基于C-MOEA/D约束多目标优化算法的中频变压器绝缘结构全局优化设计方法

中频变压器是电力电子变压器的核心磁性元件，承担电气隔离与电压变换的关键功能。针对其绝缘结构的优化设计可显著提升绝缘可靠性与功率密度。本文提出一种基于C-MOEA/D约束多目标优化算法的全局优化方法。通过建立二维电场参数化模型并验证计算精度，结合拉丁超立方采样与方差-based灵敏度分析，降低决策变量维度；搭建绝缘材料击穿场强测试平台，确定约束条件。以最大场强和体积为优化目标，对25 kV中频变压器的11个绝缘参数进行优化。结果表明，最大场强降低19.6%，体积减少23.9%。

中频变压器是电力电子变压器的核心磁性元件,起电气隔离和电压变换的关键作用.对中频变压器绝缘结构进行优化设计可以有效提高变压器的绝缘可靠性和功率密度,得到了研究者的广泛关注.为此,提出了一种基于C-MOEA/D约束多目标优化算法的中频变压器绝缘结构全局优化设计方法.根据中频变压器绝缘结构特点给出优化总体流程,并提出使用基于非支配排序和参考向量的遗传算法C-MOEA/D对绝缘结构参数优化.针对优化过程中存在的难题,首先构建了中频变压器二维电场分析参数化模型,以三维模型为基准,分析对比了其计算精度;其次通过拉丁超立方采样和基于方差的灵敏度分析方法确定影响最大场强的关键结构参数,固定灵敏度低的结构参数实现参数化模型决策变量降维;随后,根据中频变压器隔离电压波形搭建绝缘材料击穿场强测试平台,确定其常用绝缘材料的击穿场强并给出绝缘约束条件.最后以最大场强和体积为目标,对一台25 kV中频变压器的11个绝缘结构参数进行优化设计应用.优化结果表明:与原设计相比,最大场强下降19.6%,体积减小23.9%.