一种直线式移相变压器优化设计方法、系统、设备及终端技术方案

本发明专利技术属于变压器技术领域，公开了一种直线式移相变压器优化设计方法、系统、设备及终端，以直线式移相变压的等效电路为基础，提取若干关键设计参数作为优化变量；定义适用于直线式移相变压器模型的优化设计约束条件及目标函数，建立优化设计模型；采用差分进化算法进行参数优化设计，利用等效电路对直线式移相变压器进行优化设计。本发明专利技术提出了一种基于等效电路模型，利用差分进化算法能够信息交互、智能学习的优点对直线式移相变压器进行优化设计。在满足设计需求和条件约束的条件下，本发明专利技术通过算法的寻优能力求得直线式移相变压器的效率、电压调整率、重量等特性在可行域内能够达到单值最优或综合最优，减小直线式移相变压器的铁心损耗。变压器的铁心损耗。变压器的铁心损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种直线式移相变压器优化设计方法、系统、设备及终端


[0001]本专利技术属于变压器
，尤其涉及一种直线式移相变压器优化设计方法、系统、设备及终端。

技术介绍

[0002]直线式移相变压器作为一种新型移相变压器，相比传统的心柱式移相变压器具有可以任意角度移相、扩展性好、易于模块化等优点，直线式移相变压器还具有电气隔离的作用，能够将电源和负载隔离开，适用于舰船中大功率多重逆变和多重整流系统中。当直线式移相变压器用于多重化逆变系统时，其主要功能是把多组逆变器输出的方波电压进行合成，输出正弦度高的三相多阶梯波电压，从而消除低次谐波，在开关频率较低情况下仍能获得较高质量输出电压波形。
[0003]传统直线式移相变压器存在损耗(铁心损耗和绕组铜耗)较大、整体效率较低、电压调整率较大、铁心重量大等性能问题。传统应用于直线式移相变压器的优化方法存在着易收敛于局部最优点，全局最优解难以保证，难以处理模糊因素和离散变量等缺点。
[0004]直线式移相变压器是由铁心和绕组等组成的复杂静止感应电器，完全在性能参数选择的优化问题中需考虑存在着较多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直线式移相变压器优化设计方法，其特征在于，直线式移相变压器优化设计方法包括：以直线式移相变压的等效电路为基础，提取若干关键设计参数作为优化变量；定义适用于直线式移相变压器模型的优化设计约束条件及目标函数，建立优化设计模型；采用差分进化算法进行参数优化设计，利用等效电路对直线式移相变压器进行优化设计。2.如权利要求1所述直线式移相变压器优化设计方法，其特征在于，直线式移相变压器优化设计方法还包括：输入算法参数并初始化参数矩阵；根据目标函数选取全局最优解；判断Fes是否小于Max_Fes，并生成试验向量的矩阵；进行边界处理，生成交叉向量的矩阵；从试验向量和交叉向量中选择更优的向量，最后根据目标函数值选择全局最优解。3.如权利要求1所述直线式移相变压器优化设计方法，其特征在于，直线式移相变压器优化设计方法包括以下步骤：步骤一，优化设计模型的确定：对直线式移相变压器的等效电路模型进行分析，提取等效电路模型中待优化设计的各项参数；步骤二，采用差分进化算法进行优化设计：利用差分进化算法对等效电路模型中的各项参数进行优化，最后得到最优的输出结果。4.如权利要求3所述直线式移相变压器优化设计方法，其特征在于，步骤一中的优化设计模型的确定包括：(1)优化参数选择在直线式移相变压器优化设计中，待优化的设计参数和/或变量共选择5个，参数优化范围在有效的可行域内，可行域为取值范围；按固定的顺序将已选择的设计对象排列成组，每组按顺序排列的设计对象构成向量；根据直线式移相变压器原始设计数据，并结合实验样机参数，优化参数对象的取值范围；(2)优化设计约束条件条件约束是指可行域内参数设计出的直线式移相变压器运行时满足的实际条件；根据参考文献以及直线式移相变压器设计实际定义如下约束条件：B
tooth
≤1.4T；a/τ≥0.7；R
sf
≤0.7；g
‑
d≥0.2mm；其中，B
tooth
指齿磁密幅值大小，a为一次侧铁心叠厚的一半，τ为极距，R
sf
代表槽满率，g为气隙长度，d为二次侧铁心厚度。本发明规定齿磁密幅值不能大于1.4T；铁心叠厚极距比约束了极距的大小，不使极距过宽，也可以削减绕组端部的长度；实际工程中槽满率极限值在0.75左右，一般设置为0.7，方便实际生产制造。另外，由于直线感应直线式移相变压器气隙较小，本发明设置的铁心一次侧表面与二次侧表面气隙最小值为0.2mm。(3)目标函数的确定将槽满率作为直线式移相变压器的优化目标；选择效率、功率因数、直线式移相变压器本体重量以及槽满率多个优化目标构建综合的多目标优化函数引导直线式移相变压器的优化设计进程，构建的综合多目标函数表达式为：
其中，η代表效率，PF是功率因数，R
sf
是槽满率，Weight是齿重；k
i
表示优化目标的权重系数，i＝1,2,3，只取0或1。5.如权利要求4所述直线式移相变压器优化设计方法，其特征在于，步骤(1)中的优化参数对象的取值范围包括：绕组方式包括一次侧整距叠绕组和二次侧长短距绕组；铁心叠厚的最小值为40mm，最大值为100mm；槽宽槽距比的最小值为0.3，最大值为0.7；齿高的最小值为10mm，最大值为50mm；电流密度的最小值为3
×
106A/mm2，最大值为6
×
106A/mm2；气隙长度的最小值为0.02mm，最大值为0.05mm。6.如权利要求3所述直线式移相变压器优化设计方法，其特征在于，步骤二中的采用差分进化算法进行优化设计包括：(1)初始化设置在初始化阶段，差分进化算法在搜索空间内随机生成N
V
个D维向量，其中NV表示矩阵中向量的数量，设置为50，在一次迭代中通过50组不同的解向量进行信息交互和学习；D表示向量中所含变量的个数，指向量中所含设计参数的个数，设置为5；在初始解矩阵中，第i个向量中的第j维变量用下式产生：其中，i代表矩阵中第i...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长朵，赵镜红，熊义勇，严思念，王涵铭，严冬傲，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：