（11）和（12） 計(jì)算繞組的交流電阻和繞組損耗。(11)(12)(d/(2 xA)-& =5r x凡(J /(2x-(d /(2 x A)

12、-I)?P =1 RW im3 3C式中：d 繞線的直徑，單位米（ill）; 透入深度，單位米（m）；I皿勵(lì)磁電流的有效值，單位安培（A）；凡C繞線的交流電阻，單位歐姆（Q）。C）當(dāng)激勵(lì)是方波，因?yàn)槔@組損耗的線性性質(zhì)，可利用傅里葉諧波分析法計(jì)算繞組損耗，計(jì)算見(jiàn)公式 （13）和（14） o，3kX J2 cos(*x2x"x/x' + 4)(13)P = » 2xR（14）w皿業(yè) ackI式中：/（t）勵(lì)磁電流的瞬時(shí)值，單位安培（A）:4皿k勵(lì)磁電流中&次諧波電流的有效值，單位安培（A）；依 勵(lì)磁電流中k次諧波電流的初相位，單位幅度（rad）；建議勵(lì)磁電流的次

13、諧波幅值是基波幅值的1%；凡ck 勵(lì)磁電流中k次諧波電流頻率下的交流電阻，單位歐姆（C）。d）當(dāng)試樣采用環(huán)形磁心，以相同尺寸的空心磁心替代原磁心并以相同繞組繞制空心試樣，利用阻抗 分析儀或LCR表測(cè)量空心試樣的不同諧波頻率的交流電阻即為測(cè)量試樣的繞組等效交流電阻。10. .3磁心的固定環(huán)形試樣距離外部金屬不小于20nmi,非環(huán)形試樣應(yīng)盡量遠(yuǎn)離金屬。11. ,4試樣的參數(shù)試樣的有效截面積4、有效磁路長(zhǎng)度人和有效體積匕的計(jì)算參照GB/T 20874。5.3 測(cè)量條件5. 3.1與實(shí)際工況有關(guān)的說(shuō)明選擇合適的測(cè)量條件、測(cè)量方法和測(cè)量過(guò)程，使測(cè)量結(jié)果可以預(yù)測(cè)實(shí)際工況下的損耗。但是并不苛求 實(shí)驗(yàn)條件（特

14、別是與激勵(lì)有關(guān)的條件）要與實(shí)際工況一致。5. 3.2有效參數(shù)本標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)量方法是測(cè)量磁性材料損耗的有效量。5. 3.3測(cè)量的磁狀態(tài)試樣磁心應(yīng)在穩(wěn)定和可重復(fù)的磁狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)消除材料的各種剩磁和時(shí)間效應(yīng)。測(cè)量全過(guò)程完成時(shí)間需要根據(jù)磁心材料損耗對(duì)溫度的敏感性確定。對(duì)鐵氧體磁心，建議時(shí)間不超過(guò)3秒，對(duì)磁粉心 磁心不應(yīng)超過(guò)10秒，測(cè)試結(jié)束應(yīng)及時(shí)斷開(kāi)激勵(lì)源避免磁心過(guò)熱。6測(cè)量方法6. 1概述磁性材料高勵(lì)磁損耗測(cè)量方法有四種：交流功率法、有效值法、直流功率法和量熱法。交流功率法可測(cè)量任意波形激勵(lì)下的磁性材料損耗。但是對(duì)于阻抗角接近90度的磁性材料，很小的 相位誤差會(huì)帶來(lái)很大的測(cè)量誤差。有效值法利用高精

15、度有.效值電壓表獲得磁性材料損耗，其可測(cè)量正弦波激勵(lì)下的損耗。對(duì)于阻抗角接 近90度的磁性材料，很小的相位誤差會(huì)帶來(lái)很大的測(cè)量誤差。直流功率法測(cè)量方波激勵(lì)下磁心損耗，需較大功率恒壓源和DC/AC逆變電路產(chǎn)生方波，測(cè)量精度 受DC/AC逆變電路損耗的影響但可采取某些措施消除或校準(zhǔn)。量熱法理論上是最精確的方法，可測(cè)量任何波形激勵(lì)的磁心損耗，通過(guò)測(cè)量損耗導(dǎo)致的量熱罐里的熱 工質(zhì)的溫升獲得磁心損耗，但測(cè)量過(guò)程冗長(zhǎng)，操作繁瑣。三種方法適用情況見(jiàn)表1。制造廠商和客戶協(xié)商 采用何種測(cè)量方法。表1磁性材料損耗測(cè)量方法比較測(cè)量方法勵(lì)磁波形激勵(lì)源繞組損耗的分離阻抗角的影響頻率的影響交流功率法任意高頻大功率激勵(lì)源可

16、分離（雙繞組）有影響有影響有效值法正弦高頻大功率激勵(lì)源可分離（雙繞組）有影響有影響宜流功率法方波或PWM波恒樂(lè)源不可分離無(wú)影響有影響量熱法任意無(wú)要求不可分離無(wú)影響無(wú)影響6.2交流功率法 6.2.1概述高頻激勵(lì)源通過(guò)勵(lì)磁線圈給試樣施加一定的勵(lì)磁交流磁場(chǎng)，采樣勵(lì)磁電壓和電流的瞬時(shí)值，兩者乘積 在一個(gè)周期的平均值得到平均功率，即是磁性材料損耗。6. 2. 2基本電路圖交流功率法基本電路如圖2所示。a）雙繞組繞制試樣，電阻采樣勵(lì)磁電流b） 雙繞組繞制試樣，電流探頭采樣勵(lì)磁電流高 頻 激 助 源衙 頻 激 勵(lì) 源電俄C）單繞組繞制試樣，電阻采樣勵(lì)磁電流d)單繞組繞制試樣，電流探頭采樣勵(lì)磁電流說(shuō)明：元件：

17、R電阻器N1勵(lì)磁繞組N：感應(yīng)繞組電源：高頻激勵(lì)源 信號(hào)發(fā)生器+功率放大器或DC'AC逆變電路圖2交流功率法測(cè)量電路圖6.2.3測(cè)量裝置6. 2. 3.1高頻激勵(lì)源高頻激勵(lì)源由信號(hào)發(fā)生器和功率放大器組成或者DC/AC逆變電路。6. 2. 3. 2勵(lì)磁繞組N,和感應(yīng)繞組N?根據(jù)勵(lì)磁電流和感應(yīng)電壓以及激勵(lì)源的電壓和電流容量設(shè)計(jì)勵(lì)磁繞組N1的匝數(shù)和線徑，推薦感應(yīng) 繞組N二的匝數(shù)等于勵(lì)磁繞組N1的匝數(shù)，感應(yīng)繞組N,的線徑可以很小。6.2. 3.3采樣電阻器R該電阻器是無(wú)感電阻器，其阻值由被測(cè)的電流峰值決定且應(yīng)滿足功率要求。該采樣電阻器規(guī)范應(yīng)該滿 足5.1. 3.1。也可采用同軸分流器。6. 2,

18、 3. 4數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器參照5. 1.2. 3。6.2.4 測(cè)量步驟測(cè)量步驟如下：a）測(cè)量前應(yīng)對(duì)試樣先進(jìn)行退磁（按GB/T 28869. 1執(zhí)行）。b）按照?qǐng)D2中a）或b）或c）或d）將測(cè)量電路接好。c）數(shù)字采集器采樣感應(yīng)繞組上的感應(yīng)電壓和采樣電阻器上電壓或勵(lì)磁繞組上的勵(lì)磁電壓和電流。d）測(cè)量時(shí)應(yīng)從低磁通密度向高磁通密度測(cè)量。6.2.5 測(cè)量原理當(dāng)試樣單繞組繞制時(shí)（如圖2中c）和d）所示），磁性材料損耗密度的計(jì)算見(jiàn)公式（15）：n1(r)x/(r)x Jr(15)P = 式中：感應(yīng)電壓瞬時(shí)值，單位伏特（V）；/（/） 勵(lì)磁電流瞬時(shí)值，單位安培（A）o當(dāng)試樣雙繞組繞制時(shí)（如圖2中a）和b）

19、所示），磁性材料損耗密度的計(jì)算見(jiàn)公式（16）：(16)式中：生感應(yīng)電壓瞬時(shí)值，單位伏特（V）；i勵(lì)磁電流瞬時(shí)值，單位安培（A）。根據(jù)磁性材料損耗計(jì)算公式可以推導(dǎo)勵(lì)磁電壓為正弦波時(shí)的相對(duì)誤差公式（17）：AU AZ .4 (17)=-jj- + +|tan-A|i "式中：P一磁性材料損耗測(cè)量誤差，單位瓦特（W）：p 磁性材料損耗，單位瓦特（W）；U電壓有效值測(cè)量誤差，單位伏特（V）；U 電壓有效值，單位伏特（V）；W 電流有效值測(cè)量誤差，單位安培（A）；V 電流有效值，單位安培（A）。因此，交流功率法測(cè)量磁性材料損耗的相對(duì)誤差由三個(gè)部分構(gòu)成:a)b)c)6.2.6電壓有效值的測(cè)量誤差

20、；電流有效值的測(cè)量誤差；阻抗角夕的正切和相位誤差的乘積。注意事項(xiàng)當(dāng)試樣的阻抗角趨于90。時(shí)，微小的相位誤差也會(huì)產(chǎn)生非常大的測(cè)量誤差。6.2.7具體測(cè)試方法6. 2. 7.1 B-H分析儀法B-H分析儀法是指利用儀器內(nèi)部數(shù)據(jù)采集器采樣感應(yīng)電壓和勵(lì)磁電流計(jì)算磁通密度和磁場(chǎng)強(qiáng)度， B-H磁滯回線的面積即是一周期磁心損耗。注：現(xiàn)有B.H分析儀的通道是共地的，勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈應(yīng)采用同名端共地，否則兩線圈間的分布電容和電壓差 會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。7. 2. 7. 2功率分析儀法功率分析儀法是利用儀器內(nèi)部數(shù)據(jù)采集器采樣感應(yīng)電壓瞬時(shí)值和電流瞬時(shí)值，兩者乘積并在一個(gè)周 期內(nèi)求平均值獲得磁心損耗。注：對(duì)于通道隔離的

21、功率分析儀，勵(lì)磁繞組和感應(yīng)繞組的同名端共地或異名端共地不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，推薦采用同名 端接地：對(duì)于通道非隔離的功率分析儀，應(yīng)采用同名端共地。8. 2. 7. 3電容無(wú)功補(bǔ)償法電容無(wú)功補(bǔ)償法是利用電容的容性無(wú)功功率補(bǔ)償試樣的感性無(wú)功功率，從而減小采樣電流和電壓之間 的相位差角，以提高交流功率法的測(cè)量精度。有串聯(lián)電容無(wú)功補(bǔ)償法和并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償法。電容補(bǔ)償法也有 助于減小所需激勵(lì)源的容量。電路如圖3所示，損耗計(jì)算見(jiàn)公式（18）。并聯(lián)電容無(wú)功補(bǔ)償法可降低激勵(lì)源電流容量要求，但難以扣除繞組損耗。串聯(lián)電容無(wú)功補(bǔ)償法可降低 激勵(lì)源電壓容量要求，采用雙繞組時(shí)可以扣除繞組損耗，勵(lì)磁繞組匝數(shù)應(yīng)等于感應(yīng)繞組匝數(shù)。(1

22、8)T.xVc式中:15值，單位/-伏特(V)o電壓瞬時(shí)口高頻激勵(lì)源FdutS " « C7-元件:b）串聯(lián)電容并聯(lián)電容 a)R 電流采樣電阻器N：勵(lì)磁繞組N：感應(yīng)繞組C可調(diào)電容器圖3電容無(wú)功補(bǔ)償法電路圖6.3有效值法1. 3.1概述有效值法利用高精度有效值電壓表測(cè)量圖4中G和上，利用公式計(jì)算磁心損耗。6. 3. 2基本電路圖有效值法基本電路如圖4所示。元件：DUT被測(cè)試樣R采樣電阻器N：勵(lì)磁繞組N： 感應(yīng)繞組電源：J正弦激勵(lì)源圖4有效值法電路圖7. 3.3測(cè)量裝置8. 3. 3.1高頻激勵(lì)源高頻激勵(lì)源是正弦電壓激勵(lì)源。9. 3. 3. 2勵(lì)磁繞組N1和感應(yīng)繞組N?根據(jù)勵(lì)磁

23、電流設(shè)計(jì)勵(lì)磁繞組N：的匝數(shù)和線徑，感應(yīng)繞組N：的匝數(shù)應(yīng)使其感應(yīng)電壓有效值與采樣電 阻上電壓有效值的數(shù)量級(jí)相同，感應(yīng)繞組N：的線徑可以很小。10. 3. 3. 3采樣電阻器R該電阻器是無(wú)感電阻器，其阻值由被測(cè)的電流峰值決定且應(yīng)滿足功率要求。該電阻規(guī)范應(yīng)該滿足 5. 1.3.1o也可采用同軸分流器。11. 3. 3. 4有效值電壓表有效值電壓表參照5.L2. 1。T/CPSS 100920206. 3.4測(cè)量步驟測(cè)量步驟如下：a）測(cè)量前應(yīng)對(duì)試樣先進(jìn)行退磁（按GB/T 28869. 1執(zhí)行）。b）按照?qǐng)D4中a）將測(cè)量電路接好。c）有效值電壓表測(cè)量圖4中a）圖中的Uiod）按照?qǐng)D4中b）將測(cè)量電路接好

24、。e）有效值電壓表測(cè)量圖4中b）圖中的Uiof）利用公式（20）計(jì)算磁性材料損耗。6. 3.5測(cè)量原理采用無(wú)感電阻器R，則利用公式（20）得到磁性材料損耗:（19）4 x /? x NJ $根據(jù)損耗計(jì)算公式可以得到激勵(lì)電壓為正弦波時(shí)的相對(duì)誤差公式（21 ）：“P = 2Uix|dUj+2&><卜4 + pan（。一6）xd61 （20）P4t/Rx/s xcos（夕一 6）式中：dP一磁性材料損耗測(cè)量誤差，單位瓦特（W）；P一磁性材料損耗，單位瓦特（w）MU,dUz電壓有效值測(cè)量誤差，單位伏特（V）；R采樣電阻器的阻值，單位歐姆（Q）；0采樣電阻的阻抗角，單位弧度（rad）

25、：dO采樣電阻上電壓和電流的相位誤差，單位弧度（rad） o因此，相對(duì)誤差由三個(gè)部分構(gòu)成：a）電壓的測(cè)量誤差；b）試樣阻抗角夕的余弦；C）試樣的阻抗角夕的正切和相位誤差的乘積。6. 3.6注意事項(xiàng)當(dāng)試樣的阻抗角趨于90。時(shí)，微小的相位誤差會(huì)產(chǎn)生非常大的測(cè)量誤差。6.4直流功率法1 .4.1概述通過(guò)一個(gè)DC-AC逆變電路將直流電壓逆變?yōu)樗璧姆讲妷菏┘拥奖粶y(cè)磁件上，測(cè)量直流輸入的有 功功率得到方波激勵(lì)磁性材料損耗。直流功率法可用于測(cè)量有偏磁或無(wú)偏磁方波激勵(lì)下的磁心損耗。6 . 4.2基本電路圖直流功率法基本電路如圖5所示。DC AC逆變電路11T/CPSS 1009-2020元件：DUT一一被

26、測(cè)試樣DOAC逆變電路一一全橋電路或半橋電路電源：5一直流電壓源圖5直流法電路圖6. 4.3測(cè)量裝置6.4. 3.1直流電壓源Ui可采用合適功率的直流電壓源。6. 4. 3. 2 DC/AC逆變電路可采用全橋逆變電路或半橋逆變電路等。6.4. 3. 3 試樣 DUT根據(jù)試樣DUT伏秒積設(shè)計(jì)試樣的匝數(shù)，根據(jù)最大電流設(shè)計(jì)繞線的線徑。6. 4. 3, 4測(cè)量平均值的直流電流表和直流電壓表測(cè)量誤差應(yīng)小于±0. l%o6. 4. 4測(cè)量步驟測(cè)量步驟如下：a）測(cè)量前應(yīng)對(duì)試樣先進(jìn)行退磁（按GB/T 28869. 1執(zhí)行）。b）按照?qǐng)D5將測(cè)量電路接好。c）平均值直流電流表和直流電壓表測(cè)量輸入電壓和輸

27、入電流直流分量，數(shù)字采集器采樣被測(cè)試樣 的勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流。d）測(cè)量時(shí)應(yīng)從低磁通密度向高磁通密度測(cè)量。6. 4.5測(cè)量原理直流激勵(lì)源U經(jīng)DC/AC逆變電路轉(zhuǎn)換成施加在試樣上的PWM波激勵(lì)電壓，直流激勵(lì)源U的輸 出功率等于激勵(lì)源以外電路消耗總功率，計(jì)算見(jiàn)公式（22）和（23）：PH.X（2Dp = p i p . p（22）- W. 一- 式中：Pg 直流激勵(lì)源的輸出功率，單位瓦特（W）：a 輸入直流激勵(lì)源電壓值，單位伏特（V）；A DC輸入端電流的直流分量，單位安培（A）。Pex除磁性元件損耗以外的其它損耗，單位瓦特（W）：若Pex和Pw與Pc相比非常小，則直流激勵(lì)源5的輸出功率等于試樣的磁

28、心損耗。因此，只要測(cè)量 直流電源&的電壓值和輸入端電流的直流分量人DC便可得到試樣磁心損耗，規(guī)避了試樣阻抗角對(duì)測(cè)量 精度的影響。6. 4.6注意事項(xiàng)6. 4. 6.1逆變電路損耗補(bǔ)償推薦采用空心電感作為定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)定標(biāo)補(bǔ)償逆變電路損耗。11T/CPSS 100920206. 4.7具體測(cè)試方法6. 4, 7.1差值直流功率法差值直流功率法是利用兩次直流功率測(cè)量法的差值來(lái)消除DC/AC逆變電路損耗帶來(lái)的測(cè)量誤差， 電路原理圖如圖6所示。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，功率計(jì)算公式如式（24）；保證U,不變合上開(kāi)關(guān)S”則功率計(jì) 算公式如式（25）：Pa-（23）P-u + Pc）式中：。皿、尸皿 直流激勵(lì)

29、源Ui的輸出功率，單位瓦特（W）；尸Pg 除磁性元件損耗以外的其它損耗（逆變電路損耗），單位瓦特（W）；P口參考電感器的損耗，單位瓦特（W）；Pc被測(cè)試樣的損耗，單位瓦特（W）。若被測(cè)試樣的感值遠(yuǎn)大于參考電感器的感值，則被測(cè)試樣的接入對(duì)DC/AC逆變器的工況和損耗基 本沒(méi)有影響，因此有：則被測(cè)試樣的損耗為：PHa（26）元件：DUT 一一被測(cè)試樣S一一開(kāi)關(guān)L一一參考電感器圖6差值直流功率法電路圖6.5量熱法6. 5. 1概述測(cè)量被測(cè)件損耗在熱工質(zhì)中的發(fā)熱引起的溫升獲得磁心損耗。被測(cè)試樣的勵(lì)磁波形可以是任意波 形，也可施加直流偏磁。6. 5. 2基本電路圖量熱法基本原理如圖7所示。13T/CPS

30、S 1009-2020利度傳!$陛為熱容冊(cè)一島領(lǐng)徐蝠海元件：DUT一一被測(cè)試樣電源：高頻激勵(lì)源一一高頻電壓源或DCAC逆變電路圖7量熱法原理圖6.5.3 測(cè)量裝置6. 5. 3. 1定標(biāo)恒壓源可采用合適功率的恒壓源。7. 5. 3. 2高頻激勵(lì)源高頻交流電壓源或DC/AC逆變電路。8. 5. 3. 3 定標(biāo)電阻定標(biāo)電阻的阻值由被測(cè)試樣的損耗決定，應(yīng)有很低的熱溫度系數(shù)。9. 5. 3. 4溫度傳感器溫度傳感器的精度應(yīng)不大于±0. lo10. 5. 3.5隔熱容器隔熱容器的保溫性能應(yīng)非常好。11. 5. 3. 6 熱工質(zhì)推薦硅油作為熱工質(zhì)。12. 5. 3. 7 試樣 DUT應(yīng)根據(jù)試樣的

31、勵(lì)磁伏秒積設(shè)計(jì)試樣匝數(shù)。6.5.4 測(cè)量步驟測(cè)量步驟如下：a）測(cè)量前應(yīng)對(duì)試樣先進(jìn)行退磁（按GB/T 28869. 1執(zhí)行）。b）按照?qǐng)D7將測(cè)量電路連接好。#T/CPSS 1009-2020c）溫度傳感器測(cè)量初始溫度并定時(shí)。d）高頻勵(lì)磁電源開(kāi)始給試樣施加勵(lì)磁電壓，計(jì)時(shí)開(kāi)始。e）待熱工質(zhì)溫升上升到預(yù)設(shè)的值，停止激勵(lì)。f）待工質(zhì)熱平衡后，溫度傳感器測(cè)量最終溫度。g）根據(jù)試樣所在容器中熱工質(zhì)的溫升計(jì)算磁心損耗。6.5.5 測(cè)量原理激勵(lì)線圈給試樣施加一定的勵(lì)磁，通過(guò)采樣勵(lì)磁電壓計(jì)算磁通密度，采樣放置試樣的隔熱容器中熱工 質(zhì)的溫升獲得損耗，計(jì)算見(jiàn)公式（28）和（29）。V = CxmxST(27)17(28)txVc式中：W 試樣在熱工質(zhì)中產(chǎn)生的熱量，單位焦耳（J）；C 一一比熱容，單位J/（kg。；m試樣的質(zhì)量，單位千克（kg）；AT 熱工質(zhì)中的溫升，單位攝氏度（。0；t 時(shí)間，單位秒（S）o6.5.6 5. 6注意事項(xiàng)6. 5. 6. 1采用量熱法測(cè)量損耗，不僅熱工質(zhì)吸收熱量外，而且被測(cè)件、隔熱容器內(nèi)筒、溫度計(jì)和磁子 等都吸收熱量，且各自