非正弦激勵下鐵芯損耗的研究主要集中在如何準確計算和預測電力電子設(shè)備中變壓器或電感器鐵芯在非正弦電流或電壓激勵下的能量損失。傳統(tǒng)的鐵損計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導致鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生更強的渦流，渦流在導體內(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：高頻工作條件下，鐵芯材料的磁滯損耗和渦流損耗均會增加。高頻下，磁通密度變化更快，導致磁滯回線的反復穿越更為頻繁，磁滯損耗增加。同時，高頻還會加劇渦流效應，使得渦流損耗顯著上升。

占空比的影響：

開關(guān)頻率不變時：占空比的變化直接影響著開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間，從而間接影響開關(guān)器件的開關(guān)損耗和導通損耗。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），可能會間接影響鐵芯中的磁通密度波動幅度和頻率，從而影響損耗。例如，高占空比可能導致平均磁通密度增加，進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，這會增加鐵芯損耗。相反，適當選擇占空比可以在維持所需輸出的同時，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，旨在更準確地計算非正弦激勵下的鐵芯損耗。例如，Steinmetz波形系數(shù)公式(Wc SE)被發(fā)現(xiàn)能提供最小的計算誤差，特別是在納米晶材料的中頻應用中。

2. Bertotti損耗分離模型的改進：有研究針對Bertotti模型在處理非正弦激勵時的局限性進行了修正，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)，以及細化渦流損耗計算公式，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)，以適應非正弦激勵條件，通過構(gòu)造勵磁頻率與勵磁強度的函數(shù)來表達異常損耗。

這些模型提供了非正弦激勵下鐵芯損耗的快速估算方法，但對不同的頻率范圍、波形輪廓或材料沒有足夠的實驗驗證。到目前為止，由于對不同波形下的鐵芯損耗缺乏足夠深入的了解，測量仍然是了解實際鐵芯損耗的唯一可靠、準確的方法。

CX-3110AW任意波形損耗測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試。設(shè)備可加載2-63次諧波激勵、方波激勵、三角波激勵和任意編輯波形激勵，適用于變壓器和電機等磁性器件在真實工況下的磁性能影響測試，是您研究非正弦激勵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，三角波激勵，和編輯任意波形激勵時的測試界面。

方波測試：

三角波測試：

任意波形測試：

圖一：CX-3110AW任意波形損耗測量裝置加載各種波形時的測試曲線

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