考虑对电源转换器和电容器寿命影响的LC滤波器优化设计

摘要 本文提出了一种LC滤波器设计方法，考虑到对转换器整体的优化：滤波器、半导体开关和直流母线。优化是在考虑系统损耗、体积和电容器寿命的情况下进行的，讨论了在滤波器参数设计（L和C值）的决策中的优缺点。设计中考虑了组件技术和结构挑战。手稿引导滤波器的设计过程分为两个步骤：首先，提供执行可能滤波器设计的参数扫描的方法，依据转换器规格和其他限制；其次，描述如何进行硬件设计，并指出所使用的模型和方法。对转换器系统每个部分进行个性化分析，并利用提出的方法提供和分析三个设计示例，分别选择不同目标的滤波器参数：最小体积、最大电容器寿命或最大效率。结果表明，使用Kool M材料可以获得最低的滤波器体积和损耗。还表明，直流母线设计在体积和寿命之间存在权衡，更多电容器可以增加这两个属性。通过使用提出的方法设计系统，可以在一个不同于滤波器和逆变器各自最小体积的工作点上实现最小体积，而其寿命仅比最大寿命点低1.78%。