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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
A Global Optimization Design Method for Medium-Frequency Transformer Insulation Structure Based on C-MOEA/D Constrained Multi-Objective Optimization Algorithm
刘丰硕汲胜昌党永亮祝令瑜 · 高电压技术 · 2025年2月 · Vol.51
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%。
解读: 该中频变压器绝缘优化技术对阳光电源高频隔离型产品具有重要应用价值。可直接应用于ST系列储能变流器的隔离变压器设计，通过C-MOEA/D多目标优化算法同步降低最大场强19.6%和体积23.9%，显著提升PowerTitan储能系统的功率密度与绝缘可靠性。该方法结合灵敏度分析的参数降维思路，可用于优化S...
100 kW, 10 kHz中频变压器设计优化与实验验证
100 kW, 10 kHz Medium-Frequency Transformer Design Optimization and Experimental Verification
Marko Mogorovic · Drazen Dujic · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年2月
本文提出了一种针对中压大功率电力电子应用（如固态变压器）中中频变压器（MFT）的创新型模型驱动设计优化方法。该流程使设计人员能够以直观、交互的方式选择最优设计方案，同时在参数选择上保持高度灵活性。
解读: 中频变压器（MFT）是阳光电源PowerTitan系列储能系统及大功率组串式逆变器中DC-DC变换环节的核心磁性元件。该论文提出的模型驱动优化方法，有助于提升阳光电源在兆瓦级储能PCS中高频磁性元件的功率密度与效率，降低损耗与温升。建议研发团队引入该设计流程，优化变压器绕组与磁芯结构，以进一步提升P...
固态变压器中频变压器设计的灵敏度分析
Sensitivity Analysis of Medium-Frequency Transformer Designs for Solid-State Transformers
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 日期未知
本文探讨了中压大功率应用及固态变压器（SST）中中频变压器设计面临的技术挑战与权衡。通过专用设计优化算法，针对模块化DC-DC固态变压器的电气需求，生成了所有可行变压器设计方案集，并分析了设计参数的灵敏度。
解读: 该研究关注的中频变压器设计优化对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及大功率DC-DC变换模块具有重要参考价值。随着储能系统向高压化、高功率密度方向发展，固态变压器技术是实现电气隔离与电压变换的关键。建议研发团队借鉴文中的灵敏度分析方法，优化变压器磁芯损耗与散热设计，提...
基于有限元统计数据驱动的中频变压器设计优化建模方法
FEM-Based Statistical Data-Driven Modeling Approach for MFT Design Optimization
Marko Mogorovic · Drazen Dujic · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年10月
本文提出了一种受神经网络启发的统计数据驱动建模方法，专门用于中频变压器（MFT）的设计优化。该模型在保持足够精度（误差在5-10%以内）的同时，计算速度比有限元分析（FEM）快3-4个数量级，且具有良好的数值稳定性。
解读: 中频变压器（MFT）是阳光电源PowerTitan、PowerStack等储能系统及组串式逆变器中隔离型DC-DC变换器的核心磁性元件。传统FEM仿真耗时极长，限制了多目标优化迭代效率。该方法提出的数据驱动模型能显著提升设计阶段的仿真效率，助力研发团队在功率密度提升与温升控制之间取得最优平衡。建议在...
一种用于平面中频变压器的新型混合磁芯结构
A Novel Hybrid Magnetic Core Structure for Planar Medium-Frequency Transformer
Binhong Cao · Jie Deng · Guangyu Yan · Zhicheng Guo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
本文提出了一种新型平面混合磁芯结构，旨在解决中高频变压器中纳米晶（NC）叠层磁芯的涡流损耗问题。通过引入铁氧体磁芯引导垂直于NC磁芯的磁通分量，有效降低了涡流损耗，提升了变压器在高频工作下的效率与热性能。
解读: 该技术对阳光电源的组串式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统中的高频隔离DC-DC变换器（如DAB拓扑）具有重要意义。随着产品向高功率密度和小型化演进，变压器在高频下的损耗成为效率提升的瓶颈。该混合磁芯结构能显著优化变压器热设计，降低温升，从而提升PCS的功率密度和可靠性。...
用于中频变压器三维磁场建模的分层物理嵌入神经网络框架
Hierarchical Physics-Embedding Neural Network Framework for 3D Magnetic Modeling of Medium-Frequency Transformers
Xiao Yang · Liangcai Shu · Dongsheng Yang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
针对复杂几何结构中频变压器三维磁场建模数据获取困难的问题，本文提出了一种分层物理嵌入神经网络框架。该方法通过将物理定律融入神经网络，在保证模型精度的同时显著提升了计算效率，有效解决了传统有限元分析在复杂磁性元件建模中计算量大、数据依赖性强的问题。
解读: 中频变压器是阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及光伏组串式逆变器中高频隔离环节的核心部件。该研究提出的物理嵌入神经网络技术，可显著缩短变压器磁性设计与优化周期，提升磁芯损耗预测精度。建议研发团队将其应用于高功率密度变换器的磁性元件设计，通过AI辅助仿真替代部分繁琐的...
一种用于电流源型海上风电场的基于中频变压器风能转换系统
A Medium-Frequency Transformer-Based Wind Energy Conversion System Used for Current-Source Converter-Based Offshore Wind Farm
Qiang Wei · Bin Wu · Dewei Xu · Navid Reza Zargari · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年1月
针对海上风电场，本文提出了一种基于中频变压器（MFT）和电流源变换器的风能转换系统。该方案通过串联互联结构，省去了笨重且昂贵的海上变电站，适用于中压永磁同步发电机系统，有效提升了海上风电并网的经济性与系统集成度。
解读: 该研究提出的中频变压器（MFT）拓扑及电流源变换技术，对阳光电源风电变流器业务具有重要参考价值。随着海上风电向深远海发展，去变电站化是行业趋势，该拓扑有助于优化风电变流器的体积与功率密度。建议研发团队关注MFT在高压风电变流器中的应用，探索其在提升系统可靠性与降低海上运维成本方面的潜力。同时，该技术...
具有非对称支路阻抗的隔离型模块化多电平DC-DC变换器分析与桥臂电压控制
Analysis and Arm Voltage Control of Isolated Modular Multilevel DC–DC Converter with Asymmetric Branch Impedance
Changjiang Sun · Jianwen Zhang · Xu Cai · Gang Shi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年8月
本文研究了由两个模块化多电平变换器（MMC）和中频变压器组成的隔离型模块化多电平DC-DC变换器（IMMDCC）。该拓扑适用于中压应用，具有模块化结构以处理高电压，并通过合成方波电压提高直流电压利用率。文章重点分析了非对称支路阻抗对系统运行的影响，并提出了相应的桥臂电压控制策略。
解读: 该技术对于阳光电源的储能系统（如PowerTitan系列）及大型地面光伏电站的中压直流接入具有重要参考价值。随着光储系统向更高电压等级（如1500V甚至更高）演进，传统的两电平或三电平拓扑在耐压和效率上受限，模块化多电平（MMC）结构能有效降低器件应力并提升功率密度。建议研发团队关注该拓扑在储能变流...
磁芯材料特性与几何形状对中频变压器声学噪声辐射的影响
Influence of Material Properties and Geometric Shape of Magnetic Cores on Acoustic Noise Emission of Medium-Frequency Transformers
Peng Shuai · Juergen Biela · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年10月
中频变压器（MFT）因其高功率密度和体积小，在智能电网和牵引变流器等领域应用广泛。然而，磁致伸缩效应导致的声学噪声是其设计中的关键挑战。本文研究了磁芯材料特性及几何结构对MFT噪声辐射的影响，为优化变压器设计、降低电磁噪声提供了理论依据。
解读: 该研究对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及组串式逆变器中的高频磁性元件设计具有重要参考价值。随着功率密度不断提升，MFT的电磁噪声控制已成为提升产品环境适应性和用户体验的关键。建议研发团队利用文中提到的多物理场耦合仿真方法，在设计阶段优化磁芯材料选型与结构布局，...
具有有功功率控制能力的单三角桥单元中频变压器变换器
Single-Delta Bridge-Cell Converter With Single Single-Phase Medium-Frequency Transformer Capable of Active Power Control
Makoto Hagiwara · Yoshihito Chuman · Yuki Kudo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年11月
本文提出了一种基于单三角桥单元（SDBC）的模块化多电平级联变换器。针对传统SDBC变换器无法与三相交流电网进行有功功率交换的局限性，研究探讨了其在静止同步补偿器（STATCOM）中的应用潜力，旨在提升电力系统的电压调节能力与稳定性。
解读: 该拓扑结构在模块化多电平变换领域具有创新性，对阳光电源的储能系统（如PowerTitan系列）及大功率并网逆变器具有参考价值。通过引入中频变压器实现有功功率控制，有助于优化PCS的功率密度和系统效率，特别是在高压大容量储能应用场景中，该技术可提升系统对电网的支撑能力。建议研发团队关注其在构网型（GF...
中频变压器空心铜绕组交流损耗的全解析模型
The Full-Analytical Model of AC Loss for Hollow Copper Winding in Medium Frequency Transformer
Xuan Guo · Zedong Zheng · Chi Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
中频变压器中使用的空心铜绕组不仅能降低损耗，还能通过内部通冷却液提高散热效率。本文针对该绕组的高频交流损耗进行了建模，通过将结构复杂的矩形空心铜绕组分解为三个并联的实心铜导体，实现了损耗的精确计算。
解读: 该研究对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及大功率光伏逆变器中的中频变压器设计具有重要参考价值。随着功率密度提升，变压器热管理成为瓶颈，空心铜绕组结合液冷技术是实现高功率密度设计的关键路径。该解析模型能辅助研发团队在设计阶段快速评估损耗，优化变压器结构，提升系统整体效...
用于直流风力发电机的高功率谐振DC-DC变换器分析
Analysis of a High-Power, Resonant DC–DC Converter for DC Wind Turbines
Catalin Dincan · Philip Kjaer · Yu-hsing Chen · Stig Munk-Nielsen 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年9月
本文提出了一种用于兆瓦级高压直流风力发电机的串联谐振变换器新运行方法——脉冲移除技术。该方法允许在最高开关频率下设计中频变压器，优化了变换器在次谐振模式下的性能，提高了高功率密度风电变流系统的转换效率与设计灵活性。
解读: 该研究提出的脉冲移除技术及高功率密度谐振变换器设计，对阳光电源风电变流器产品线具有重要参考价值。随着风电场向高压直流（MVDC）汇集方向发展，该拓扑能有效提升变流器功率密度并降低变压器体积。建议研发团队关注该技术在兆瓦级风电变流器中的应用，通过优化中频变压器设计提升系统效率，同时该变换器拓扑也可为阳...
中压电力电子中大功率中频变压器综述：现状、挑战与解决方案
A Review of High-Power Medium-Frequency Transformers in Medium-Voltage Power Electronics: State of the Art, Challenges, and Solutions
Zhicheng Guo · Binhong Cao · Chen Chen · Alex Q. Huang · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
中频变压器（MFT）是中压电力电子系统的关键技术，广泛应用于固态变压器、电力电子牵引变压器及中压直流配电。本文综述了大功率MFT的研究现状、应用场景、技术挑战及解决方案，重点探讨了其在提升功率密度和效率方面的潜力。
解读: 中频变压器（MFT）是实现高压大功率DC-DC变换的核心组件，对阳光电源的PowerTitan系列储能系统及中压光伏并网方案具有重要意义。随着光伏与储能系统向更高电压等级（如1500V及以上）演进，MFT技术有助于减小系统体积、提升功率密度并优化电气隔离性能。建议研发团队关注MFT在高频化下的磁芯损...
基于遗传算法的隔离型软开关变换器中频变压器多目标优化设计
Multiobjective Optimization of Medium-Frequency Transformers for Isolated Soft-Switching Converters Using a Genetic Algorithm
Asier Garcia-Bediaga · Irma Villar · Alejandro Rujas · Luis Mir 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年4月
中频变压器设计面临参数多、约束复杂及目标冲突等挑战。本文提出一种基于非支配排序遗传算法II（NSGA-II）的计算机辅助优化设计方法，旨在实现中频变压器的高效、多目标优化设计，提升变换器整体性能。
解读: 中频变压器是阳光电源PowerTitan、PowerStack系列储能变流器（PCS）及组串式光伏逆变器中隔离型DC-DC变换器的核心磁性元件。该研究提出的多目标遗传算法优化方法，可直接应用于阳光电源研发流程，在满足高功率密度要求的同时，平衡损耗、温升与体积，显著提升PCS的转换效率与可靠性。建议研...
面向中压SiC光伏逆变器的200kW中频变压器设计与优化
Design and Optimization of a 200-kW Medium-Frequency Transformer for Medium-Voltage SiC PV Inverters
Zhicheng Guo · Ruiyang Yu · Wei Xu · Xianyong Feng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年9月
本文提出了一种基于低损耗磁芯材料（FINEMET FT-3TL）的200kW中频变压器（MFT）设计与优化方法。该方法涵盖预设计、初步设计及最优设计阶段，通过采用平行同心绕组结构，有效提升了电流承载能力并降低了损耗，为高功率密度光伏逆变器提供了关键技术支撑。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的高功率密度组串式及集中式光伏逆变器技术路线。随着光伏系统向高压化、高频化发展，基于SiC器件的隔离型DC-DC变换器成为提升效率的关键。文中提出的MFT优化设计方法，可直接应用于阳光电源下一代高压组串式逆变器及PowerTitan储能变流器（PCS）的磁性元件选型与设计，有...
实现基于MMC的充电器高频运行：频率解耦调制策略与软开关
Enabling High-Frequency Operation of MMC-Based Chargers: Frequency-Decoupled Modulation Strategy and Soft Switching
Kaveh Pouresmaeil · Maurice G. L. Roes · Nico H. Baars · George A. Papafotiou · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
针对重型电动汽车兆瓦级快充需求，本文提出一种基于模块化多电平变换器（MMC）的交流/交流充电架构。通过采用矩形波输出的频率解耦调制策略与软开关技术，有效提升了中频变压器（MFT）的功率密度，解决了兆瓦级充电接口与中压电网连接的挑战。
解读: 该研究针对兆瓦级重卡快充场景，利用MMC拓扑与中频变压器技术提升功率密度，与阳光电源在电动汽车充电桩及大功率电力电子变换领域的发展方向高度契合。随着重型车辆电动化趋势，该技术可为阳光电源下一代大功率直流快充桩提供技术储备，特别是在减小变压器体积、提升系统效率方面具有参考价值。建议研发团队关注该调制策...
用于固态变压器隔离直流环节的纳米晶磁芯电感集成利兹线高功率中频变压器设计方法
Design Methodology for Inductor-Integrated Litz-Wired High-Power Medium-Frequency Transformer With the Nanocrystalline Core Material for Isolated DC-Link Stage of Solid-State Transformer
Bin Chen · Xu Liang · Nina Wan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文提出了一种中频变压器（MFT）的综合设计方法，旨在平衡功率容量、效率与功率密度。研究重点在于满足材料、绝缘、漏感及温度限制的前提下，推导了矩形利兹线在谐波电流下的最优导体尺寸解析表达式，为高功率密度变换器设计提供了理论支撑。
解读: 该研究对于阳光电源的PowerTitan和PowerStack等大功率储能系统至关重要。储能变流器（PCS）中广泛采用隔离型DC-DC变换器（如DAB拓扑），中频变压器是实现高功率密度和高效率的核心磁性元件。本文提出的电感集成设计方法及利兹线优化策略，可直接应用于提升PCS的功率密度，减少体积与损耗...
基于模块化多电平矩阵变换器的单级固态变压器直流电压纹波优化
DC Voltage Ripple Optimization of a Single-Stage Solid-State Transformer Based on the Modular Multilevel Matrix Converter
Jian Liu · Shixin Yue · Wenxi Yao · Wuhua Li 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
本文提出将模块化多电平矩阵变换器（M3C）应用于单级AC/DC固态变压器（SST），通过单一集中式中频变压器实现电气隔离，简化了变压器绝缘设计并提升了功率密度。文章重点研究了基于内部解耦变换的直流电压纹波优化控制策略。
解读: 该技术主要涉及先进电力电子拓扑，对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有参考价值。M3C拓扑通过单级变换实现高功率密度，有助于优化未来大功率电力电子设备的体积与效率。虽然目前阳光电源主流产品多采用组串式或常规多电平拓扑，但该研究中关于中频变压器集成及多电平解耦控制的思...
利兹线中频变压器漏感与频率相关电阻的解析双二维模型
Analytical Double-2D Models of Leakage Inductance and Frequency-Dependent Resistance for Litz-Wire Medium Frequency Transformer
Yu Jiang · Liangcai Shu · Dongsheng Yang · Chuang Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年11月
针对利兹线变压器在强二维边缘效应下传统一维模型精度不足的问题，本文分析了现有解析模型将圆形利兹线近似为矩形箔片导致的误差来源，并提出了改进的双二维解析模型，实现了对漏感和频率相关电阻的精确计算。
解读: 该研究对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及组串式光伏逆变器中的高频隔离变换环节具有重要价值。在这些产品中，中频变压器是实现电气隔离和电压变换的核心磁性元件。通过该双二维解析模型，研发团队能更精确地评估利兹线在复杂磁场下的损耗，从而优化变压器绕组设计，提升变换效率并降...
用于高压直流输电抽头的中间中频交流级模块化多电平DC-DC变换器拓扑
Modular Multilevel DC–DC Power Converter Topology With Intermediate Medium Frequency AC Stage for HVDC Tapping
Nibedita Parida · Anandarup Das · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
本文提出了一种用于高压直流（HVdc）链路功率抽取的隔离型模块化多电平DC-DC变换器（MMC）拓扑。该变换器通过中间中频变压器，采用HVdc转交流及交流转中压直流的两级功率转换架构。该拓扑通过减少MMC桥臂数量并结合串联结构，有效提升了高压直流应用中的功率转换效率与系统集成度。
解读: 该技术对于阳光电源在大型储能系统（如PowerTitan系列）及高压直流输电配套设施的研发具有重要参考价值。随着光储电站向更高电压等级（1500V及以上）发展，该拓扑中减少桥臂数量和使用中频变压器的设计思路，有助于优化大功率PCS的体积与损耗。建议研发团队关注该拓扑在高压直流侧直接接入储能系统的可行...
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