電能路由器在未來能源互聯(lián)網(wǎng)、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,具有多級聯(lián)、多端口、多流向和多形態(tài)的特征,這些特征給傳統(tǒng)人工設(shè)計帶來諸多難題。電力電子設(shè)計自動化有望克服設(shè)計目標(biāo)權(quán)衡困難、裕量設(shè)計浪費(fèi)成本、硬件迭代耗時耗力、設(shè)計自動化程度低等挑戰(zhàn)。在寬禁帶器件蓬勃發(fā)展、計算機(jī)性能快速迭代、變換器應(yīng)用場景延伸細(xì)化的三重推進(jìn)下,電力電子設(shè)計自動化有望實現(xiàn)設(shè)計集成化、精細(xì)化和快速化。電能路由器設(shè)計問題可以抽象為多學(xué)科優(yōu)化問題,該問題數(shù)學(xué)性質(zhì)差、問題規(guī)模大,傳統(tǒng)優(yōu)化算法難以勝任,而遺傳算法在解決此類優(yōu)化問題上性能優(yōu)異。該文在系統(tǒng)總結(jié)當(dāng)前主流的電力電子系統(tǒng)的設(shè)計流程和設(shè)計軟件架構(gòu)的基礎(chǔ)上,分析了遺傳算法解決電力電子設(shè)計自動化問題的適用性,總結(jié)了電能路由器設(shè)計自動化潛在的問題和挑戰(zhàn),并給出相應(yīng)的建議。 

【文章來源】：電工技術(shù)學(xué)報. 2020,35(18)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：16 頁

【部分圖文】：

傳統(tǒng)人工設(shè)計流程

承襲多學(xué)科優(yōu)化的研究范式和框架搭建，電力電子變換器設(shè)計得以實現(xiàn)認(rèn)識上的提升，研究者提出了應(yīng)用于電力電子設(shè)計自動化的設(shè)計流程架構(gòu)[23]，進(jìn)一步擴(kuò)展歸納如圖2所示。圖中對電力電子變換器的分析，是尋找“設(shè)計空間”到“性能空間”的正映射[24]；而優(yōu)化設(shè)計，則是尋找上述映射的逆映射[25]。對于多輸入多輸出的電力電子系統(tǒng)，設(shè)計優(yōu)化問題的本質(zhì)就是多目標(biāo)優(yōu)化問題[26]，目標(biāo)函數(shù)為“性能空間”的指標(biāo)，決策變量為“設(shè)計空間”的參數(shù)，約束為“運(yùn)行空間”。

然而，上述軟件的優(yōu)化算法往往內(nèi)置并進(jìn)行封裝，只將正向問題的建模和求解開放給用戶，尋優(yōu)解算的復(fù)雜度和數(shù)值穩(wěn)定性不清晰。事實上，優(yōu)化算法的特性設(shè)計與正向問題的特性具有統(tǒng)一性，正映射更多側(cè)重物理特性的分析，而逆映射則更多側(cè)重數(shù)學(xué)特性的描述。好的優(yōu)化算法應(yīng)當(dāng)與正向問題緊密配合，以期達(dá)到更好效果。對優(yōu)化算法的選擇和改進(jìn)正是本文的出發(fā)點和落腳點。在這之前，回顧電力電子變換器尤其是電能路由器的優(yōu)化設(shè)計的特點為：(1）涉及多物理場耦合問題，正向映射復(fù)雜，求解正向映射過程耗時。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3419435