基于有限元模型重构的多物理场耦合空心电抗器优化设计

发布时间：2017-09-28 23:35

  本文关键词：基于有限元模型重构的多物理场耦合空心电抗器优化设计

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【摘要】：电抗器是电力系统中最为重要的设备之一,如何便捷地设计并优化该类电抗器已成为工程和学术领域的重要课题。本文将电抗器设计和有限元理论结合起来,通过给定的设计指标以及制造方提供的线规,采用遍历搜索法确定电抗器的初设结构参数,以此构建电抗器多物理场耦合有限元模型,求解其"磁场-电路"耦合场来获得电抗器设计优化所需的物理参数,以此代入基于以"层等电阻电压约束"为主、"层等电流密度约束"为辅的邻域搜索优化算法,计算得到优化后的结构尺寸,并按此对电抗器有限元模型进行重构,再次求解,形成一个迭代过程,反复进行该迭代过程,并设定一个收敛条件,最终得到最优解;以磁场求解的各线圈损耗密度为"桥梁",间接将磁场和"温度-流体"场耦合,求解出电抗器各个包封的温升,对所设计优化的结果进行校核。根据算法"重构"特点,采用Ansys软件实现一体化优化设计,以两个电抗器设计优化为例,优化设计结果与设计指标误差在10%以内,显示出该优化设计算法的实用性。
【作者单位】： 南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室;
【关键词】： 干式空心电抗器 多物理场耦合 模型重构 优化设计 层等电阻电压
【基金】：国家自然科学基金(51177071) 江苏省高校优秀科技创新团队项目资助
【分类号】：TM47
【正文快照】： 0引言干式空心电抗器自从20世纪80年代提出至今,以其结构简单牢固、维护方便、电感线性度好、噪声小、损耗低以及防火性能好等优点而广泛地应用于户外小电感(0.08~700m H)场合[1,2]。如何高效便捷地优化设计该类电抗器成为近年来研究的重要课题。干式空心电抗器优化设计方法可

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘志刚,欧阳森,耿英三,王建华;遗传算法在空心电抗器优化设计中的应用研究[J];电工电能新技术;2003年03期

2 刘志刚,耿英三,王建华,陈德桂,武安波;基于流场-温度场耦合计算的新型空心电抗器设计与分析[J];电工技术学报;2003年06期

3 赵彦珍;康博;马西奎;;基于附加约束条件平衡原则的干式空心电抗器优化模型[J];电工技术学报;2010年11期

4 曹云东,夏天伟,高慧萍,尹世安;干式空心电抗器优化设计中等式约束处理的研究[J];电工技术学报;1999年04期

5 刘志刚,王建华,耿英三,王维平;干式空心电抗器设计软件开发与应用[J];电机与控制学报;2003年02期

6 夏天伟,闫英敏;干式空芯限流电抗器的优化设计问题[J];电机与控制学报;1998年01期

7 刘全峰;党红阁;梁艺超;苗海涛;;电抗器设计优化算法[J];电力电容器与无功补偿;2011年05期

8 刘志刚,耿英三,王建华,武安波,王维平;干式空心电抗器的优化设计[J];高电压技术;2003年02期

9 李霞;刘燕;肖勋;;关于干式空心电抗器试验的几个问题[J];变压器;2013年02期

10 刘志刚,王建华,耿英三,武安波,史仓会;基于耦合方法的干式空心阻尼电抗器温度场计算[J];西安交通大学学报;2003年06期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨静;王维俊;涂亚庆;左永刚;;基于ANSYS的军用移动电源空载电压仿真研究[J];兵工学报;2009年07期

2 闫辉;肖昌汉;殷克全;郑永良;;递推算法在船舶磁场远场向近场换算中的应用[J];兵工学报;2010年09期

3 唐达獒;史慧生;;空心电抗器电感的多变量拟合及其优化[J];大功率变流技术;2009年01期

4 王福康;毛一之;王晓东;;干式变压器的二维漏磁场仿真研究[J];变压器;2007年11期

5 祝丽花;杨庆新;闫荣格;陈海燕;;电力变压器铁心磁致伸缩力的数值计算[J];变压器;2012年06期

6 樊长在;杨庆新;闫荣格;杨文荣;刘福贵;;超磁致伸缩力传感器的模型研究[J];传感器与微系统;2007年03期

7 刘志刚,欧阳森,耿英三,王建华;遗传算法在空心电抗器优化设计中的应用研究[J];电工电能新技术;2003年03期

8 谭立新;刘觉民;陈明照;刘彦哲;宋小明;;一种基于遗传算法优化模拟原动系统PI参数的新方法[J];电工电能新技术;2008年04期

9 刘守豹;阮江军;张亚东;苏毅;;增强型轨道炮电感梯度及其影响因素[J];电工电能新技术;2009年02期

10 刘守豹;阮江军;黄道春;张亚东;张改杰;;封装对轨道炮电感梯度的影响[J];电工电能新技术;2009年04期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 刘青松;王瑞明;王斌;蒋静坪;;基于思维进化算法的滑模控制感应电机伺服驱动系统研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

2 宁毅;王雪帆;李建久;;基于改进遗传算法的屏蔽纵向梯度线圈设计[A];湖北省电工技术学会2004年学术年会论文集[C];2004年

3 刘守豹;阮江军;张亚东;马健涛;;增强型轨道炮电感梯度的有限元计算[A];湖北省电工技术学会、武汉电工技术学会2008年学术年会暨理事会换届大会论文集[C];2008年

4 张煜东;吴乐南;;一种改进的分布式模拟退火遗传算法用于图像插值[A];第三届和谐人机环境联合学术会议（HHME2007）论文集[C];2007年

5 牛艳艳;刘志刚;耿英三;;基于ANSYS二次开发的干式空心电抗器优化设计软件[A];中国电工技术学会低压电器专业委员会第十二届学术年会论文集[C];2005年

6 颜楠楠;傅正财;;试验变压器布置中电场干扰的数值模拟研究[A];2010电工测试技术学术交流会论文集[C];2010年

7 张贺;姜飞;崔学梅;;冲床、压力机用不良品检测设备的研究与开发[A];战略性新兴产业与科技支撑——2012年山东省科协学术年会论文集[C];2012年

8 兴连国;周惠兴;曹荣敏;侯书林;;基于遗传算法的弧形音圈电机优化设计[A];2011年中国智能自动化学术会议论文集（第一分册）[C];2011年

9 吴红雨;白保东;董宇;翟毅;;基于Ansoft新型电力变压器三维漏磁场分布研究[A];第十二届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）[C];2015年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘少刚;基于单一平面电容传感器的木材含水率检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

2 杨通;高速大推力直线感应电机的电磁理论与设计研究[D];华中科技大学;2010年

3 邢军强;高速永磁电机转子损耗及通风散热研究[D];沈阳工业大学;2011年

4 李剑;PSTN话带数据分离与调制识别[D];解放军信息工程大学;2009年

5 刘泽远;无轴承开关磁阻电机的电磁基础研究[D];南京航空航天大学;2010年

6 吕殿利;特高压电场的数值计算与全局优化[D];河北工业大学;2011年

7 庞玲玲;行波感应加热问题的研究及粒子群算法的改进[D];河北工业大学;2011年

8 张闯;金属板裂纹的电磁声发射信号检测与处理技术研究[D];河北工业大学;2011年

9 李洁;开关磁阻电机的性能分析及其优化设计方法研究[D];河北工业大学;2011年

10 杜永;面向变压器工程的铁磁材料电磁性能的模拟研究[D];河北工业大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李朋;电磁操动机构电磁缓冲技术的实验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

2 段晓琳;基于改进量子进化核聚类算法的图像分割[D];太原理工大学;2011年

3 华争祥;高压断路器三维电场数值仿真[D];沈阳工业大学;2011年

4 贾海媛;热声系统新型混合磁路直线发电机优化设计[D];沈阳工业大学;2011年

5 王晓丽;基于遗传模拟退火算法的无线传感器网络定位算法的研究[D];武汉理工大学;2011年

6 潘东海;DSBC树脂浇注式变压器电场和磁场计算[D];华北电力大学（北京）;2011年

7 刘婷;永磁发电机优化仿真设计的研究[D];西南大学;2011年

8 李海良;基于EBE策略的铝电解槽磁场有限元并行计算研究[D];中南大学;2011年

9 陈晓鹏;基于卡尔曼滤波器的永磁同步电机直接转矩控制研究[D];华南理工大学;2011年

10 郑超迪;基于自适应永磁同步电机直接转矩控制系统的研究[D];华南理工大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 叶占钢,杨文广;干式空心电抗器的节能方法[J];变压器;2004年01期

2 朱东柏，马春秋;等电阻电压法在空心干式电抗器设计中的应用[J];变压器;1994年07期

3 夏天伟，，闫英敏，曹云东;干式空心电抗器电感的计算[J];变压器;1997年02期

4 吴声治,吴迪顺,鄢庶;干式空心电抗器设计和计算方法的探讨[J];变压器;1997年03期

5 路宝民,朱东柏;户外干式空心电抗器设计的若干问题[J];变压器;1997年12期

6 叶占刚;干式空心电抗器的温升对其质量的影响[J];变压器;1998年03期

7 闫秀恪,谢德馨;一种混合优化方法在变压器双螺旋式线圈换位优化设计中的应用[J];电工电能新技术;2000年03期

8 郑莉平,孙强,刘小河,于平义;干式空心电抗器设计和计算方法[J];电工技术学报;2003年04期

9 曹云东,夏天伟,高慧萍,尹世安;干式空心电抗器优化设计中等式约束处理的研究[J];电工技术学报;1999年04期

10 陈崇源,金玮;多层并联空心电抗器的优化设计[J];电工技术杂志;2001年03期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈崇源,金玮;多层并联空心电抗器的优化设计[J];电工技术杂志;2001年03期

2 马淑青;大电流干式空心电抗器的运行分析[J];青海电力;2001年03期

3 郑莉平,陈静谨;干式空心电抗器磁通量和电感的计算[J];高电压技术;2002年10期

4 郑莉平,孙强,刘小河,于平义;干式空心电抗器设计和计算方法[J];电工技术学报;2003年04期

5 刘志刚,耿英三,王建华,武安波,王维平;干式空心电抗器的优化设计[J];高电压技术;2003年02期

6 刘志刚,王建华,耿英三,史仓会;干式空心电抗器磁场和电感的计算分析[J];高压电器;2003年03期

7 刘志刚,欧阳森,耿英三,王建华;遗传算法在空心电抗器优化设计中的应用研究[J];电工电能新技术;2003年03期

8 郜勇琴;干式空心电抗器铁围栏对经济运行的影响[J];电力学报;2004年01期

9 牛艳艳,刘志刚,耿英三,王建华;空心电抗器在瞬变中的电动力计算[J];电气开关;2004年05期

10 杨泽明,顾秀东,苏巍;框架型干式空心电抗器在滤波电路中的应用[J];四川电力技术;2005年S1期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 刘志刚;刘勇;蒋元华;;干式空心电抗器的研究进展及设计软件开发[A];电力电容器、无功补偿技术论文集[C];2006年

2 张建军;覃朝云;;干式空心电抗器全绝缘的研究与应用[A];2010输变电年会论文集[C];2010年

3 牛艳艳;刘志刚;耿英三;;基于ANSYS二次开发的干式空心电抗器优化设计软件[A];中国电工技术学会低压电器专业委员会第十二届学术年会论文集[C];2005年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 袁召;筒式多包封空心电抗器的热、磁优化研究[D];华中科技大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 汪耀辉;三相空心电抗器的计算方法和设计[D];西安理工大学;2008年

2 代忠滨;干式空心电抗器损耗及温度场研究[D];沈阳工业大学;2012年

3 赵延山;空心电抗器电场及电动力问题分析[D];山东大学;2012年

4 青晔;大型空心电抗器电磁与损耗计算[D];哈尔滨理工大学;2012年

5 季娟;空心电抗器工频磁场计算及改善磁场分布的研究[D];重庆大学;2009年

6 赵琳娜;空心电抗器内表面检测仪传动和控制系统设计研究[D];长春理工大学;2009年

7 于健;空心电抗器电场及其瞬态问题研究[D];沈阳工业大学;2010年

8 于海;干式空心电抗器的优化设计[D];西安理工大学;2009年

9 李万艳;框架式结构空心电抗器磁场的有限元分析及其优化设计[D];天津大学;2006年

10 邓秋;高耦合度分裂干式空心电抗器温度场计算研究[D];华中科技大学;2011年

本文编号：938769