基于modeFRONTIER的电流型推挽全桥变换器磁元件优化设计研究

传统设计方法对电流型推挽全桥变换器的电感和变压器的设计过于粗放，一般是分别设计，未能很好地统筹变换器电感与变压器两者的损耗，较难得到最优的设计方案。电流型推挽全桥变换器具有以下优点：(1)可实现电气隔离；(2)低压侧是电流型推挽电路，高压侧是全桥整流电路，结构简单，易于控制；(3)低压侧的电流型推挽电路的开关管可工作在重叠导通模式，不用考虑管子死区控制问题；(4)低压侧的电流纹波小，电路电压转换比大。所以电流型推挽全桥变换器被广泛应用于可调度式光伏并网发电系统、电动车燃料电池供电系统、不间断供电系统（UPS）等。^[1]
电流型推挽全桥变换器中有一个电感和一个变压器这两个磁元件。磁元件损耗是磁元件设计的首要指标，其中包括磁芯损耗和绕组损耗，它与磁元件的工作频率、占空比、匝数、磁芯结构、绕组线规和绕制方式等多项参数息息相关。电流型推挽全桥变换器的电感和变压器两者的损耗不仅仅与本身的参数有关，而且还会相互影响。但是，目前的设计方法一般是先确定变换器的变压器各绕组的匝数，设计好变压器，然后再根据相应的电流纹波等指标设计电感。这种设计方法过于粗放，未能很好地统筹变换器电感与变压器两者的损耗，较难得到最优的设计方案。为此，本文在深入分析变换器工作原理并建立磁元件损耗数学模型的基础上，提出一种基于modeFRONTIER的电流型推挽全桥变换器磁元件优化设计方法。该方法以变换器电感和变压器总损耗最小为设计目标，利用modeFRONTIER平台进行多参数单目标优化。




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