近年来,特高压直流输电技术的快速发展,以及非线性元件的大量使用,导致电网中电压、电流波形发生畸变,产生大量谐波。谐波的存在使铁磁材料的磁性能发生改变,进而使换流变压器、平波电抗器等电气设备出现损耗增加、局部过热、噪声加剧等不良现象,影响电力系统的安全经济运行。考虑到电气设备优化设计与可靠运行的需要,对电气设备关键材料及元件的磁特性与损耗特性展开研究具有重要意义。为此,本文基于损耗分离理论,重点关注谐波激励条件下铁磁材料的磁特性模拟以及损耗分析,为电气设备电磁设计与结构优化提供参考。本文主要研究工作如下:（1）基于爱泼斯坦方圈搭建能够产生正弦以及谐波激励的磁性能测试系统,采用磁通密度可控的实验方案,对不同谐波含量、谐波阶次、谐波相位下铁磁材料的磁化曲线、磁滞回线以及损耗曲线进行测量,完善铁磁材料的基本磁性能数据库,为后续损耗研究计算提供必要的数据支撑。（2）基于实验测量数据,探索各谐波特征变量对材料磁滞特性和损耗特性的作用机理及影响规律。结果表明,铁磁材料的损耗密度与谐波阶次、谐波含量的变化呈正相关,随谐波相位的增加呈先增后减的变化趋势,谐波相位为180°时,铁磁材料的损耗值最大。根据磁通波形的局部变化特征,求解局部波动逆转值,为磁滞损耗修正系数的计算提供理论基础。（3）基于损耗分离理论,实现了磁滞损耗、经典涡流损耗、剩余损耗的准确计算,初步建立了损耗分离模型。考虑到磁通密度较高时,损耗计算误差较大的问题,引入表征材料非线性特性的修正项来改进损耗模型,并进行实验验证与分析。结果表明,引入非线性修正项能有效减小磁通密度较高区域内损耗的计算误差。（4）基于损耗分离理论,使用频率无关项（磁滞损耗）和频率相关项（经典涡流损耗和剩余损耗）表示铁磁材料的总损耗。通过引入磁通波形逆转值表征的磁滞损耗修正系数,建立能够反应磁通波形局部变化特征的谐波损耗计算模型。对基波叠加单次及多次谐波工况下的损耗进行计算,结果表明,在较宽的磁通密度范围,损耗计算结果与测量结果一致,验证了模型的有效性。