随着我国“碳达峰、碳中和”双碳目标的确定,电力电子装置在电力系统发-输-配-用装备中得到了快速的应用,成为了提升新型电力系统输配电能力的关键接口装置。电力电子装置的变流能力离不开大功率高频电抗器的辅助,作为装置中换流器与交流系统之间功率传输的纽带,大功率高频电抗器起到承担功率传输、滤波和抑制交流侧电流波动的作用。因而,大功率高频电抗器的可靠性决定着电力电子装置及新型电力系统的安全可靠运行。但是,高电压、大电流、强功率、高开关频率和高功率密度的发展趋势,导致高频电抗器运行工况比传统的电力电抗器恶劣得多,产生严重的热可靠性问题。同时,电抗器的变流能力受其温升热点影响,局部过热将导致磁芯或绕组失效。因此,本文将结合多物理场耦合对大功率高频电抗器的温升及其热点计算进行研究,同时提出电抗器的优化设计方法。本文的主要研究内容归纳如下:1.介绍了大功率高频电抗器的多物理场理论分析。研究了电抗器在大功率电力电子装置中相比传统工况下的磁性元件所受到的额外应力,并计算了其相应的磁芯损耗、绕组损耗。2.针对电磁场与温度场时间步长不匹配的问题,通过频域与时域联合建模方式解决时间步所带来的矛盾。基于Comsol多物理场仿真软件进行该方法计算,并通过实验验证其可靠性。3.搭建了所研究电抗器的三维频率热网络模型,根据电抗器结构对其模型进行节点划分,计算相应的热阻;依据理论计算的损耗分配热源,获得一种快速便捷的电抗器稳态温升计算方法,并进行了实验验证。4.基于功率密度与温升最优的原则,通过NGSA-Ⅱ算法,建立相应的目标函数,通过多目标寻优以获得电抗器的最优磁芯结构选取、磁芯材料选取、绕组结构设计方案,并在优化设计方案的基础上搭建了基于电抗器的三维多物理场耦合的优化设计仿真平台。