功率变换器优化设计及其可视化算法

变换器的效率、功率密度和纹波等指标与无源滤波器、电子变压器的线圈结构和磁芯性质有密切关系，变换器的动、静态特性和并联模块不均流度等指标受到变压器模型的参数辨识和控制系统设计效果的重要影响。在这些选型、测算和寻优过程中，其模型常既没有解析解，也难觅得稳定且有工程价值的全局最优数值解。本项目探索用多维空间轨迹来表述诸状态变量，揭示各状态变量间的关系，改进功率变换器控制系统设计方法；探索实现N维数据可视化的新方法：将自变量N ≥ 3的函数在N+1维空间上可视化，进而用N维坐标来表示决策变量、空间色场表示其目标函数，并按所需目标值的空间域所对应的各维坐标来判断诸数值解的分布，按所需目标值域的空间内接球的直径大小来评估诸数值解的鲁棒性；探索用诸约束条件下多个色场的交域表示多目标函数的交集来进行寻优，在数学证明、仿真和实验的基础上揭示多维数据场可视化的优化设计规律，凝炼出其程式化的寻优算法。

创新型国家必须走优化设计之路。但是在优化设计的选型、测算和寻优过程中，其模型常既没有解析解，也难觅得稳定且有工程价值的全局最优数值解，已成为功率变换器优化设计的障碍,国家公派访问学者日本博士有义务在欠发达地区的非重点大学跟进国际先进水平,有责任在个别问题的学术点上稍有突破。.在国家自然科学基金委员会领导和参评专家的大力支持下,得益于地区科学基金特殊的政策照顾,＂功率变换器优化设计及其可视化算法＂(No.60967003)项目得以获批执行，该项目通过艰苦探索已解决了申请书中所提出的如下问题：（一）用３维空间轨迹来表述诸状态变量，可同时揭示出３个状态变量间的关系，并展现出ＰＷＭ开关过程对三个状态变量的细微影响，将现行的２维的状态平面可视化扩展到３维的状态空间可视化；（二）提出在透明切片上集色点为线，集色线为面，集色面为域的基础上，将第４维的自变量映射到时间ｔ上，以空间色彩可再现变化的形式，适应了人类视觉习惯，实现了５维完全数据场可视化，可以直观地判断Ｎ≤５维海量数据和晦涩公式的全局分布和变化趋势，将申请者提出并实现的完全４维可视化提高到完全５维可视化：（三）将４个自变量的函数在５维空间上可视化，进而用４维坐标来表示决策变量、空间色场表示其目标函数，并按所需目标值的空间域所对应的各维坐标来判断诸数值解的分布，按所需目标值域的空间内接球的直径大小来评估诸数值解的鲁棒性，凝炼出其程式化的寻优算法。.在该本项目的申请和执行期间，除毕业了研究生10名外，其成果形式还有：.在科学出版社出版了学术专著１部：《逆变器理论及其优化设计的可视化算法》(ISBN 978-7-03-036133-2).申请了发明专利１项：《具有永磁偏磁和旁路磁芯的电感元件》(201210253435.8)；.在EI核心源期刊上发表论文6篇，其中《中国电机工程学报》3篇、《电工技术学报》2篇、《电力自动化设备》1篇，国外英文论文1篇。.该项目经费使用按原申请书和进展报告执行，结余1.73万元拟作后续论文的版面费等支出。