高频电抗器用于电动汽车 (EV) 和混合动力汽车 (HEV) 的各种位置。例如,电池和逆变器之间的升压 DC/DC 转换器以及电池充电电路中的 AC/DC 转换器。为了提高整个系统的效率,必须提高每个组成电路的效率,而电抗器是造成这些电路大量损耗的元件之一。因此,准确测量电抗器损耗是提高整个系统效率的一项重要任务。一般来说,由于这些电抗器中的大多数都是以高频开启和关闭的,因此传统观点认为很难直接测量电抗器损耗。过去,IGBT 等元件被用作开关元件,开关频率约为数十千赫兹。近年来,SiC 和 GaN 元件的商业化进展使得开关频率超过 100 kHz 成为可能,刺激了对高频带测量仪器的需求。本文结合实际测量示例,介绍了一种高精度测量电抗器损耗的方法。
反应堆损失
图 1 示出了电抗器的等效电路,可以将其视为电感元件 Ls 与电阻 Rs 串联的电路,代表损耗。
电抗器等效电路
图 1:电抗器的等效电路
等效电路的 Ls 和 Rs 可以用标准的 LCR 表测量。在这种情况下,LCR 表会将微小的正弦波信号施加到测量目标并测量阻抗。相比之下,工作电路中的电抗器的特性将与使用 LCR 表进行的测量不同,原因如下:
开关动作后,将对元件施加矩形波电压,流过三角波电流,因此电压波形和电流波形都不会是正弦波。
由于元件磁芯的特性,各参数会表现出电平依赖性。这种依赖性会导致元件工作时的Ls、Rs等量与用LCR表测量得到的值不同。
DC/DC转换器使用过程中,流过电抗器的电流会出现直流叠加,叠加时的参数会因磁芯的饱和特性而有所不同。
总之,对电抗器损耗和参数的高精度测量不是必须用LCR表来测量,而是必须在元件处于运行状态时进行。