电力电子技术中虚拟原型和综合多目标优化技术研究(上)

新的拓扑结构,新的调制方法和未来的宽能带隙的半导体器件技术将会满足电力电子系统更高效率,更高功率密度和更低成本的要求。但是,在设计过程中通过使用多范畴/多目标优化,亦即对设计变量都用最优值,也能显著地提高目前技术系统的性能。为了实现这些优化,首先需要对主电路建立一个综合的数学模型,包括热模型,DM和CM EMI滤波器模型。基于这些模型,可以得到诸如效率,功率密度等的多目标优化。优化可以充分地使用所有的设计自由度,也允许确定根据诸如功率半导体器件的品质因数或磁芯材料的性质等基本技术决定的系统性能的敏感度。而且,能够容易地比较不同拓扑结构和识别固有性能的限制。本文首先描述设计一个电力电子变换器的主要功能要素的分析途径和一个线性设计过程。接着连接诸如电、磁、热和热-机设计范畴的元件模型,讨论基于这些连接模型的各个设计变量的优化。最后,研究不同范畴的耦合和实施这些耦合的等效电路的利用实例。

电力电子技术中虚拟原型和综合多目标优化技术研究(下)

新的拓扑结构,新的调制方法和未来的宽能带隙的半导体器件技术将会满足电力电子系统更高效率,更高功率密度和更低成本的要求。但是,在设计过程中通过使用多范畴/多目标优化,亦即对设计变量都用最优值,也能显著地提高目前技术系统的性能。为了实现这些优化,首先需要对主电路建立一个综合的数学模型,包括热模型,DM和CM EMI滤波器模型。基于这些模型,可以得到诸如效率,功率密度等的多目标优化。这样,可以充分地使用设计自由度的所有等级,也允许确定根据诸如功率半导体器件的品质因数或磁芯材料的性质等基本技术决定的系统性能的敏感度。而且,能够容易地比较不同拓扑结构和识别固有性能的限制。本文首先描述设计一个电力电子变换器的主要功能要素的分析途径和一个线性设计过程。接着连接诸如电、磁、热和热-机设计范畴的元件模型,讨论基于这些连接模型的各个设计变量的优化。最后,研究不同范畴的耦合和实施这些耦合的等效电路的利用实例。