基于GaN器件的磁集成LLC谐振变换器的优化设计

为解决电动汽车辅助电源变换效率和功率密度相对较低的问题,提出一种基于改进磁集成变压器的LLC谐振变换器设计方案,修改了磁芯结构,在一个EEE磁芯上同时集成了谐振电感及变压器,减少了磁元件的重量和体积,优化了绕组排布及气隙结构,降低了磁芯饱和度和损耗,并结合GaN功率器件,最终搭建了一台150W的实验样机.实验结果表明,引入GaN器件及磁集成技术,可大幅提高变换器的功率密度和效率,从而验证了所提出设计方案的可行性.

小型变压器优化设计的可视化算法

小型变压器工况复杂,参数具有多值非线性、环境依赖性和不易检测性,需自行研发。设计对产品性价比的贡献率高达70%,但大多数变压器却仍出自可行设计,优化设计能在诸约束下能兼顾多目标,但其多元非线性方程常既无解析解又难觅有用数值解。因此,该文提出一种可视化算法进行优化设计:用3维空间的色谱对应于第4维的值域,用多目标约束交并集的空间分布来交互择优;为反映漆包线和磁芯市价,提出以窗口矩形系数作为决策变量;为降低损耗成本,以非同心绕组的漏感取代LC滤波器中的电感器。该文给出了设计数据和实验结果,并通过与同类变压器的数据对比来验证优化设计的效果;并结合数学模型,分段给出了程序代码及其所生成的图像,该4维可视化算法能对其他优化设计提供参考。

由铁心加工尺寸导出的整流变压器模型

铁心加工尺寸对磁性元件的设计起着至关重要的作用,现行基于外部轮廊尺寸的经典建模法难以得到精准结果,影响变压器设计。该文提出一种基于铁心实际加工尺寸,以铁心截面积和窗口面积为基本变量的数学模型,所得的变压器体积、表面积和质量等均直接反应着实际情况。该文所提数学模型中的铁心截面积和窗口面积等可作为决策变量直接用于后续多目标约束优化设计。