基于二代非支配排序遗传算法的电子变压器多目标优化.pdf

《基于二代非支配排序遗传算法的电子变压器多目标优化.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第40卷第5期华北电力大学学报Vo1．40，No．52013年9月JournalofNoAhChinaElectricPowerUniversitySep．，2013doi：10．3969／j．ISSN．1007—2691．2013．05．06基于二代非支配排序遗传算法的电子变压器多目标优化杨慧娜，刘钢(华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206)摘要：基于二代非支配排序遗传算法(NSGA—II)对大功率电子变压器的优化设计进行了研究。以电子变压器的面积乘积、磁芯损耗和绕组损耗为目标函数建立了三维优化模型。通过对NSGA—I算法的研

2、究，合理确定了选择、交叉、变异等算子的取值，对冷轧硅钢片、铁基非晶合金、超微晶合金三种磁芯材料的电子变压器的设计进行了优化。根据磁芯损耗和绕组损耗相等时变压器效率最大的原则选取了最优点。通过对优化结果的参数指标比较，分析了三种磁芯材料的物理特性。利用有限元软件计算了三种变压器的温度场，作了温度校核。并对三种变压器的热特性进行了分析，验证了超微晶合金材料在大功率电子变压器设计制造的优越性。关键词：大功率电子变压器；多目标；二代非支配排序遗传算法；磁芯材料中图分类号：TM433；TM40文献标识码：A文章编号：1007—2691(2013)0

3、5—0031—05Optimizationdesignofhigh-powerelectronictransfoIrmerbasedonNASG-ⅡYANGHui-na，LIUGang(SchoolofElectricalandElectronicEngineering，NoahChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China)Abstract：Optimizationdesignofhigh—powerelectronictransformerisresearchedbasedonNASG

4、—IIinthispaper．Three-dimensionmodelisestablishedbyadoptedareaproduct，lossofcore，andlossofwindingastheobjectfunc-tions．Optimizationdesignsaboutthethreekindsofelectronictransformer，whichthecoresaresiliconsteel，amor—phous，andnanoerystalline，arecarriedon．Thethreefactorsofsele

5、ction，crossover，andmutationareproperlydeter—mined．Theoptimumpointischosenbytheprinciplethattheeficiencyoftransformeristhehighestwhenthe10ssofcoreequalstothelossofwinding．Thephysicalcharactersofthethreetransformersisanalyzedaccordingtotheresultsofoptimizationdesign．Thetemp

6、eraturechecksaremadebynumericalcalculation．Keywords：high—powerelectronictransformer；multi-objective；NSGA—II；corematerial并且是主要的发热源。因此，电子变压器的优化0引言设计水平是影响开关电源的整体性能的关键因素。体积和效率是设计人员在系统设计中最需要开关电源由于小型、轻量、高效的特点，被广考虑的问题，影响变压器体积和效率的因素有磁泛应用于工业、民用及军事等各个领域的电子设芯材料、磁感应强度、频率、导线型号、导线电流密备，

7、成为现代电子系统的重要组成部分。电子变度等。目前，电子变压器的优化设计研究主要集中于小功率变压器，文献[1]~[5]中设计的电子压器是开关电源的重要的磁元件，其体积和重量变压器，最高功率均不超过1kW，都是采用铁氧在整个能量转换和传输系统中占有很大的比例，体作为磁芯材料。由于电子设备的容量要求不断收稿日期：2013—03—11．增大，需要对大功率电子变压器的优化设计方法基金项目：国家自然科学基金资助项目(60972004)进行研究。32华北电力大学学报2013芷体积小、效率高是对大功率电子变压器优化种方法存在一些缺陷：非支配排序复杂、计算

8、量设计的要求，这是一个多目标优化问题。采用传大，容易陷入局部最优，需要确定共享参数等。之统的变压器设计方法通常要求设计人员根据经验后，如文献[7]中所述，研究人员针对这三点对选择参数，很难达到