【摘 要】
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高频变压器（HFT）作为电力电子变换器等功率变换领域的核心部件，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。然而高频条件下显著的涡流效应和复杂紧凑的结构使得变压器损耗难以准确计算、绝缘设计裕量不足，且高频变压器的多个优化目标之间相互制约、难以平衡，为电磁设计带来严峻挑战。因此本文提出基于高频效应和结构效应分析的电磁场建模方法，构建了高频变压器多目标协同优化的设计方案。首先通过拟合高频非
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（52077053，52377008）；
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高频变压器（HFT）作为电力电子变换器等功率变换领域的核心部件，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。然而高频条件下显著的涡流效应和复杂紧凑的结构使得变压器损耗难以准确计算、绝缘设计裕量不足，且高频变压器的多个优化目标之间相互制约、难以平衡，为电磁设计带来严峻挑战。因此本文提出基于高频效应和结构效应分析的电磁场建模方法，构建了高频变压器多目标协同优化的设计方案。首先通过拟合高频非正弦激励波形下IGSE的复杂积分函数，建立了低成本与高效率兼备的磁心损耗计算模型。其次，根据面积等效原理和复杂函数线性化推导了考虑绕组结构效应和涡流效应的近似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，采用考虑长短期介电强度的新型多重绝缘结构，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指导制作了一台高频变压器样机。
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