一种超导储能磁体结构的优化系统、方法、设备及介质技术方案

本申请公开了一种超导储能磁体结构的优化系统、方法、设备及介质，主要涉及超导储能磁体结构技术领域，用以解决现有的超导储能磁体结构优化设计对硬件要求较高以及不具备普适性的问题。包括：参数获取模块，用于通过预设界面获取短样超导线材的临界电流特性系数M0和N0、最大磁场与电流之间的比例系数K0、超导线的直径为w、真空的磁导率μ0、磁体的内半径、最大磁场系数，获得第一关系式；根据参数和第一关系式，获得第二关系式；根据参数和第二关系式，获得第三关系式；参数衡量模块，用于获取在磁体储能量大于预设高能态值时对应的最小体积值，确定最小体积值对应的磁体结构参数为优化后的磁体结构参数。数为优化后的磁体结构参数。数为优化后的磁体结构参数。

【技术实现步骤摘要】
一种超导储能磁体结构的优化系统、方法、设备及介质


[0001]本申请涉及超导储能磁体
，尤其涉及一种超导储能磁体结构的优化系统、方法、设备及介质。

技术介绍

[0002]超导磁储能系统(SMES)因其功率密度高、响应速度快、储能效率高、使用寿命长、维护简单等优点，能够提高风电等可再生能源的暂态稳定性，是实现大规模电力远距离输送的潜在解决方案之一，在电力系统中有着很大的应用潜力。由于SMES制造成本的昂贵，其商业化进展缓慢，因此如何降低其制造成本一直被广大研究人员所关注。
[0003]现阶段对超导磁体的优化方法有很多，一方面可以通过推导磁体磁场大小、储能量或电感与成本之间的关系，从而来得到最优时磁体的结构参数；另一方面，还可以利用优化算法对磁体进行优化，例如，采用Matlab与Comsol联合仿真取得良好的效果；针对标准遗传算法局部寻优能力不足以及算法早熟等问题，提出自适应对偶种群遗传算法，从而更快更稳定的得到最优解。
[0004]但是，采用优化算法对磁体进行优化设计所存在的弊端在于：对于外部条件如计算机的硬件要求较高，依赖性较大；优化过程中迭代次数较多，且计算了很多的无用点，浪费时间；通过改变磁体结构来实现优化时没有系统的理论推导，不具备普适性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供一种超导储能磁体结构的优化系统、方法、设备及介质，以解决上述技术问题。
[0006]第一方面，本申请提供了一种超导储能磁体结构的优化系统，系统包括：参数获取模块，用于通过预设界面获取短样超导线材的临界电流特性系数M0和N0、最大磁场与电流之间的比例系数K0、超导线的直径为w、真空的磁导率μ0、磁体的内半径、最大磁场系数，将M0、N0和K0导入预设超导磁体的临界电流和最大磁场的表达式，获得第一关系式；将M0、N0、K0、w、μ0导入预设磁体的临界电流与磁体结构参数关系式，获得第二关系式；将M0、K0、w、μ0、和第二关系式导入预设磁体储能量与磁体结构参数的关系表达式，获得第三关系式；参数衡量模块，用于根据第三关系式、预设体积和磁体结构参数的关系表达式和通过解析图示法，获取在磁体储能量大于预设高能态值时对应的最小体积值，确定最小体积值对应的磁体结构参数为优化后的磁体结构参数。
[0007]进一步地，参数获取模块包括第一关系式获取单元，用于通过预设超导磁体的临界电流和最大磁场的表达式：，获得第一关系式；其中，为临界电流，
为最大磁场。
[0008]进一步地，参数获取模块包括第二关系式获取单元，用于根据预设磁体的临界电流与磁体结构参数关系式：，获得第二关系式；其中，和为磁体结构参数，，，，，。
[0009]进一步地，参数获取模块包括第三关系式获取单元，用于根据预设磁体储能量与磁体结构参数的关系表达式：，获得第三关系式。
[0010]进一步地，参数衡量模块包括体积公式单元，用于存储并调用预设体积和磁体结构参数的关系表达式：。
[0011]第二方面，本申请提供了一种超导储能磁体结构的优化方法，方法包括：通过预设界面获取短样超导线材的临界电流特性系数M0和N0、最大磁场与电流之间的比例系数K0、超导线的直径为w、真空的磁导率μ0、磁体的内半径、最大磁场系数，将M0、N0和K0导入预设超导磁体的临界电流和最大磁场的表达式，获得第一关系式；将M0、N0、K0、w、μ0导入预设磁体的临界电流与磁体结构参数关系式，获得第二关系式；将M0、K0、w、μ0、和第二关系式导入预设磁体储能量与磁体结构参数的关系表达式，获得第三关系式；根据第三关系式、预设体积和磁体结构参数的关系表达式和通过解析图示法，获取在磁体储能量大于预设高能态值时对应的最小体积值，确定最小体积值对应的磁体结构参数为优化后的磁体结构参数。
[0012]进一步地，通过预设超导磁体的临界电流和最大磁场的表达式：，获得第一关系式；其中，为临界电流，为最大磁场。
[0013]进一步地，根据预设磁体的临界电流与磁体结构参数关系式：，获得第二关系式；其中，和为磁体结构参数，，，，，。
[0014]第三方面，本申请提供了一种超导储能磁体结构的优化设备，设备包括：处理器；
以及存储器，其上存储有可执行代码，当可执行代码被执行时，使得处理器执行如上述任一项的一种超导储能磁体结构的优化方法。
[0015]第四方面，本申请提供了一种非易失性计算机存储介质，其上存储有计算机指令，计算机指令在被执行时实现如上述任一项的一种超导储能磁体结构的优化方法。
[0016]本领域技术人员能够理解的是，本专利技术至少具有如下有益效果：本文提出了一种超导储能磁体结构的优化系统、方法、设备及介质，利用此方案得出在不同储能量下最小体积与结构参数之间的对应关系，实现了自动获得最优结构参数。
附图说明
[0017]下面参照附图来描述本公开的部分实施例，附图中：图1是本申请实施例提供的一种超导储能磁体结构的优化系统内部结构示意图。
[0018]图2是本申请实施例提供的一种超导储能磁体结构的优化方法流程图。
[0019]图3为本申请实施例提供的一种超导储能磁体结构的优化设备内部结构示意图。
具体实施方式
[0020]本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本公开的优选实施例，并不表示本公开仅能通过该优选实施例实现，该优选实施例仅仅是用于解释本公开的技术原理，并非用于限制本公开的保护范围。基于本公开提供的优选实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例，仍应落入到本公开的保护范围之内。
[0021]还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0022]下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。
[0023]图1为本申请实施例提供的一种超导储能磁体结构的优化系统。如图1所示，本申请实施例提供的系统，主要包括：通过预设界面获取公式计算参数，具体地，通过参数获取模块110，中的预设界面获取短样超导线材的临界电流特性系数M0和N0、最大磁场与电流之间的比例系数K0、超导线的直径为w、真空的磁导率μ0、磁体的内半径、最大磁场系数，将M0、N0和K0导入预设超导磁体的临界电流和最大磁场的表达式，获得第一关系式；将M0、N0、K0、w、μ0导入预设磁体的临界电流与磁体结构参数关系式，获得第二关系式；将M0、K0、w、μ0、和第二关系式导入预设磁体储能量与磁体结构参数的关系表达式，获得第三关系式；作为示例一地，获取第一关系式的方法可以具体为：通过参数获取模块110中的第一关系式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导储能磁体结构的优化系统，其特征在于，所述系统包括：参数获取模块，用于通过预设界面获取短样超导线材的临界电流特性系数M0和N0、最大磁场与电流之间的比例系数K0、超导线的直径为w、真空的磁导率μ0、磁体的内半径、最大磁场系数，将M0、N0和K0导入预设超导磁体的临界电流和最大磁场的表达式，获得第一关系式；将M0、N0、K0、w、μ0导入预设磁体的临界电流与磁体结构参数关系式，获得第二关系式；将M0、K0、w、μ0、和第二关系式导入预设磁体储能量与磁体结构参数的关系表达式，获得第三关系式；参数衡量模块，用于根据第三关系式、预设体积和磁体结构参数的关系表达式和通过解析图示法，获取在磁体储能量大于预设高能态值时对应的最小体积值，确定最小体积值对应的磁体结构参数为优化后的磁体结构参数。2.根据权利要求1所述的超导储能磁体结构的优化系统，其特征在于，参数获取模块包括第一关系式获取单元，用于通过预设超导磁体的临界电流和最大磁场的表达式：，获得第一关系式；其中，为临界电流，为最大磁场。3.根据权利要求1所述的超导储能磁体结构的优化系统，其特征在于，参数获取模块包括第二关系式获取单元，用于根据预设磁体的临界电流与磁体结构参数关系式：，获得第二关系式；其中，和为磁体结构参数，和的关系为：，其中，C1和C3为预设多项式的系数，，，，，。4.根据权利要求3所述的超导储能磁体结构的优化系统，其特征在于，参数获取模块包括第三关系式获取单元，用于根据预设磁体储能量与磁体结构参数的关系表达式：，获得第三关系式。5.根据权利要求1所述的超导储能磁体结构的优化系统，其特征在于，参数衡量模块包括体积公式单元，用于存储并调用预设体积和磁体结构参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：玄永伟，张泽卉，赵全富，刘灵慧，黄娇，尚靖博，亓晓卉，董子郁，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：