磁热耦合或损耗仿真方法及系统、电子设备及存储介质与流程

本技术涉及高频磁性器件设计，尤其涉及一种磁热耦合或损耗仿真方法及系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、高频磁性器件常应用于开关电源和驱动电路中，其作为电力电子磁性器件，在电路中起到能量转换及电路隔离的作用。

2、当高频磁性器件输入电流频率越高时，其磁芯的涡流损耗与磁滞损耗越明显，且损耗分布不均匀，高频磁性器件的铁损较难准确计算；同时输入高频磁性器件的电流由于开关频率的影响，存在高次谐波，其中绕组中对应产生高次阻抗，加上绕组临近效应与集肤效应的影响，高频磁性器件的铜损亦较难准确计算。

3、此外，高频磁性器件中由于热量不易在整个结构中均匀传导，可能会导致温度梯度较大，进而加剧了热分布不均匀的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例通过提供一种磁热耦合或损耗仿真方法及系统、电子设备及存储介质，旨在提高高频磁性器件的损耗结果的准确性的同时，实现高频磁性器件的热分布和损耗分布均能达到稳态。

2、本技术实施例提供了一种高频磁性器件的磁热耦合方法，所述高频磁性器件的磁热耦合方法，包括：

3、确定高频磁性器件的电磁模型在第一目标仿真温度下进行损耗仿真后输出的目标仿真损耗，并确定热模型在所述目标仿真损耗下进行热仿真后输出的第二目标仿真温度；

4、当所述第一目标仿真温度和所述第二目标仿真温度之间的温度差值大于预设值时，调整所述高频磁性器件当前的电阻率和磁导率后，重新进行损耗仿真；

5、当所述第一目标仿真温度和所述第二目标仿真温度之间的温度差值小于或等于所述预设值时，确定所述高频磁性器件的热分布和损耗分布均达到稳态。

6、可选地，调整所述高频磁性器件当前的电阻率和磁导率包括：

7、确定所述目标仿真损耗下所述电磁模型对应的电阻率和磁导率；

8、根据所述第二目标仿真温度、所述电阻率，以及温度与电阻率之间的映射关系，确定所述电磁模型的电阻率的第一修正值；

9、根据所述第二目标仿真温度、所述磁导率，以及温度与磁导率之间的映射关系，确定所述电磁模型的磁导率的第二修正值；

10、基于所述第一修正值修正所述电阻率，并基于所述第二修正值修正所述磁导率。

11、可选地，所述确定高频磁性器件的电磁模型在第一目标仿真温度下进行损耗仿真后输出的目标仿真损耗的步骤包括：

12、确定所述高频磁性器件在所述第一目标仿真温度下对应的电阻率和磁导率；

13、获取高频磁性器件在整机模型中的输入电流和输出电流；

14、根据所述电阻率、所述磁导率、所述输入电流和所述输出电流进行损耗仿真，确定所述电磁模型在所述第一目标仿真温度下输出的第一仿真损耗；

15、获取所述高频磁性器件在所述第一目标仿真温度下对应的实际损耗；

16、基于所述第一仿真损耗和所述实际损耗，确定所述目标仿真损耗。

17、可选地，所述基于所述第一仿真损耗和所述实际损耗，确定所述目标仿真损耗的步骤包括：

18、当所述实际损耗和所述第一仿真损耗之间的损耗差值大于预设损耗值时，对所述电磁模型的电阻率和磁导率进行调整后，重新进行损耗仿真；

19、当所述实际损耗和所述第一仿真损耗之间的损耗差值小于或等于所述预设损耗值时，将所述第一仿真损耗作为所述目标仿真损耗。

20、可选地，所述实际损耗包括实际铁损和实际铜损，所述第一仿真损耗包括仿真铁损和仿真铜损，所述预设损耗值包括第一预设损耗值和第二预设损耗值，当所述实际损耗和所述仿真损耗之间的损耗差值大于预设损耗值时，对所述电磁模型的电阻率和磁导率进行调整包括：

21、确定所述实际铁损和所述仿真铁损之间的第一损耗差值，当所述第一损耗差值大于所述第一预设损耗值时，对所述高频磁性器件的磁导率进行调整；

22、以及确定所述实际铜损和所述仿真铜损之间的第二损耗差值，当所述第二损耗差值大于所述第二预设损耗值时，对所述高频磁性器件的电阻率进行调整。

23、可选地，所述重新进行损耗仿真包括：

24、根据调整后的电阻率、调整后的磁导率、所述输入电流和所述输出电流重新进行损耗仿真，确定所述电磁模型在所述第一目标仿真温度下输出的第二仿真损耗；

25、当所述实际损耗和所述第二仿真损耗之间的损耗差值小于或等于所述预设损耗值时，将所述第二仿真损耗作为所述目标仿真损耗。

26、可选地，所述确定热模型在所述目标仿真损耗下进行热仿真后输出的第二目标仿真温度包括：

27、获取所述高频磁性器件在所述目标仿真损耗下对应的实际温度；

28、当所述第一目标仿真温度和所述实际温度之间的温度差大于预设温度差时，对所述热模型的热导率进行调整后，重新进行热仿真；

29、当所述第一目标仿真温度和所述实际温度之间的温度差小于或等于所述预设温度差时，将所述第一目标仿真温度作为所述第二目标仿真温度。

30、可选地，所述重新进行热仿真包括：

31、根据调整后的热导率重新进行热仿真，得到热模型在所述目标仿真损耗下进行热仿真后输出的第三目标仿真温度；

32、当所述实际温度和所述第三目标仿真温度之间的温度差小于或等于所述预设温度差时，将所述第三目标仿真温度作为所述第二目标仿真温度。

33、可选地，所述当所述温度差值小于或等于所述预设值时，确定所述高频磁性器件的热分布和损耗分布均达到稳态的步骤之后，还包括：

34、根据所述第二目标仿真温度和所述目标仿真损耗，生成分布云图；

35、将不同电流工况下的所述分布云图进行打包，生成云图数据包，以基于所述云图数据包进行整机模型搭建。

36、此外，为实现上述目的，本技术实施例提供了一种高频磁性器件的损耗仿真方法，所述高频磁性器件的损耗仿真方法，包括：

37、确定高频磁性器件的电磁模型在当前仿真温度下的仿真损耗；

38、当所述实际损耗和所述仿真损耗之间的损耗差值大于预设损耗值时，对所述电磁模型的电阻率和磁导率进行调整后，重新进行损耗仿真；

39、当所述实际损耗和所述仿真损耗之间的损耗差值小于或等于所述预设损耗值时，将所述仿真损耗作为所述高频磁性器件的目标仿真损耗。

40、可选地，所述确定高频磁性器件的电磁模型在当前仿真温度下的仿真损耗的步骤包括：

41、对高频磁性器件对应的电磁模型进行静态场电流仿真，得到所述高频磁性器件的电磁参数；

42、基于所述电磁参数调整整机模型中的高频磁性器件的参数，得到所述高频磁性器件在所述整机模型中的输入电流和输出电流；

43、确定所述高频磁性器件在当前仿真温度下对应的电阻率和磁导率；

44、根据所述电阻率、所述磁导率、所述输入电流和所述输出电流进行损耗仿真，得到所述高频磁性器件在所述当前仿真温度下对应的仿真损耗。

45、可选地，所述确定所述高频磁性器件在当前仿真温度下对应的电阻率和磁导率包括：

46、获取所述高频磁性器件所使用的材料和当前仿真温度；

47、检测系数库中是否存在所述仿真温度和所述材料对应的电阻率和磁导率；

48、若存在，从所述系数库中获取所述高频磁性器件在所述仿真温度下对应的电阻率和磁导率；

49、若不存在，对所述电磁模型进行涡流场阻抗仿真，得到所述高频磁性器件在不同频域下的仿真阻抗，基于所述仿真阻抗和所述高频磁性器件的实测阻抗，确定所述高频磁性器件对应的电阻率和磁导率。

50、可选地，所述基于所述仿真阻抗和所述高频磁性器件的实测阻抗，确定所述高频磁性器件对应的电阻率和磁导率的步骤包括：

51、检测所述实测阻抗和所述仿真阻抗是否相同；

52、当所述实测阻抗和所述仿真阻抗不同时，根据所述实测阻抗计算所述高频磁性器件的电阻率和磁导率。

53、可选地，所述实际损耗包括实际铁损和实际铜损，所述仿真损耗包括仿真铁损和仿真铜损，所述预设损耗值包括第一预设损耗值和第二预设损耗值，当所述实际损耗和所述仿真损耗之间的损耗差值大于预设损耗值时，对所述电磁模型的电阻率和磁导率进行调整包括：

54、确定所述实际铁损和所述仿真铁损之间的第一损耗差值，当所述第一损耗差值大于所述第一预设损耗值时，对所述高频磁性器件的磁导率进行调整；

55、以及确定所述实际铜损和所述仿真铜损之间的第二损耗差值，当所述第二损耗差值大于所述第二预设损耗值时，对所述高频磁性器件的电阻率进行调整。

56、可选地，所述重新进行损耗仿真包括：

57、根据调整后的电阻率、调整后的磁导率、所述输入电流和所述输出电流重新进行损耗仿真，确定所述电磁模型在所述第一目标仿真温度下输出的第二仿真损耗；

58、当所述实际损耗和所述第二仿真损耗之间的损耗差值小于或等于所述预设损耗值时，将所述第二仿真损耗作为所述目标仿真损耗。

59、此外，为实现上述目的，本技术还提供了一种高频磁性器件的磁热耦合系统，包括：

60、第一损耗确定模块，用于确定高频磁性器件的电磁模型在第一目标仿真温度下输出的目标仿真损耗；

61、温度确定模块，用于确定热模型在所述目标仿真损耗下输出的第二目标仿真温度；

62、耦合模块，用于当所述第一目标仿真温度和所述第二目标仿真温度之间的温度差值大于预设值时，调整所述高频磁性器件当前的电阻率和磁导率后，重新进行损耗仿真；当所述第一目标仿真温度和所述第二目标仿真温度之间的温度差值小于或等于所述预设值时，确定所述高频磁性器件的热分布和损耗分布均达到稳态。

63、此外，为实现上述目的，本技术还提供了一种高频磁性器件的损耗仿真系统，包括：

64、第二损耗确定模块，用于确定高频磁性器件的电磁模型在当前仿真温度下的仿真损耗；

65、调整模块，用于当所述实际损耗和所述仿真损耗之间的损耗差值大于预设损耗值时，对所述电磁模型的电阻率和磁导率进行调整后，重新进行损耗仿真；当所述实际损耗和所述仿真损耗之间的损耗差值小于或等于所述预设损耗值时，将所述仿真损耗作为所述高频磁性器件的目标仿真损耗。

66、此外，为实现上述目的，本技术还提供了一种电子设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的高频磁性器件的磁热耦合程序，所述高频磁性器件的磁热耦合程序被所述处理器执行时实现上述的高频磁性器件的磁热耦合方法的步骤，或者，所述存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的高频磁性器件的损耗仿真程序，所述高频磁性器件的损耗仿真程序被所述处理器执行时实现上述的高频磁性器件的损耗仿真方法的步骤。

67、此外，为实现上述目的，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有高频磁性器件的磁热耦合程序，所述高频磁性器件的磁热耦合程序被处理器执行时实现上述的高频磁性器件的磁热耦合方法的步骤，或者，所述计算机可读存储介质存储有高频磁性器件的损耗仿真程序，所述高频磁性器件的损耗仿真程序被处理器执行时实现上述的高频磁性器件的损耗仿真方法的步骤。

68、本技术实施例中提供了一种高频磁性器件的磁热耦合的技术方案，通过设计两个仿真模型，分别为电磁模型和热模型，通过电磁模型确定高频磁性器件的仿真损耗，将电磁模型输出的仿真损耗输入热模型，通过热模型确定高频磁性器件在该仿真损耗下的仿真温度。当相邻两次仿真温度的温度差值大于预设值时，热模型输出的仿真温度传递回电磁模型中，并调整高频磁性器件绕组的电导率和磁芯的磁导率后，重新进行损耗仿真。以此通过多次迭代，最终实现仿真温度和仿真损耗均达到稳态的技术方案，本技术较全面地考虑损耗分布不均性及热分布的不均性，将两者耦合关联，实现高频磁性器件的热分布和损耗分布均达到稳态。

69、此外，本技术实施例中还提供了一种高频磁性器件的损耗仿真方法的技术方案，对仿真损耗和实际损耗进行对标，提高损耗计算结果的准确性。