基于磁特性温度演变规律的磁芯脉冲磁化过程建模理论与方法研究

Magnetization process modeling with considering the temperature characteristics of magnetic properties, is the essential for improve the power density, and miniaturization of pulse magnetic components. It is also the key to expanding the components to extreme and unusual conditions. In this project, the energy balance equation of classic J-A model is modified when considering the eddy current loss and additional loss. The efficient calculation algorithm of the model parameters is studied, and the temperature coefficient is introduced to describe the changing trend of the model parameters versus the temperature. The physic and mathematic relationship between the core loss and magnetization rate is studied, and a modified pulse magnetization process model of the magnetic core is established. It could help to solve the key technical problems when the pulse magnetic components are used in improve the power density of pulse magnetic components, and provide the experimental and theoretical foundation for the extreme applications.

考虑温度特性描述磁芯脉冲动态磁化过程，是结合磁特性温度演变规律提高脉冲磁元件功率密度、小型化的必要环节，是拓展器件在极端与非常规条件下工作的关键。本项目基于经典J-A模型的能量平衡方程修正及模型参数的温度演变规律研究，分析考虑温度特性的脉冲激励下磁芯磁化建模理论与方法。研究脉冲激励下磁芯损耗组成及与磁化速率的物理数学关系，研究J-A修正模型的模型获取算法及基于温度系数的演变规律表征，建立基于磁特性温度演变规律的脉冲激励磁芯磁化模型，为提高脉冲磁元件的功率密度和拓展其极端应用研究提供实验与理论基础。

对脉冲激励下磁芯磁化过程建模是描述脉冲磁元件工作特性的关键，能有效促进脉冲磁元件在工业、民用脉冲功率装置中的应用。项目围绕脉冲激励下磁芯磁化建模理论开展研究，主要分析了脉冲激励下磁芯磁化特性的影响因素与作用规律，研究了基于经典J-A模型修正、考虑温度特性的磁芯磁化建模理论与方法。提出了脉冲激励下磁芯损耗组成与磁化速率的物理数学关系，引入了温度系数描述模型参数随温度的变化规律，考虑涡流损耗、附加损耗修正了经典J-A模型的能量平衡方程，建立了考虑温度特性的脉冲激励磁芯磁化模型，对比分析得到了高效的模型参数求取算法。基于建立的磁芯磁化模型嵌入脉冲磁元件的磁化回路，能够准确分析磁元件的脉冲磁化特性与工作区间。基于此，进一步优化磁芯的工作区间，在保证可靠性的前提下提高其功率密度、重复频率与输出功率。.本项目发表基金资助论文11篇，其中SCI收录6篇，EI收录5篇。参加国际会议2次，国内会议1次。完成了计划书中所预定的工作目标。