非正弦激勵(lì)下鐵芯損耗的研究主要集中在如何準(zhǔn)確計(jì)算和預(yù)測(cè)電力電子設(shè)備中變壓器或電感器鐵芯在非正弦電流或電壓激勵(lì)下的能量損失。傳統(tǒng)的鐵損計(jì)算大多基于正弦波條件下的Steinmetz公式，但在現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)中，由于開關(guān)電源、變頻器等設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電路中產(chǎn)生的電壓和電流波形往往是非正弦的，如方波、三角波、PWM（脈寬調(diào)制）波形等，這導(dǎo)致鐵芯損耗顯著增加，并可能影響系統(tǒng)的效率和熱管理。

波形的影響：

非正弦波形（如方波、PWM波形）：相較于正弦波，非正弦波形含有更多的諧波成分，這會(huì)增加鐵芯中的高頻損耗，特別是渦流損耗。非正弦波形的快速變化會(huì)導(dǎo)致鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生更強(qiáng)的渦流，渦流在導(dǎo)體內(nèi)循環(huán)并產(chǎn)生熱量，從而增加了鐵芯的損耗。渦流損耗與頻率的平方成正比，因此高頻下的渦流損耗尤為顯著。

頻率效應(yīng)：高頻工作條件下，鐵芯材料的磁滯損耗和渦流損耗均會(huì)增加。高頻下，磁通密度變化更快，導(dǎo)致磁滯回線的反復(fù)穿越更為頻繁，磁滯損耗增加。同時(shí)，高頻還會(huì)加劇渦流效應(yīng)，使得渦流損耗顯著上升。

占空比的影響：

開關(guān)頻率不變時(shí)：占空比的變化直接影響著開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，從而間接影響開關(guān)器件的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。雖然占空比本身不直接影響鐵芯損耗，但它通過改變開關(guān)模式的頻率特性（如在PWM調(diào)制中），可能會(huì)間接影響鐵芯中的磁通密度波動(dòng)幅度和頻率，從而影響損耗。例如，高占空比可能導(dǎo)致平均磁通密度增加，進(jìn)而增加磁滯和渦流損耗。

特定工作模式：在某些特定的工作模式下，如低占空比操作，磁化電流的紋波可能較大，這會(huì)增加鐵芯損耗。相反，適當(dāng)選擇占空比可以在維持所需輸出的同時(shí)，優(yōu)化鐵芯中的磁通密度分布，減少損耗。

估算方法與研究介紹：

1. 修正的Steinmetz公式：研究者們提出了一系列基于原始Steinmetz公式的修正方法，旨在更準(zhǔn)確地計(jì)算非正弦激勵(lì)下的鐵芯損耗。例如，Steinmetz波形系數(shù)公式(Wc SE)被發(fā)現(xiàn)能提供最小的計(jì)算誤差，特別是在納米晶材料的中頻應(yīng)用中。

2. Bertotti損耗分離模型的改進(jìn)：有研究針對(duì)Bertotti模型在處理非正弦激勵(lì)時(shí)的局限性進(jìn)行了修正，通過引入考慮頻率和磁通密度關(guān)系的異常損耗系數(shù)函數(shù)，以及細(xì)化渦流損耗計(jì)算公式，使之更適用于矩形截面鐵氧體材料。

3. Barbisio算法：此算法用于求取異常損耗系數(shù)，以適應(yīng)非正弦激勵(lì)條件，通過構(gòu)造勵(lì)磁頻率與勵(lì)磁強(qiáng)度的函數(shù)來表達(dá)異常損耗。

這些模型提供了非正弦激勵(lì)下鐵芯損耗的快速估算方法，但對(duì)不同的頻率范圍、波形輪廓或材料沒有足夠的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。到目前為止，由于對(duì)不同波形下的鐵芯損耗缺乏足夠深入的了解，測(cè)量仍然是了解實(shí)際鐵芯損耗的唯一可靠、準(zhǔn)確的方法。

CX-3110AW任意波形損耗測(cè)量裝置適用于電工鋼片（帶）、坡莫合金、非晶和納米晶等軟磁材料交流磁化曲線和損耗曲線測(cè)試。設(shè)備可加載2-63次諧波激勵(lì)、方波激勵(lì)、三角波激勵(lì)和任意編輯波形激勵(lì)，適用于變壓器和電機(jī)等磁性器件在真實(shí)工況下的磁性能影響測(cè)試，是您研究非正弦激勵(lì)下鐵芯損耗的理想選擇。下圖一分別為硅鋼片加載方波激勵(lì)，三角波激勵(lì)，和編輯任意波形激勵(lì)時(shí)的測(cè)試界面。

方波測(cè)試：

三角波測(cè)試：

任意波形測(cè)試：

圖一：CX-3110AW任意波形損耗測(cè)量裝置加載各種波形時(shí)的測(cè)試曲線

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