电磁兼容与电磁场陈为

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01-陈为-功率变换器电磁兼容与磁性元件

电流大，绕组制作困难；散热困难；体积占更大空间比例；制造成本更高，周期长；工作频率相对低；磁元件损耗占更大比例；个案设计，难以模仿复制
TX L+TX 电网
功率变换器电磁干扰问题
RE
RE接收天线 EMI接收机
滤波器
电源输入线
近场耦合
负载输出线
Filter
电网
LISN
共模噪声CM-CE 差模噪声DM-CE
Vds Cds ip
ip
Lk
n:1
Cp Lm
反激电路DCM工作下各波形与变压器参数的关系
Cds
功率变换器电磁干扰问题的重要性
开关频率提高开关速度加快功率密度提高环境友好要求
噪音源基波和谐波频率提高噪音源高频谐波分量增多元器件之间近场耦合作用加强 EMI标准更严格
4
电磁干扰传输途径—磁性元件杂散参数
7
i噪声电流 R U干扰电压 L jM*i
干扰元件
C
被干扰元件
谢谢！ Q&A
16
1
太阳能光伏系统的功率磁元件
Flyback Push-pull LLC，… L LC LCL
DC/DC
DC/AC
滤波器
电流电压检测
电网
DSP控制
微逆变器
尺寸和重量形状/高度工作频率较高功率损耗制造成本温升各项性能
同步信号检测
大功率逆变器
X-3 6-7
1-X
设计2
设计1
有内部屏蔽铜箔变压器绕组电场分布
LISN
x
有内部屏蔽铜箔
V(x)
Cps
Vp Qsh Qps

陈为老师开关电源变压器模型与设计-20110715

电压
Vi+Vo*n Vi
ON OFF DCM
电流
DCM
实际波形理想波形
8
4
Vi+Vo*n Vi
DCM下波形与变压器参数
Lk Cp Lm
Vds Cds
Lk Cp Lm
ip
Lk
Cp Lm
Cds
Vds Cds
ip
Lk
n:1
Cp Lm
Cds
9
Vi+Vo*n
CCM下波形与变压器参数
Lk Cp Lm
Vds Cds
13
降低变压器的绕组损耗--基本结构考虑
简单结构
Leakage flux
Main flux
三明治结构
Leakage flux
交错结构
Leakage flux
MMF(x) Ip
x
MMF(x) Ip
x
MMF(x) Ip
x
H(x), MMF
4*Ip
H(x), MMF
2*Ip
x
H(x), MMF
x
1*Ip
x 14
6
铜箔导体的涡流损耗特性
H1
0
i(t)
H2 x
∇2H (x) − jωσμH (x) = 0
With H(x=0) = H1 H(x=D) = H2
H (x) = H1 sinh[ k (D − x)] + H 2 sinh( kx) sinh( kD)
J (x) = k ⋅ H1 cosh[ k (D − x)] − H 2 cosh( kx) sinh( kD)
0 2A
2A
E Total
= U 2 C0 2A

陈为-开关电源高频磁集成技术

模块化
集成化
微型化
合成化 3Biblioteka 磁集成技术的基本概念4
什么是磁集成技术
研究如何利用各磁性元件磁路中的磁通分布特点以及各个绕组间的研究如何利用各磁性元件磁路中的磁通分布特点以及各个绕组间的磁通耦合关系，将各种功能的磁性元件集成在一个复杂磁芯结构上。磁通耦合关系，将各种功能的磁性元件集成在一个复杂磁芯结构上。研究如何有效地、巧妙地利用磁性元件的杂散参数研究如何有效地、巧妙地利用磁性元件的杂散参数设计如何在产品上实现集成磁件的最佳应用，工艺制程，参数控制设计如何在产品上实现集成磁件的最佳应用，工艺制程，参数控制以及品质检测方法。以及品质检测方法。
开关电源高频磁集成技术
陈为博士 (chw@)
福州大学电气工程与自动化学院教授, 博导主任中国电源学会变压器与电感器专委会台达能源技术(上海)有限公司
技术主任
2007电源网电源工程师交流会深圳, 2007年11月24-25日
1
主要內容
一、磁集成技术的基本概念二、磁集成的基本分析方法三、磁集成技术的应用实例
TX * Lm * Lk *
TX with large leakage (Lk+TX)
TX *
Coupled Inductor L+L => 3L
*
L1 M L1-M L2-M
*
L2 Decoupling M
8
差、共模滤波器的集成 (LCM+LDM)
iDM iCM iCM iDM LCM LCM LDM
TX
6
磁性元件与PCB的集成
Magnetics PCB
Transformer secondary

电力电子与高频磁技术

如: 高频损耗测量的问题
ΔP ΔU ΔI = + + tg (θ ) ⋅ f ⋅ Δ t P U I
200 200 160 tan⎜ θ ⋅
如: 磁件近场耦合问题
⎛ ⎝
⎞ ⎟ 180 ⎠
π 0
120 80 40 0 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90
阻抗角θ
磁性元件的平面化技术
高频磁性元件/磁技术已经成为功率变换器进一步发展的瓶颈磁技术的应用/专利/设计已经成为当前开关电源主要竞争内容
二、高频磁技术的发展趋势
高频化平面化阵列化模块化磁磁(M-M)集成化磁电(M-C)集成化磁硅(M-S)合成化
开关电源高频磁技术的发展
High freq. High freq.
A B
C A D D A D
A
C D
磁硅(M-S)合成化/微制造磁性元件技术
Enpirion POL Converter:
10W maximum output power Built in choke 5MHz operating frequency Up to 90% efficient Superior noise immunity of controller and power circuits
Planar Planar
Matrix Matrix
Module Module
Integrated Integrated
Micro-fabricated Micro-fabricated
Hybrid Hybrid
高频化技术是降低体积的重要手段
TX CMC DMC PFC L
D2A
SR
L

陈为磁性器件

− 32
Hk
90
Hdc=13.85A/m, Pc=526 (kw/m3)
0.37 0.37 0.27
0.17
Bk 0.075
0.023
0.12 − 0.22 0.22 32 1.5 29 59.5 90
− 32
Hk
90
Hdc=34.62A/m,Pc=647 ( kw/m3)
13
永磁体预偏磁的应用
加永磁体后
D2D
Isolated DC/DC Converter
隔离/变压/稳压
5.0V 1.2V 0.8-1.8V
2.5V 1.8V 12V
2
功率密度
AC/DC变换器性能发展趋势-高效率
[W/in3]
40 35 30 25 20 15 10
5 1
Server/telecom front end (single output for DPA)
1982.02: 毕业于福州大学电机系
1990.11: 在福州大学获得工学博士学位
1996.12-1998.11: 在美国电力电子系统中心(CPES)从事高级访问学者研究两年
1999.07-2008.03: 兼职台达上海电力电子研发中心和台达零组件上海研发中心，历任高级经理，副主任和技术主任
1996 1998 2000 2002 2004
330 400 500 700 700 200 200 200 250 350
100 150 150 200 50 100 120 50
2006
800 400 300 150 66
2008
800 600 400 200 100
晶片开关电源-超高频高密度

家用电器的电磁兼容性问题探讨陈卉

家用电器的电磁兼容性问题探讨陈卉发布时间：2021-07-27T14:59:52.507Z 来源：《基层建设》2021年第14期作者：陈卉[导读] 随着近现代科技和工业水平的快速提升促使制造业的现代化和智能化程度得到了大幅提升，电子化和电气化设备在各个领域得到了十分广泛地广东产品质量监督检验研究院广东广州 510000摘要：随着近现代科技和工业水平的快速提升促使制造业的现代化和智能化程度得到了大幅提升，电子化和电气化设备在各个领域得到了十分广泛地应用，其中家用电器是人们日常生活中应用十分普遍和频繁接触的电子化和电气化设备。

家用电器在有效改善人们生活质量的同时使得家用电器电磁环境变得越来越复杂，因此，家用电器的电磁兼容问题逐渐显现出来，基于此，本文对家用电器的电磁兼容性相关问题进行阐述和探讨。

关键词：家用电器；电磁环境；电磁兼容性；电磁干扰；设计1 家用电器的电磁兼容性概述、家用电器在内的所有电子和电气设备在工作时设备的电源线、信号线、数据线等均会向空间中辐射不同频率和波段的电磁波，这些电磁波在空间中相互叠加导致电子和电气设备的电磁环境十分复杂，不但会对处在电磁环境中其他电子和电气设备产生干扰，也会对人们的身体健康造成不良影响。

家用电器电磁兼容性就是对处在相同电磁环境下不同种类的家用电器设备进行研究，消除各种家用电器设备相互之间产生的干扰从而确保各种家用电器设备能够正常工作的一项工作。

家用电器电磁兼容性研究的重点内容是家用电器能够抵抗复杂的电磁环境下电磁波的干扰，保证家用电器性能等级的正常发挥，同时家用电器设备在工作时不会对其他电子和电气设备造成干扰，也不会人们的身体健康造成不良影响。

家用电器电磁兼容性研究的目的是保证家用电器功能和质量得以实现，因此，电磁兼容性应当成为评价家用电器质量的一项十分重要的指标。

2 家用电器电磁干扰的成因目前家用电器设备的种类变得十分多样，家用电器设备电磁干扰主要来源于以下几个方面：第一，冰箱、空调等带有制冷作用的家用电器的制冷系统在启动时会造成电压波动从而引起电磁干扰；第二，电饭锅、电烤箱、电饭煲、电熨斗、吹风机、吸尘器等家用电器的电机在执行开关动作时，由于电路通断原因会产生火花，产生的火花和换向器接触就产生电磁波和电磁干扰；第三，电风扇等带有晶闸管电子元器件的家用电器在工作时，晶闸管电子元器件会产生高次谐波形成电磁干扰；第四，电脑等配置有微处理器、模糊控制器和遥控装置的家用电器由于静电放电和电压跌落等现象的存在会形成电磁波和电磁干扰。

02陈为-磁性元件与磁性材料

磁性材料的分类
软磁材料 B
μr大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。饱和磁感应强度大，矫顽力(Hc)小，磁滞回线的面积窄而长，损耗小（HdB面积小）。导磁作用，用于继电器、电机、以及各种功率变换器高频磁件的磁芯。
− Hc Hc
H
硬磁材料
B
− Hc
Hc
B 矩磁材料
H
矫顽力(Hc)大（>102A/m)，剩磁Br大，磁滞回线的面积大，损耗大。偏磁作用，磁电式电表、扬声器和永磁电机中永磁铁。
( B k +1 − B k ) 2 1 ∑ t −t − B min ) k k +1 k
⋅ Bac ⋅ (Ct 0 + Ct1 ⋅ T + Ct 2 ⋅ T 2 ) ⋅Ve
β
π
2
∑ (B
k
B k +1 − B k 2 1 ) ⋅ t k +1 − t k max − B min
Pc = f s ⋅ Cm ⋅ fsin
1.5
29 Hk
59.5
90 90
32
1.5
29 Hk
59.5
90 90
− 32
− 32
− 32
Hdc=20.77A/m, Pc=584 ( kw/m3 )
Hdc=27.69A/m, Pc=605 (kw/m3)
Hdc=34.62A/m,Pc=647 ( kw/m3)
铁粉芯的老化问题
铁芯损耗随时间的变化曲线
− Hc
Br接近BS ，Hc小，磁滞回线呈矩形，损耗小。
H
Hc
用于两态记忆元件，+/-脉冲H>HC/H<-HC，使得磁芯呈+B/-B态，可做为二进制的两个态。做磁放大器(Magamp)磁芯。

磁性元件电磁兼容仿真模型参数的提取方法

磁性元件电磁兼容仿真模型参数的提取方法
张煜;陈为;陈庆彬
【期刊名称】《低压电器》
【年(卷),期】2017(000)021
【摘要】磁性元件是开关电源传导EMI的重要影响因素之一,其电磁兼容模型也是最复杂的.模型的准确与否以及频带宽度是电磁兼容仿真精度的关键因素.传统采用LCR等单端口阻抗测量仪器测量的电磁参数无法有效表征磁性元件的电磁兼容特性,同时磁性元件结构复杂,难以通过简单的理论计算准确得到.以变压器共模噪声电磁兼容模型的理论分析为基础,深入分析了提取磁性元件电磁兼容共模噪声模型参数的理论方法和所采用的仿真分析方法.试验结果与理论分析及仿真的一致性验证了理论分析方法和仿真分析方法的正确性和可行性.
【总页数】6页(P35-39,43)
【作者】张煜;陈为;陈庆彬
【作者单位】国网福建省电力有限公司检修分公司,福建福州350013;福州大学电气工程与自动化学院,福建福州 350108;福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350108
【正文语种】中文
【中图分类】TM46
【相关文献】
1.磁性元件电磁兼容仿真模型参数的提取方法 [J], 张煜;陈为;陈庆彬;;;
2.NPT型IGBT电热仿真模型参数提取方法综述 [J], 徐铭伟;周雒维;杜雄;沈刚;杨旭
3.LED驱动电源磁性元件电参数测量系统的硬件设计 [J], 储萍;李伟;田相鹏
4.电磁兼容图片测试曲线的数据提取方法研究 [J], 郭慧;苏东林;刘焱;付永庆
5.电子设备电磁兼容仿真模型的研究 [J], 李文虎
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北京交通大学《电磁场和电磁兼容(闻映红编著)》闻映红课件第3章_电磁波

1

E a y 37.7e
j 2z
H a x 0.1e
S平均

j 2z
* 1 2 Re E H a z 1.885 W/m 2
五、波的极化
1. 极化——电磁波的电场矢量E在空间的取向。
电磁波的发送与接收——极化匹配
2. 极化的类型：
线极化圆极化椭圆极化
第3章
电磁波
第1节波动方程
一、波动方程
在无源均匀媒质中
E H t
H E t
B H 0
D E 0
H E t ( E ) E H t

k E y ( z) 0
2

E y Emy e jkz
E z Emz e jkz

Ez ( z) 2 k Ez ( z) 0 2 z
E (a x Emx a y Emy a z Emz )e
E 0

jkz
E0e
jkz
( E0 e
Em sin(t k z )
则合成电场的振幅是不变的
2 2 E Em Em Em
合成电场取向与x轴的夹角
tan Ey Ex tan(t k z )
椭圆极化——时变电磁场电场矢量E的端点在空间随时间变化的轨迹为一椭圆
椭圆极化波的E矢量的两个分量之间有一任意相位差，振幅也不相同
0 0 120 377 0
Ω
⒋ 电场和磁场在空间任意点的能量密度相等
1 2 we E x 2

电磁场理论在电磁兼容中的应用

电磁场理论在电磁兼容中的应用一、电磁场理论概述电磁场理论是描述电磁现象的重要理论，它涉及到电与磁的相互作用及传输，并且很好地描述了光的电磁波本质。

这一理论主要由麦克斯韦场方程组和洛仑兹力公式构成，它们被广泛应用于电磁波通信、无线电广播和雷达等领域。

二、电磁兼容的基础知识电磁兼容(EMC)是指电子系统（如计算机、移动电话和雷达）能够在同一空间中协同运作的能力。

在现代电子系统中，许多不同类型的电子设备被同时使用，这使得它们之间的相互作用及干扰成为可能。

干扰来源主要为电磁泄漏和电磁辐射，电磁泄漏是由于电路内部的电子元件造成的电磁辐射，而电磁辐射是由于设备本身发射的电磁波及其针对频段的回波所组成的。

三、电磁场理论在EMC中的应用1. 辐射问题对于电子系统发射的电磁波，应用电磁场理论可以预测其传输强度和分布，可以通过计算来确定峰值电场、电磁流和磁感应强度等参数。

并且在设计电磁波天线、亚毫米波和微波电路时，电磁场理论可以指导信号传输的优化，以获得更好的传输性能。

2. 感应问题在多路信号系统中，相邻电路的误导、电磁泄漏和电气干扰都会产生感应效应，即信号重叠影响彼此之间的独立输入输出，甚至会产生严重的误解。

在这种情况下，电磁场理论可以应用到控制感应噪声的技术中，包括应用接地机制、干扰补偿和相邻互感抑制等手段。

3. 构造信噪比模型电磁场理论可以指导设计EMC目标模型，对于电磁辐射产生和感应问题的分析与预测，信噪比可以用来描述电子信号的优化。

这种信息理论发现，信号的弱度、干扰和背景噪声之间的交互作用等因素对信噪比产生广泛的影响。

4. EMC标准制定电磁场理论的应用能够产生有效的归一化，促进标准化和扩大EMC范围，提高电子系统的可靠性和安全性，在制定和实施EMC标准化方案中发挥十分重要的作用。

ACM，IEMC, FCC 和EN这些主要标准化组织都依赖于电磁场理论来支持制定标准化的方法和准则。

四、结论电磁场理论在EMC领域的应用使得电子系统之间的干扰得到了控制，提高了EMC的可靠性和性能，并且指导着EMC技术标准的制定及EMC目标的设计。

功率电感永磁体预偏磁技术

Planar E 38/8/25
16
8
结论
永磁预偏磁有助于提高直流滤波电感的载流能力(体积不变)，或降低体积，减小绕组长度(载流能力不变)；烧结型钕铁硼具有优良的永磁特性，温度特性和抗退磁性能，但涡流损耗很大；合理设计的预偏磁电感结构可以有效克服钕铁硼电导率高，涡流损耗大的问题，又能发挥其优良的永磁特性；永磁体预偏磁技术尤其适用于工作频率高，直流电流大，而交流纹波小的应用场合；永磁预偏磁技术应用在平面电感中，可以有效减小电感器厚度。
10
5
永磁体反向预偏磁施加方案
永磁体 EE磁芯
U型磁芯
gap
线圈
永磁体
N极
1
2
铁氧体(上板) 线圈永磁体
铁氧体(下板) 绝缘基座
3
专利号
特点
1 US.6753751.B2 结构简单，永磁体直接布置于气隙中
永磁体为环氧树脂和磁粉组成的粘结磁铁，电阻率高
2 US.6778056.B2 永磁体布置于气隙附近，或者放置于气隙背面，损耗小
磁导率很低，接近1。矫顽力大，剩磁大。磁滞回线呈宽矩形，面积大，损耗大。用途：偏磁作用，磁电式电表、扬声器和永磁电机中永磁铁。
5
功率磁性元件对磁材料的要求
电气参数
各种磁导率，饱和磁密，矫枉磁力，剩磁磁密，偏磁特性，居里温度等
损耗参数
损耗密度，温度特性等
机械物理参数弹性模量，热伸缩系数，导热系数，磁滞伸缩，比重等
8
4
永磁体反向预偏磁基本原理
INac INdc
B Bm
ΔB
H=0
常规设计
H
ΔH’
ΔH

高频磁场环境下热电偶测温研究

高频磁场环境下热电偶测温研究林苏斌;陈为;汪晶慧【摘要】在高频磁场环境下采用热电偶测温时,会存在很大的误差.本文分析了误差产生的机理,指出测温误差是由于高频磁场环境下热电偶金属端部的涡流效应产生较大的损耗密度所引起.在电磁场理论分析的基础上,搭建了热电偶高频磁场环境测温平台,结合测量结果,采用多元非线性回归算法建立了正弦波磁场环境下的K型热电偶温升模型,以修正高频磁场涡流效应的影响.利用加权平均等效正弦频率的方法,将正弦波磁场激励下的热电偶温升模型应用于方波电压激励下的三角波磁场测温环境.实验验证了本文建立的模型在正弦波与三角波高频磁场下具有很高的测温精度.%The measurement error of temperature by thermocouple is very large when it's used to measure the temperature in environment with high-frequency magnetic field. In this paper the mechanism of errors is analyzed to find that the error was due to eddy-current effect on the metal tip of the thermocouple. The thermocouple temperature measuring platform in high-frequency magnetic field was built. With the results of measurement, temperature rising model of K type thermocouple under the sine wave magnetic field was set by use of multiple nonlinear regression algorithm in order to amending the influence of eddy current effect. Based on the method of weighted average equivalent sine frequency, sine wave of magnetic field temperature rising model is applied to triangular wave magnetic field. Experiments verified the temperature rising model is accurate enough for the sine wave, and even for the triangular wave high-frequency magnetic field.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2012(031)004【总页数】5页(P62-65,87)【关键词】热电偶;高频磁场;温升模型;涡流【作者】林苏斌;陈为;汪晶慧【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350108;福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350108;福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350108【正文语种】中文【中图分类】TM277.1高功率密度是开关电源发展的方向之一，随着开关电源工作频率不断提高，输出电流不断增大，高频功率磁性元件以及开关器件的损耗也在急剧增大，严重影响产品的可靠性和安全性［1］，因此有必要对开关电源温升进行准确测量。

Presentation-磁元件损耗和电磁兼容设计要点-北京-20130330 --陈为

Nsa Np Nsb
1 2 k
15:3/3
k 0 1 2
Ik 0 1.0 0
1
1 0.8 0.6 0.4
i2t ( ) 0.2 0
0 1
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 t 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1
isb
310 4
i1t ()
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1 0 0
2
Jeddy
r
i(t)
Jsource
r 0 R
Jtotal = Jsource + Jeddy
邻近效应
H(t)
Jeddy
气隙
由于涡流效应，导致电流密度分布不均匀，从而引起损耗的增加
铜箔绕组交流损耗特性
H(t) H1
0
H ( x)
L
H 1 sinh[ k ( D x )] H 2 sinh( kx ) sinh( kD )
谢谢！
12
3
变压器绕组窗口的磁场分布
Ip Im
40:2
Is
漏磁通
激磁磁通
涡流分布
变压器绕组窗口内磁场一般平行于绕组层
变压器绕组窗口内磁场的计算
c
MMF(x) Ip
H c lc H 1 A 1 I P Hc 0
由于 c 很大
H1 I P / A J P
H c lc H 2 A 2 I P
isa ip
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 t 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1
1
1 0.8 0.6 0.4
k 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 t 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1

电磁兼容性（EMC）简介电磁兼容是研究电磁干扰的学科

电磁兼容性(EMC)简介电磁兼容是研究电磁干扰的学科。

电磁干扰是人们早就发现的电磁现象，它几乎和电磁效应的现象同时被发现，1981年英国科学家发表“论干扰”的文章，标志着研究干扰问题的开始。

1989年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题，使干扰问题的研究开始走向工程化和产业化。

虽然电磁干扰问题由来已久，但电磁兼容这个新的综合性学科确是近代形成的。

40年代提出电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility缩写为EMC）概念,是电磁干扰问题由单纯的排除干扰逐步发展成为从理论上、技术上全面控制用电设备在其电磁环境中正常工作能力保证的系统工程。

70年代以来，电磁兼容技术逐渐成为非常活跃的学科领域之一。

80年代，美国、德国、日本、前苏联、法国等经济发达国家在电磁兼容研究和应用方面达到很高的水平。

建立了相应的电磁兼容标准和规范，电磁兼容设计成为民用电子设备和军用武器装备研制中必须严格遵循的原则和步骤。

电磁兼容性成为产品可靠性保证中的重要组成部分。

90年代，电磁兼容性工程以事后检测处理发展到预先分析评估、预先检验、预先设计。

在我国电磁兼容理论和技术的研究起步较晚，直到80年代之后才组织系统地研究并制定国家级和行业级的电磁兼容性标准和规范。

90年代以来，随着国民经济和高科技产业的形迅速发展，在航空、航天、通信、电子等部门，电磁兼容技术受到格外重视。

电磁兼容性的定义由于电磁干扰源的大量普遍曾在，电磁干扰现象经常发生。

如果在一个系统中各种用电设备能和谐正常工作而不致相互发生电磁干扰造成性能改变和遭受损坏，人们就满意的称这个系统中的用电设备是相互兼容的。

但是随着用电设备功能的多样化、结构的复杂化、功率加大和频率提高，同时它们的灵敏度已越来越高，这种相互包容兼顾、各显其能的状态很难获得。

为了使系统达到电磁兼容，必须以系统的电磁环境为依据，要求每个用电设备不产生超过一定限度的电磁发射，同时又要求它具有一定的抗干扰能力。

基于叠加原理的有气隙电感绕组损耗计算

基于叠加原理的有气隙电感绕组损耗计算谭尉辰，陈为(福州大学电气工程与自动化学院，福建福州350108)摘要：提出了一种基于叠加原理的有气隙电感绕组损耗的新型计算方法。

考虑气隙磁场和绕组磁场对绕组损耗的影响，提高了有气隙电感绕组损耗的计算精度。

最后通过二维有限元（FEM)仿真进行验证，证实了所提方法的正确性与可行性。

关键词：叠加原理；气隙电感；绕组损耗；精度中图分类号：TM 15 文献标志码：A 文章编号=2095-8188(2017)02-0017-07 DOI ： 10. 16628/j. cnki. 2095-8188. 2017. 02. 004谭尉辰（1991一），男，硕士研究生，研究方向为高频磁技术。

Analytical Calculation of Winding Losses in Gapped InductorsBased on Principle of SuperpositionTAN Weichen, CHEN Wei(College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108 ,China)Abstract ： In order to shorten the design cycle in engineering, the existing calculations of winding losses in gapped inductors usually ignore the losses caused by air-gap fringing fluxes or predicted by one-dimensional Dowell (lD-Dowell) model directly, resulting in much error. In this paper, a new analytical calculation method of winding losses in gapped inductors based on the principle of superposition was proposed. The new method considers the influence of air-gap magnetic field and winding magnetic field on winding losses, which improves the accuracy of the winding losses calculation. 2-D finite-element simulations were done to validate its correctness and feasibility.Key words: principle of superposition; gapped inductors; winding losses; accuracy〇引言在高频开关电源中磁元件的设计是影响开关电源效率、尺寸和温升等性能的关键性因素。

基于内置式永磁预偏磁的高频功率电感技术

基于内置式永磁预偏磁的高频功率电感技术郑庆杰; 陈为【期刊名称】《《电工技术学报》》【年(卷),期】2019(034)021【总页数】11页(P4481-4491)【关键词】高频电感; 永磁体; 预偏磁; 涡流【作者】郑庆杰; 陈为【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院福州 350108【正文语种】中文【中图分类】TM47在电力电子行业，储能与滤波电感有极为广泛的应用。

近几年随着半导体技术的不断进步，宽禁带半导体器件的优势越来越明显，其在开关速度、开关损耗、导热率、高温特性和耐压等方面均优于传统硅半导体器件[1-5]。

这必然带来电源行业的技术提升，开关频率将进一步提高，功率密度也会随之提升。

但是这也给磁性器件带来了挑战，传统的合金磁粉芯（＜60kHz和非晶（＜30kHz等材料由于高频损耗问题已经不太适合在更高频率范围的应用，所以基本上80kHz以上的应用场合都是以高电阻率的铁氧体材料为主。

但是如果使用铁氧体材料也会有一定的局限性，铁氧体材料的饱和磁通密度Bs大约在0.4T左右，相对其他磁性材料（非晶1.5T、铁硅1.5T，铁硅铝1T）要小很多。

铁氧体还有一个温度特性不稳定问题，这会导致其饱和磁通密度Bs随着温度的升高而下降，到100℃时下降到大概只有0.3T左右，而实际应用时还要考虑安全裕量，所以一般在设计时最大磁通密度Bm取值要小于磁性材料高温时的Bs值。

这将导致功率密度过小的问题，限制了电源整体功率密度的提升。

功率电感按照应用分为单极性磁化与双极性磁化，其中有很多场合如功率因数校正（Power Factor Correction, PFC）电感[6]、直流输出滤波电感、DC-DC（Buck和Boost拓扑等）滤波电感、光伏逆变器的最大功率点追踪（Maximal Power Point Tracking, MPPT）电路升压电感[7]和变频器的直流电抗器等都需要用到单极性磁化的电感。

近些年有很多研究着眼于单极性磁化电感的优化方案[8-11]。

电磁兼容学科体系以电磁场理论为基础

极大地依赖于测试和试验很强的实践性大量引用无线电的概念和术语电磁干扰起初仅在无线电技术中比较突出因此在电磁兼容性学科的形成和发展过程中大量沿袭了无线电技术的概念和术语
1.5 电磁兼容学科的特点
<1>
每个学科都有其不同与其它学科的特点，电磁兼容学科也不例外，其特点突出的表现在六个方面。电磁兼容学科体系以电磁场理论为基础电磁兼容研究中的理论和相关技术，都是以电磁场理论为基础。在此基础上，进一步发展出相关的分析、计算、仿真、测量等工程手段。
<3>
例如： • 电尺寸：实际物理尺寸与电磁波长的比拟。
• 分贝：两个同类物理量比值常用对数的十分之一。
<4>
大量引用无线电的概念和术语电磁干扰起初仅在无线电技术中比较突出，因此，在电磁兼容性学科的形成和发展过程中，大量沿袭了无线电技术的概念和术语。极大地依赖于测试和试验形成电磁干扰的物理现象复杂，所以在观察与判断物理现象或解决实践问题时，实验与测量具有重要的意义。
电磁兼容研究发展特点

EMC标准国际化 EMC要求规范化 EMC设计系统化

EMC测试自动化
EMC评价综合化
&交叉学科以电磁场理论为核心，与多学科互相渗透、结合。涉及电磁理论、电路理论、电子技术、材料科学、计算机科学、控制理论、生物医学、机械结构等知识。计量单位的特殊性在电磁兼容领域，无论是标准、规范，还是测量、试验方法，都广泛采用dB作单位。 V、A、W — dBV、dBA、dBW (更有利于所得相对值的表示)
很强的实践性
<5>
EMC意义和发展特点

随着电子信息技术的不断发展和应用，干扰与被干扰这对矛盾的两个方面将不断以不同的电磁形态而显现。因此，通过学习、研究、掌握、发展电磁兼容原理与技术，有效处理实际电磁环境中的这对矛盾，并使得电子信息技术在相应条件下高效发挥其效能，具有重要实践意义。

基于差值功率的高频磁芯损耗测量方法及装置

感磁元件实际励磁波形下的磁芯损耗。
严格来讲，差值功率测量方法得到的被测磁元
件的损耗包括磁芯损耗和绕组损耗，但如果能控制
或保证被测磁元件在所述工况频率下的阻抗值大
于测试电路中磁元件阻抗值的 10 倍以上，流过被测磁元件的励磁电流很小，绕组损耗很小，在工程
应用上可以合理忽略。因此，被测磁元件的损耗也
可以认为就是在该工况下的磁芯损耗。
基金项目：国家自然科学基金项目(51277032)；福建省自然科学基金项目(2017J01470)；福建省教育厅科技项目(JAT160324)；福建工程学院科研基金项目(GY-Z160004).
Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51277032); Natural Science Foundation of Fujian Province of China (2017J01470); Science and Technology Foundation of Fujian Province Department of Education (JAT160324)；Fujian University of Technology Natural Science Foundation (GY-Z160004).
1 差值功率测量法
1.1 工作原理差值功率测量法的基本思想是，通过测量测试
电路在有被测磁元件和无被测磁元件两种情况下输入功率的增量以获得磁芯损耗，故称之为差值功率测量法。图 1 为差值功率测量法的原理图，其中 L0 为测试电路的参考磁元件，在实际测量应用中，L0 也可以是实际电路中的电感磁元件，L1 为被测磁元件，S 为控制被测磁元件是否接入电路的切换开关。