[发明专利]一种电子变压器的双层优化设计方法

说明书

本申请涉及一种电子变压器的双层优化设计方法，分别对电子变压器的下层滤波器和上层变压器进行优化设计，它包括选取相关的决策变量，构建目标函数和约束函数，通过可视化算法将目标函数和约束函数取交集，减小决策变量可行域的范围，最终得到优化设计的解集，再将下层的电感最优解集转化为上层的漏感约束条件，在满足电子变压器和滤波器的诸多非线性约束的前提下，得到最优解的范围，从而完成优化设计。本发明利用变压器的漏感取代电感器的电感，对电子变压器和LC滤波器进行优化设计，减少成本，提高可行性及电路效率。

技术领域

本申请涉及电子变压器技术领域，具体涉及一种电子变压器的双层优化设计方法。

背景技术

电子变压器是通过将电力电子技术与电磁感应相结合而产生的变压器，不仅具备常用电力变压器的调压功能，还可以对电流和功率进行灵活调整。电子变压器作为一种新型的电力变压器，可以满足未来电力系统的需求，具备解决新时代电力系统稳定性、电力品质高质量、分布式电源整合等的能力。现代电力系统要求更高的电能质量，而谐波问题则是其中最为严重的问题。早在上世纪就有大量的论文研究和讨论了电网谐波问题，相应的推进了谐波领域的发展。大量非线性负载的并入会产生大量谐波，对电路中的器件会产生影响，严重的甚至会对信号等产生干扰。为了避免装置中的非线性元件在正弦电压下产生的谐波分量危害电网，必须对谐波进行处理。实践中常采用被动式滤波器，其中无源LC滤波器应用最为广泛，无源LC滤波器可以吸收谐波分量，也能够补偿无功功率，本质上是将电流进行傅里叶分解从而吸收其中的谐波。无源LC滤波器的电感、电容元件能通过对回路中的谐波进行旁路，从而减小某些谐波。

在众多的变压器设计中，有学者提出了考虑滤波电感的变压器设计：一是给出了集成滤波电感的变压器设计思路，此设计方法考虑到了电感器与变压器的共性，提出在变压器的初次级间增加一绕组来实现电感的功能；二是给出了集成滤波电感的整流变压器在船舶系统和变电站中的应用思路。但上述两种涉及思路都还保留了与变压器连接的电感器。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种电子变压器的双层优化设计方法，利用变压器的漏感取代电感器的电感，对电子变压器和LC滤波器进行优化设计，减少成本，提高可行性及电路效率。

本发明采取的技术方案是：一种电子变压器的双层优化设计方法，分别对电子变压器的下层滤波器和上层变压器进行优化设计；

下层滤波器的具体设计方法为：

S1：以电感L₀和电容C₀为决策变量，构建滤波器体积目标函数f_I (L₀，C₀)，以电感L₀、电容C₀和时间t为坐标轴，滤波器体积f_I为色标轴，进行四维可视化处理，得到滤波器体积f_I的四维可行域；