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控制与算法
★ 5.0
基于改进热分析和变换器协同设计的大功率高频变压器高速全局优化方法
A High-Speed Global Optimization Method for High-Power High-Frequency Transformers Based on Improved Thermal Analysis and Converter Co-Design
| 作者 | 易哲嫄孙凯刘增杨 |
| 期刊 | 中国电机工程学报 |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 45 卷 第 1 期 |
| 技术分类 | 控制与算法 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 大功率高频变压器 高速全局优化 改进热分析 变换器协同设计 遗传算法 |
版本:
大功率高频变压器是电力电子变压器的核心部件，其全局优化与计算效率至关重要。本文提出一种结合改进热分析与变换器协同设计的高速全局优化方法。针对热分析耗时问题，采用换热-热传导两步仿真策略，在保证精度的同时显著提升计算速度。仿真表明，该方法与传统方法精度相当，但效率大幅提高。优化过程中引入变换器电路参数，扩展优化变量，构建全局优化模型，并结合改进热分析与遗传算法提升求解速度与可行性。通过实例设计与实验验证了该方法的有效性。
大功率高频变压器是电力电子变压器中的核心部件,其优化设计的全局最优性和计算速度都是关键问题.文中提出基于改进热分析和变换器协同设计的大功率高频变压器高速全局优化方法.针对优化中耗时占比很高的热分析,提出基于换热-热传导两步仿真的改进热分析方法,保证热分析精度的同时,提升热分析计算速度.仿真结果表明,提出的热分析方法与传统方法准确度相似,而计算速度大幅提升.此外,优化过程中,将变换器电路参数与变压器参数共同考虑,引入更多优化变量,从而形成全局优化模型,提升设计方案的优异性;并采用改进热分析方法和遗传算法以提升计算速度,保证了全局优化模型的可计算性.综合以上措施,最终形成系统的大功率高频变压器高速全局优化设计方法.通过一个具体的案例设计和实验结果验证提出的优化方法的有效性.
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SunView 深度解读
该高频变压器优化方法对阳光电源高功率密度产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，高频隔离变压器是DC-DC变换级的核心部件，该方法通过改进热分析和变换器协同设计，可显著缩短变压器设计周期，提升功率密度和效率。特别是换热-热传导两步仿真策略能快速评估不同工况下的热性能，适用于储能系统多场景运行需求。协同优化思路可扩展至SG系列光伏逆变器的高频磁性元件设计，以及车载OBC充电机的小型化设计，助力实现更高集成度和可靠性。遗传算法的全局优化能力可集成到阳光电源的智能设计平台，加速新产品开发迭代。