为了解决工业整流系统中功率损耗高、谐波污染严重的问题，中南大学自动化学院的刘乾易、杨伊等人展开了研究。他们注意到，变压器损耗在系统总损耗中占比高达40%，而磁心损耗由工作频率、磁通密度和材料特性决定，绕组损耗则与导线材料和工作电流有关。目前业界的主要研究方向有改进材料工艺、优化物理结构和治理电磁环境，但这些方法各有局限。针对感应滤波变压器缺乏零阻抗匹配设计的现状，研究团队提出了一种考虑阻抗匹配的分层优化设计方法。 该方法通过梳理绕组排布和系统接入方式，建立了负载谐波影响的电流传递模型，找到了实现谐波抑制的阻抗匹配条件。接着依据设计规范确定了约束条件和优化参数，运用Sobol灵敏度算法对参数进行分层处理，搭建起分层架构。在仿真验证中，分层优化后的总损耗降低了11.3%，谐波畸变率也从8.84%降至4.29%。 这种方法有效解决了高维度优化难题，利用Sobol算法降低优化维度，并通过改进差分进化算法跳出局部收敛陷阱。研究者还建立了谐波滤除率与阻抗匹配的数学模型，找到了近似零等值漏阻抗范围。该成果于2025年第6期发表在《电工技术学报》上，论文题为“一种低损耗的感应滤波变压器结构参数分层设计方法”。这项研究得到了国家自然科学基金、湖南省重点领域研发计划和江苏省能源动力高端装备工程研究中心开放课题基金的支持。 作为一种工业整流变压器节能新方法，分层优化不仅让损耗下降11.3%，还使谐波抑制更高效。在大功率、大电流、低电压的运行条件下，直流输出电流可达千安级别。通过对感应滤波变压器进行分层优化设计，能够为工业领域的节能降耗和电磁环境治理提供技术支撑。