Este artículo describe un método para mejorar la eficiencia de los convertidores DC/DC aislados de alta potencia mediante la selección adecuada del ciclo de trabajo del interruptor del inversor. Revisa viejas sugerencias y recomendaciones para elegir el valor máximo del ciclo de trabajo basándose en los límites físicos impuestos por nuevos dispositivos de estado sólido. La eficiencia mejorada resultante del convertidor se describe considerando las pérdidas en etapas separadas de conversión de energía.
El origen de las variables de diseño son los valores que deben determinarse en el diseño del transformador, por ejemplo, las dimensiones, forma y materiales del núcleo, y el tamaño y disposición del bobinado. En la optimización del diseño, estos valores deben cuantificarse y, a veces, transformarse en variables que estén directamente relacionadas con los objetivos de optimización y las restricciones.
Comúnmente, para la optimización del volumen, peso y costo, las dimensiones del núcleo y el número de vueltas se eligen como variables de diseño, ya que es evidente que el objetivo puede expresarse fácilmente por estas variables. Sea cual sea la variable seleccionada, el requisito básico es que puedan involucrar toda la información de diseño del transformador, lo que significa que después de decidir las variables con el cálculo de optimización, con las variables seleccionadas, se puede completar el diseño del transformador.
En este artículo, se discuten las mejoras en la eficiencia del convertidor DC/DC aislado de alta tensión mediante la selección mejorada del rango de variación del ciclo de trabajo del interruptor del inversor. Se propone un nuevo enfoque extendido para la selección del ciclo de trabajo del inversor. Para verificar las propuestas, se estimó y comparó la eficiencia del inversor y del transformador de aislamiento para tres diferentes rangos de variación del ciclo de trabajo.
Se encontró que el nuevo método proporciona un aumento en la eficiencia del convertidor DC/DC aislado de medio puente de alta tensión. En el caso de la fuente de alimentación auxiliar de material rodante investigada con una potencia nominal de 50 kW, incluso una mejora moderada en la eficiencia del 1% se traducirá en una disipación de calor 0.5 kW…1 kW menor, lo que resulta en un menor esfuerzo de enfriamiento y, por lo tanto, una mayor densidad de potencia del convertidor diseñado.
Para mejorar el manejo de restricciones de EGO, se prueban dos ideas. Primero, se introduce un modelo analítico dentro de EGO para mejorar la precisión del modelo sustituto global. Luego, se aplica un esquema de reducción progresiva permitida de sobrepaso de restricciones. Se puede observar que los dos algoritmos enfrentan algunas dificultades para encontrar soluciones no dominadas con valores de masa menores. Además, con aproximadamente el mismo número de evaluaciones del modelo fino, el frente de Pareto de EGO está cerca del obtenido con OSM.
La reposición de las dos técnicas frente al nuevo escenario biojetivo y las mejoras declaradas será desarrollada. Mientras que OSM utiliza una técnica de transformación (restricción épsilon) y modelos de interpolación de los correctores para tener en cuenta los dos objetivos, el carácter MO (Multiobjetivo) del problema se tiene en cuenta naturalmente por la expresión del criterio de relleno MO de EGO, lo que conduce a menos evaluaciones del modelo fino.