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基于单移相调制的双有源桥变换器磁性元件多目标优化设计
Multi-objective Optimal Design of Magnetic Components for Dual Active Bridge Converter Based on Single Phase Shift Modulation
靳浩源裴云庆王来利董晓博王淦李汕哲 · 中国电机工程学报 · 2025年10月 · Vol.45
双有源桥（DAB）变换器在电力电子变压器中应用广泛，其磁性元件直接影响效率、功率密度与可靠性。现有研究较少结合DAB运行机理，且常忽略电感优化，求解复杂。本文针对单移相调制下的DAB变换器，融合其工作原理与磁性元件多物理场设计理论，以磁芯形状、电感值和变压器匝数为决策变量，构建电路与器件层面的约束条件，开展以效率和功率密度为目标的多目标优化。通过理论推导揭示电感与匝数对约束及目标的影响规律，降低变量维度并提升通用性，给出优化流程，并通过实验验证方法有效性。
解读: 该DAB变换器磁性元件多目标优化技术对阳光电源多条产品线具有直接应用价值。在ST系列储能变流器中，DAB作为核心DC-DC隔离变换环节，该优化方法可同步提升效率与功率密度，降低磁性元件损耗和体积；在PowerTitan大型储能系统中，可优化电池簇间能量管理的隔离变换器设计；在车载OBC充电机中，DA...
一种用于风电机组的非线性传动系统扭振阻尼器：在平衡噪声抑制能力下的强鲁棒抗扰
A Nonlinear Drivetrain Torsional Oscillation Damper for WTGs: Robust Rejection of Large Disturbances with Balanced Noise Immunity
Bi Liu · Qi Huang · Lijia Xu · Weihao Hu · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年9月
针对风电机组（WTG）并网运行中传动系统扭振在非线性和不确定性影响下引发的稳定性问题，尤其在大扰动及测量噪声条件下的挑战，本文提出一种基于自抗扰控制（ADRC）框架的非线性传动系统扭振阻尼器（DTOD）。通过微分同胚坐标变换，将非线性传动系统模型精确转化为二阶Brunovsky标准型，并采用归一化多目标频域优化方法对扩展状态观测器（ESO）和非线性状态误差反馈（NLSEF）参数进行Pareto最优整定，在增强大扰动抑制能力的同时兼顾噪声鲁棒性。该DTOD仅依赖本地测量信号，具备完全去中心化与可扩...
解读: 该非线性传动系统扭振阻尼技术对阳光电源储能和风电产品线具有重要应用价值。基于ADRC的扭振抑制方法可优化ST系列储能变流器和PowerTitan系统中的机电耦合控制,提升大容量储能系统的稳定性。其抗扰性和噪声免疫特性可应用于风电变流器的传动系统控制,增强风机并网运行可靠性。该技术的去中心化特点契合阳...
用于径向配电系统保护装置配置多目标优化的确定性分支切割算法
Deterministic Branch and Cut Algorithm for Multiobjective Optimization of Protective Device Allocation in Radial Distribution Systems
Zbigniew Galias · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2024年12月
安装保护装置可通过故障隔离来提高配电系统的可靠性。利用各种单目标优化方法可以找到保护装置的最优位置，使给定的目标函数最小化。针对不同目标函数得到的解可能会有显著差异。多目标优化算法可用于解决考虑多个目标函数的优化问题。在本研究中，提出了一种新的分支定界算法，用于解决单馈线辐射状配电系统中保护装置配置的多目标优化问题。研究表明，所提出的算法能够成功处理规模非常大的配电系统。将该算法的性能与其他三种方法的性能进行了比较：1) 穷举搜索法；2) 进化算法；3) 强化学习算法。结果表明，无论是在计算时间...
解读: 从阳光电源配电网业务视角来看，这项多目标优化保护装置配置技术具有重要的战略价值。随着公司在分布式光伏、储能系统及微电网解决方案领域的深入布局，配电网的可靠性优化已成为提升系统整体性能的关键环节。 该论文提出的确定性分支切割算法在处理辐射状配电系统的保护装置优化配置问题上展现出显著优势。对于阳光电源...
基于遗传算法的梯形磁芯三相耦合电感多目标优化
Genetic Algorithm-Based Multiobjective Optimization of Three-Phase Coupled Inductor With Ladder Magnetic Core
Yifeng Wang · Zhongda Wang · Xiaoyong Ma · Han Cui 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
交错并联升压变换器（IBC）广泛应用于电动汽车车载电源，对转换效率和功率密度要求较高。本文采用一种具有梯形磁芯的三相耦合电感，并提出基于遗传算法（GA）的多目标优化方法，兼顾转换器效率与电感体积。通过构建包含交流磁通分析的磁阻模型，建立综合目标函数与约束条件，利用GA实现全局优化，获得效率与体积的Pareto前沿。实验搭建30 kW样机，功率密度达22 kW/L，最高效率98.6%；相比非耦合电感，体积减少43.8%，功率密度提升12.8%。
解读: 该梯形磁芯三相耦合电感优化技术对阳光电源车载电源和储能系统具有重要应用价值。在新能源汽车产品线，可直接应用于OBC充电机的交错并联升压拓扑，实现体积减少43.8%、功率密度提升至22 kW/L，满足车载高集成度需求。在ST系列储能变流器中，该技术可优化DC-DC升压级设计，提升系统效率至98.6%以...
多目标集成电路物理布局优化的分层深度强化学习及拥塞感知奖励塑造
Hierarchical Deep Reinforcement Learning for Multi-Objective Integrated Circuit Physical Layout Optimization With Congestion-Aware Reward Shaping
Haijian Zhang · Yao Ge · Xiuyuan Zhao · Jiyuan Wang · IEEE Access · 2025年1月
随着半导体技术向先进节点演进,集成电路物理布局优化面临关键挑战,传统EDA工具难以同时优化布线拥塞、功耗和时序等多个冲突目标。本文提出一种新型分层深度强化学习框架,采用拥塞感知奖励塑造机制动态平衡探索与利用。
解读: 该深度强化学习优化技术可直接应用于阳光电源SiC功率模块的芯片布局设计。通过多目标优化框架同时优化功率密度、热分布和可靠性,为ST系列储能变流器的新一代高功率密度芯片设计提供AI辅助工具。...
一种用于无人机轻量化动力总成集成IPT充电系统的中心抽头接收端的对比分析
Comparative Analysis of a Center-Tapped Receiver in a Lightweight Powertrain-Integrated IPT Charger for UAS
Muhammad Abdelraziq · Zeljko Pantic · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
感应式电能传输（IPT）是实现无人机（UAS）自主充电的可行方案，但严格的尺寸与重量限制要求接收端具备超紧凑设计。本文提出一种无补偿的中心抽头（CT）接收结构，适用于集成于可重构无人机动力总成的高耦合IPT系统。该系统在充电模式下采用两阶段架构，结合CT整流器与动力总成集成的双相交错同步降压变换器。基于微分方程建立LCC-None型IPT系统中CT整流器的数学模型，量化系统参数及寄生元件对二极管电压过冲的影响。通过多目标优化框架，在提升效率与比功率密度的同时抑制电压过冲，并比较被动缓冲电路与钳位...
解读: 该轻量化IPT无线充电技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要参考价值。文中提出的中心抽头整流器与双相交错Buck变换器集成架构，可借鉴至车载OBC充电机设计，通过动力总成复用降低系统冗余。LCC-None拓扑的数学建模方法及二极管电压过冲抑制策略，可应用于ST储能变流器的高频整流环节优化，提升功率密...
考虑纹波功率传输的基于模块化多电平变换器的电力电子变压器设计与优化
Design and Optimization of the MMC-Based Power Electronic Transformer Considering Ripple Power Transfer
Zhixiang Li · Yunqing Pei · Jiahao Liu · Laili Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
基于模块化多电平换流器（MMC）的电力电子变压器（PET）具有通过固有双有源桥（DAB）实现纹波功率传输（RPT）的优势，从而可降低所需子模块电容并提高功率密度。然而，RPT的实现会导致DAB的损耗和体积增加，给运行模式选择和参数设计带来挑战。本文首次通过多目标优化（MOO）对基于MMC的PET在RPT模式下运行时的设计与优化进行了全面研究。首先，建立合适的模型来估算基于MMC的PET的元件损耗和体积。利用这些模型，开发了一个同时考虑效率和功率密度的MOO程序，以探索PET的设计原则。值得注意的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于MMC型电力电子变压器（PET）的研究具有重要的战略价值。该技术通过纹波功率传输（RPT）机制显著降低子模块电容需求并提升功率密度，这与我们在光储一体化系统和中高压储能解决方案中面临的核心挑战高度契合。 在储能系统应用层面，MMC-PET技术可直接赋能我们的Pow...
封闭式自然对流PFC-LLC氮化镓变换器中系统级热性能与功率密度的综合优化
Comprehensive System-Level Thermal Performance and Power Density Optimization in Enclosed Natural Convection PFC-LLC GaN Converters
Rahil Samani · Ignacio Galiano Zurbriggen · Ruoyu Hou · Juncheng Lu 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月
氮化镓增强型高电子迁移率晶体管（e - HEMT）在将效率提升至可能的极致方面表现卓越。随着功率密度按需增加且效率趋近饱和点，对半导体可靠性和热管理的担忧也日益加剧。本文聚焦于基于氮化镓的两级功率因数校正（PFC） - LLC 变换器，这是自然冷却消费电子产品中常见的一种拓扑结构，并探索解决其热瓶颈问题的方案。本文提出了一种平衡热网络，该网络通过精确的与温度相关的损耗表征将热域和电域相互连接而建立。然后将这些损耗模型应用于功率变换器的热网络中。此外，主要在元件级研究中发展起来的热耦合概念被拓展到...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于GaN器件的PFC-LLC变换器热管理优化技术具有重要的战略价值。该研究针对自然冷却条件下的功率变换系统，提出了系统级热-电耦合网络模型和多目标优化框架，这与我司在光伏逆变器和储能变流器产品中追求高功率密度、高可靠性的技术路线高度契合。 GaN器件的应用是我司下一...
通过规划控制器参数提升海上风力机多目标性能：一种“规划-控制”分层控制器
Multi-Objective Performance Enhancement of Offshore Wind Turbines Through Planning Controller Parameter: A ‘Plan-Control’ Hierarchical Controller
Songyue Zheng · Lilin Wang · Lizhong Wang · Lijian Wu 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年12月
针对大型海上风力机柔性结构显著且运行于风浪耦合环境的特点，提出一种“规划-控制”分层控制器（PCHC）。内环采用工业标准控制器，外环引入基于非线性模型预测控制（NMPC）的规划器优化控制器参数。NMPC规划器通过可变预测时域求解多目标优化问题，并利用高斯过程回归补偿模型失配误差。设计联合成本函数在线鲁棒调节权重，兼顾功率与转速稳定性、结构载荷抑制及执行机构动作限制。仿真验证表明，PCHC在保持现有控制器架构的同时显著提升多目标性能，利于工程应用。
解读: 该文提出的'规划-控制'分层控制架构对阳光电源的储能与风电产品具有重要借鉴价值。其中非线性MPC规划器的多目标优化思路可用于ST系列储能变流器的功率调度与电池管理，实现储能系统的经济性与寿命的动态平衡。高斯过程回归补偿模型误差的方法也可应用于PowerTitan大型储能系统的预测性维护。此外，该控制...
受折纸艺术启发的新型光伏遮阳幕墙：能耗、采光、热舒适、视觉舒适与景观视野的多目标优化
Kirigami-inspired novel photovoltaic shading facade: multi-objective optimization of energy consumption, daylighting, thermal comfort, visual comfort, and landscape view
Zongxin Qia · Ziwei Wana · Lingrui Lia · Qingsong Maa 等6人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.299
摘要 随着全球建筑能耗持续上升，光伏遮阳幕墙（PVSF）因其兼具太阳辐射调控与发电功能而受到广泛关注。然而，现有的大多数PVSF仍为简单的百叶结构，缺乏对复杂美学设计和光伏组件自遮挡问题的深入探索，且方案评估存在重复性。受折纸艺术（kirigami）启发，本文设计了一种新型轻质蜂窝状PVSF，旨在提升室内环境质量与节能效果的同时，提高光伏发电效率（PVPG）。研究综合考虑了舒适性与视野因素，并结合基于标准间相关性的权重确定方法（CRITIC）与层次分析法（AHP）进行权重赋值，以提升决策的准确性...
解读: 该剪纸艺术启发的蜂窝光伏遮阳幕墙研究对阳光电源SG系列光伏逆变器产品具有重要应用价值。研究通过多目标优化将光伏自遮挡率降至4.7%,显著提升发电效率,这与我司MPPT优化技术形成协同。蜂窝结构的轻量化设计可降低建筑载荷,配合1500V高压系统提升组件串联数,减少线损。其能耗与舒适度平衡的优化方法可为...