电力电子变压器通过电力电子控制技术提升变压器的运行频率，使得变压器的体积与重量大幅降低。在离岸风电、电力机车等对于功率电感变压器体积重量有较高限制的应用领域，有着广泛的应用前景。由于采用更高的电磁耦合频率，且变压器原副边均与电力电子换流器相连接，使得大功率中频变压器的设计与优化方法与传统工频变压器相比有较大的区别。

更小的体积与更高的频率使得变压器能量密度提升的同时，损耗密度也大幅上升。变压器的损耗主要包括绕组损耗与铁芯损耗。高频下涡流带来的集肤与邻近效应，使得变压器绕组中电流密度分布不均匀，集中于绕组的表面。常采用箔式、利兹线以及空心管绕组，在保证足够绕组横截面积的同时减小绕组厚度，以降低绕组高频损耗。变压器铁芯损耗同样会随着频率的提升而显著增加。常采用超薄硅钢片、铁氧体、非晶以及纳米晶等高频损耗较小的材料制造中高频变压器的铁芯。纳米晶具有较小的高频损耗密度和相对较高的饱和磁密，常被用于大功率中频变压器。且经过电力电子变换，变压器的电压与电流波形常为非正弦，因此在计算绕组与铁芯损耗时，需考虑非正弦波形因素的影响。

变压器作为换流电路中的一部分，其分布参数会影响电力电子器件的换流状态。当采用移相控制方式时，变压器漏感需达到一定值才可满足电力电子器件的软开关条件。当采用谐振控制方式时，变压器漏感需与谐振电容以及频率相匹配，才可使电路达到理想的谐振换流状态。因此在设计阶段，需根据所采用的控制方式考虑变压器漏感的取值。

综上所述，对大功率中频变压器进行优化设计时，需考虑以上有别于传统工频变压器的各类因素。《大功率中频变压器多目标参数优化设计》分析了大功率中频变压器绕组高频损耗、铁芯高频损耗以及漏感参数计算方法。在此基础上，利用自由参数扫描法对其进行了优化设计。按照方案制造了样机，并对样机参数进行了实验测试。

重点内容

1.分析了采用Dowell解析模型计算不同形式的绕组高频损耗的方法;对比了几种基于原始Steinmetz公式的非正弦激励下的铁芯高频损耗计算方法;分析了大功率中频变压器漏感参数计算及其校正方法。

2. 制定了大功率中频变压器设计流程。以面向高速列车轻量化应用的电力电子牵引变压器300 kW功率单元中的一台中频变压器为实例，对设计流程进行详细说明。

3. 利用自由参数扫描法对300 kW大功率中频变压器进行了优化设计。根据综合评价系数，选择了设计方案，并制造了样机，进行了实验测试。