【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高频变压器设计领域，具体涉及一种基于深度强化学习的三相高频变压器多目标优化设计方法。
技术介绍
1、电力电子变压器具有体积小，重量轻，无绝缘油等优点，因而得到了广泛关注，电力电子变压器由高频大功率变压器和电力电子变流器组成。
2、工作频率的提高可以提升高频大功率变压器的功率密度。但同时也会导致损耗的增加，导致效率降低。并且体积的小型化使导热面积减小，导致散热困难，同时三相高频大功率变压器通常覆盖绝缘材料以满足高压环境，使散热性能进一步下降，此外，三相高频大功率变压器的寄生参数也会对电力电子变压器的工作特性产生偏差。因此，三相高频大功率变压器的设计需要综合考虑功率密度、效率、散热能力和寄生参数等多个优化设计目标，并且往往存在冲突，不能同时达优，所以三相高频大功率变压器的设计是一个多目标优化问题。
3、传统的变压器设计方法，如ap法和几何参数法，通常根据经验计算ap 值等参数，并据此对商用磁芯进行选择，这样的设计方法通常无法选择使功率密度和效率达到最优，并且无法对绝缘需求进行针对性设计，存在一定缺陷。
4、三相llc谐振变换器具有软开关特性好，控制简单，效率高等优点在电力电子变换器中得到了广泛的应用。因此亟需一种快速且准确的适用于三相llc谐振变换器的三相高频大功率变压器优化设计方法。
5、目前，高频大功率变压器优化设计方法已经成为研究热点问题。主要研究目标在于高频大功率变压器模型的低计算量与高精确性，优化方法的高效率与高精度，追求设计高频大功率变压器的低成本、高功率密度
6、但是存在以下不足：(1)自由参数扫描法在自变量较多，变量范围较宽的情况下，计算量巨大，不利于工程应用。(2)扁铜带和叠压设计的磁芯成本高，不适合多圈数绕组，工艺难度大。
7、中国专利技术专利申请说明书cn 113283073 a于2021年8月20日公开的《一种三相高频大功率变压器的多目标优化设计方法》针对适用于三相llc谐振变换器提出了一种三相高频大功率变压器的优化设计，该方法将功率密度、效率、单位面积损耗、漏电感作为目标函数，构建多目标优化数学模型代入nsga-ii多目标遗传算法进行多目标寻优。此方案能控制漏电感的参数，提高高频大功率三相变压器的功率密度和效率。
8、但是存在以下不足，(1)由于采用nsga-ii算法，当系统状态发生改变时，需要重新进行复杂、耗时的寻优求解过程，耗费计算资源，不能快速给出状态变化后的动作值，寻优过程存在局限性，应用范围有限。(2)漏感计算有复杂的计算公式，十分耗时；不同的应用场景，计算公式也有差别，选用的公式复杂度也不一样，会产生一定的误差，计算结果不够准确,不利于精准控制漏电感参数。
技术实现思路
1、针对现有不足，本专利技术提出一种基于深度强化学习的三相高频变压器多目标优化设计方法，基于ddpg算法进行多目标寻优。利用人工神经网络替代复杂的漏感计算公式，可以快速准确地得到漏感参数，结合ddpg算法进行多目标寻优，节省计算资源，提高变压器的功率密度、效率和可靠性，并使寄生参数快速准确获得，进而精准控制寄生参数，为后续的工程设计提供支持。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种基于深度强化学习的三相高频大功率变压器多目标优化设计方法，所述三相高频大功率变压器应用于三相llc谐振变换器，包括三个相同的单相变压器、一个上磁轭、一个下磁轭和绝缘结构；所述绝缘结构包括主绝缘结构和次绝缘结构；
4、将三相高频大功率变压器中任一个单相变压器记为相变压器，代表相，，所述相变压器从内向外由一个横截面为矩形的磁芯柱、一个初级绕组和一个次级绕组组成，初级绕组、次级绕组的形状均与磁芯柱相同，且三者保持同心，在磁芯柱和初级绕组之间填充了次绝缘结构，在初级绕组和次级绕组之间填充了主绝缘结构，将磁芯柱的高度记为窗口高度、磁芯柱的横截面的宽度记为磁芯横截面宽度、磁芯柱的横截面的长度记为磁芯横截面长度；
5、所述上磁轭和下磁轭的形状为相同的长方体，该长方体的高度与磁芯横截面宽度相等、宽度与磁芯横截面长度相等；三个相同的单相变压器按照等距依次并排设置在上磁轭和下磁轭之间，且在三个单相变压器与上磁轭之间、下磁轭之间均保留一定的空间，将等距记为窗口长度；在三个磁芯柱与上磁轭相对的空间中铺设了相同厚度的非导磁材料，该非导磁材料形成一个气隙层；三个变压器的三个次级绕组与上磁轭之间、与下磁轭之间的空间内均填充有次绝缘结构。
6、初级绕组和次级绕组采用圆形多股绞线绕制。
7、所述磁芯柱、上磁轭、下磁轭均采用初始磁导率大于2500 的铁氧体材料制成，并令所述圆形多股绞线的单匝线径小于三相高频大功率变压器中的工作频率，电磁信号的趋肤深度，趋肤深度表达式为：
8、,
9、式中，为圆形多股绞线中导电材料的电阻率；为三相高频变压器的工作频率；为圆形多股绞线中导电材料的磁导率。
10、所述多目标优化设计方法包括以下步骤：
11、步骤1，设计要求和参数选择；
12、记三相高频大功率变压器为系统，梳理三相高频大功率变压器设计要求，包括额定功率、初级绕组两端电压、工作频率、流经初级绕组的电流、流经次级绕组的电流、初级绕组的匝数、匝比和输出电压级；
13、根据设计要求选择三相高频大功率变压器的以下参数：磁芯牌号及其第一损耗参数，第二损耗参数，第三损耗参数；圆形多股绞线的单匝线径及其有效面积系数；主绝缘结构的厚度和次绝缘结构的厚度等；
14、步骤2，用神经网络建立漏电感优化模型，用解析公式建立功率密度优化模型、损耗优化模型；
15、步骤2.1，采用反向传播神经网络建立漏电感优化模型；
16、步骤2.1.1、确定神经网络1-ann1模型的输入变量和输出变量；
17、所述神经网络1-ann1模型的输入变量为5个。5个变量分别为：以窗口高度、磁芯横截面宽度、磁芯横截面长度、初级绕组线径以及次级绕组线径，所述神经网络的输出变量1个，为变压器漏电感记为；
18、步骤2.1.2、利用仿真软件获取构建神经网络的样本数据集；
19、构建神经网络模型所需的样本数据包括组输入数据及对应的组仿真输出值，分别为神经网络输入数据：变压器窗口高度、磁芯横截面宽度、磁芯横截面长度、初级绕组本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于深度强化学习的三相高频变压器多目标优化设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三相高频大功率变压器应用于三相LLC谐振变换器，包括三个相同的单相变压器、一个上磁轭、一个下磁轭和绝缘结构；所述绝缘结构包括主绝缘结构和次绝缘结构；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2的具体实现方法为；
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3的具体实现方法为；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤4的具体实现方法为；
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤5的具体实现方法为；
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤6的具体实现方法为；
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步，步骤4的具体步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于深度强化学习的三相高频变压器多目标优化设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三相高频大功率变压器应用于三相llc谐振变换器，包括三个相同的单相变压器、一个上磁轭、一个下磁轭和绝缘结构；所述绝缘结构包括主绝缘结构和次绝缘结构；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2的具体实现方法为；
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