基于佳点集遗传算法的功率电感多目标优化设计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于佳点集遗传算法的功率电感多目标优化设计方法，属于电力电子技术领域。该方法包括：根据实际应用需求确定待优化参数及其搜索空间；确定约束条件及其边界；根据待优化参数确定目标函数表达式；采用佳点集算法实现种群初始化，并在多约束条件下采用多目标优化的遗传算法对目标函数的最优值进行寻优求解，最终得到其对应的待优化参数值。本发明专利技术不仅保证了初始种群分布的均匀性，有助于算法搜索最优解，提高算法性能，而且有效解决了功率电感优化目标单一的问题，反映了多目标之间的利弊权衡关系，有利于功率电感的设计考虑不同的工作场景和设计要求。考虑不同的工作场景和设计要求。考虑不同的工作场景和设计要求。

【技术实现步骤摘要】
基于佳点集遗传算法的功率电感多目标优化设计方法


[0001]本专利技术属于电力电子
，涉及一种基于佳点集遗传算法的功率电感多目标优化设计方法。

技术介绍

[0002]电感元件是电力电子
的核心配套元件之一，它以电力电子装置为载体，起到逆变(直流变成交流)、斩波(直流变成直流)、变频(改变供电频率)、开关和智能控制等作用。但电感元件通常是电力电子设备中体积较大的器件，伴随新型电磁材料的应用，目前针对具体应用设计的功率电感向着小型化、高能量密度化、低成本方向发展。功率电感小型化面临的最大挑战就是如何在电感最大温升约束的条件下，尽量减小电感的体积，同时提高电感效率，降低成本。这些性能之间相互冲突、相互制约，使得功率电感这个具有多目标、不确定性、非线性和多参数性的复杂优化问题在传统的优化方法中难以实现，以经验判断各参数，无法保证其准确性；如何用严谨的数学方法选择合适的参数，处理功率电感的多目标优化问题，使其综合性能达到最优，对器件的可靠运行和能源的可持续发展具有重要意义，因此，针对功率电感的多目标优化设计势在必行。/>
技术实现思路
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于佳点集遗传算法的功率电感多目标优化设计方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1：根据实际应用需求确定待优化参数，并确定各参数的搜索空间；S2：确定约束条件及其边界；S3：定义目标函数：计算功率电感的成本、体积和温升，基于步骤S1中的待优化参数确定各目标函数的表达式；S4：根据待优化参数及其搜索范围，采用佳点集算法实现种群初始化；S5：以功率电感的成本、体积和温升三者同时尽可能低作为优化目标，在多约束条件下利用多目标遗传算法对待优化参数进行寻优求解；S6：经过多次迭代求得Pareto前沿曲面，最终得到目标函数的最优值及其对应的优化参数值。2.根据权利要求1所述的功率电感多目标优化设计方法，其特征在于，步骤S1中，所述待优化参数包括磁芯参数、绕组参数和风道参数；所述磁芯参数包括磁芯材料类型参数和磁芯几何结构参数；所述磁芯材料类型参数包括各类磁芯材料的单价P
cd
和密度ρ
cd
；所述磁芯几何结构参数包括磁芯叠厚l
c
、磁芯片宽w
e
、轭片宽w
i
、气隙个数n及厚度g1、辐向电气间隙c
w
和轴向电气间隙c
d
；所述绕组参数包括导线材料类型参数和导线几何结构参数；所述导线材料类型参数包括各类导线材料的单价P
cr
、密度ρ
cr
和电阻率ρ
lv
；所述导线几何结构参数包括导线线高h、线厚c、线圈匝数N、单匝导线的轴向并联数N
A
和辐向并联数N
R
；所述风道参数包括风道个数及风道尺寸。3.根据权利要求1所述的功率电感多目标优化设计方法，其特征在于，步骤S2中，确定的约束条件包括：(1)几何尺寸约束：包括磁芯几何尺寸约束和绕组几何尺寸约束，为保证功率电感的大小适合于有限的空间，根据功率电感合理取值构成的约束条件表达式为：
①
磁芯几何尺寸约束：窗高：d
s,mn
≤d
s
≤d
s,mx
，其中，d
s
表示磁芯窗高，d
s,mn
、d
s,mx
分别表示磁芯窗高可取的最小值、最大值；窗宽：w
s,mn
≤w
s
≤w
s,mx
，其中，w
s
表示磁芯窗宽，w
s,mn
、w
s,mx
分别表示磁芯窗宽可取的最小值、最大值；磁芯叠厚：l
c,mn
≤l
c
≤l
c,mx
，其中，l
c
表示磁芯叠厚，l
c,mn
、l
c,mx
分别表示磁芯叠厚可取的最小值、最大值；
②
绕组几何尺寸约束：线圈左右间隙：Wzy
mn
≤Wzy≤Wzy
mx
，其中，Wzy表示线圈左右间隙，Wzy
mn
、Wzy
mx
分别表示线圈左右间隙可取的最小值、最大值；线圈前后间隙：Wqh
mn
≤Wqh≤Wqh
mx
，其中，Wqh表示线圈前后间隙，Wqh
mn
、Wqh
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张霞，张鹏，陈惠，焦海波，王晓东，石明全，罗彦江，冶青学，唐良凡，
申请(专利权)人：宁夏银利电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：