基于智能优化算法的高频变压器电磁结构优化设计

高频变压器(HFT)作为电力电子变换器等功率变换装备的核心部件,其优化设计是实现高功率密度、高效率和高可靠性的重要环节。为有效解决高频条件下显著的涡流效应和复杂紧凑的结构使变压器损耗难以准确计算、针对绝缘设计裕量不足的问题,本文提出计及高频效应和结构效应的电磁场建模方法,构建了高频变压器多目标协同优化设计方案。首先建立了低成本与高效率兼备的磁心损耗计算模型。其次,根据面积等效原理推导了考虑绕组结构效应的近似Dowell模型,实现绕组损耗的高精度计算。然后提出了考虑绕组端部效应和频率影响的漏感计算模型,减小漏感对于结构和频率的依赖性。在此基础上,采用一种新型多重绝缘结构,提高绕组间的绝缘耐压水平。最后,基于改进的非支配排序遗传算法(INSGA-Ⅱ)和自由参数扫描法建立了高频变压器的优化设计流程,根据筛选的最优设计方案研制了一台高频变压器样机。

磁谐振无线电能传输系统优化设计方法

为了对磁耦合谐振式无线电能传输系统进行优化设计,分析了磁耦合谐振式无线电能传输系统中各参数对其传输功率和传输效率的影响。系统的优化设计存在多目标、多参数和多约束的问题,且各参数之间相互影响。当前系统参数优化设计主要是单参数优化,基于自由参数扫描法来综合考虑各影响因素,以系统传输功率和传输效率为目标函数,同时对系统各参数进行约束,得到符合优化要求的帕累托最优解。将所得到的帕累托最优解采用解析表达式进行计算,结果表明该优化设计结构具有较高的传输效率。