矩形截面导线绕制的干式空心电抗器优化设计方法

根据矩形截面导线绕制的干式空心电抗器结构特点,该文建立以层等电阻电压,包封等温升和包封等高为约束条件的电抗器优化模型,针对该模型提出等式约束规划问题降维算法,将有等式约束优化问题转换成降维的无等式约束优化问题,使得优化设计变量由原来的2m+n+2个减少到5个。此外,综合分析电抗器原材料成本最小化和运行成本最小化这两个相互冲突的目标函数,提出干式空心电抗器多目标Pareto最优算法。结果表明,优化设计的矩形截面导线绕制电抗器具有结构紧凑、无环流、损耗小及散热效率高等优点。     

电抗器设计优化算法

通过1种基于设计变量重构的优化算法,从而将干式空心电抗器优化设计的变量减少到5个.首先对干式空心电抗器层等电阻电压、包封等温升和包封等高无法同时满足的原因进行了分析,并且提出了相应的解决方法.进一步,将约束法应用到干式空心电抗器的优化设计中,实现了此类电抗器的多目标优化设计.     

工艺偏差对干式空心电抗器局部温升的影响分析研究

由于干式空心并联电抗器支路数非常多,工艺偏差会造成干式空心电抗器局部温升差异。局部温升过高会导致干式空心并联电抗器局部绝缘过早老化,降低干式空心电抗器的运行年限。因此文中针对BKDK-20000/35型干式并联空心电抗器进行模型建立,通过有限元数值计算分析,得到了不同整体半径、包封间距和匝数偏差情况下温升的变化进行研究,结果表明对于不同的工艺偏差类型,整体半径偏差引起各包封温升产生较小的变化,包封间距偏差引起各包封温升产生较大变化,匝数偏差引起各包封温升产生明显变化。为进一步控制干式空心并联电抗器生产过程工艺偏差量提供依据。     

干式空心并联电抗器电磁–流体–温度场耦合计算与分析

为提高干式空心电抗器温度场计算精度,基于多场耦合有限元理论,考虑包封撑条和防雨帽的影响,建立了外电路约束下的干式空心并联电抗器电磁–流体–温度多场耦合数值计算模型。通过电磁场计算得到包封的损耗,并将其作为三维流体–温度场的热源计算电抗器的温度场和流场分布。由于导体电导率与温度相关,在电磁–流体–温度场中迭代计算了包封损耗。将考虑包封撑条和防雨帽的温升计算值和未考虑包封撑条和防雨帽的温升计算值分别与红外测温对比分析,结果表明:考虑包封和防雨帽的模型计算更加精确,温升最大误差3%,而未考虑包封和防雨帽影响的误差高达9%。通过分析电抗器包封轴向及顶部径向温度分布规律,为干式空心并联电抗器的设计、运维和温升在线监测提供理论依据。     

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

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。     

干式铁心电抗器电磁-热-结构多物理场耦合仿真及协同优化研究

干式铁心电抗器长期处于电磁、热及应力等物理场中,其温升和振动问题日益严重。为了解决上述问题,提高金属导体材料的利用率,该文提出了干式铁心电抗器多物理场耦合仿真与协同优化相结合的设计方法。首先分析铁心电抗器温升及振动机理,指出影响铁心电抗器温升及振动的主要因素。然后,搭建干式铁心电抗器系统级协同优化模型。温升方面采用包封线圈-气道单元散热效率优化方法,在振动方面采用Kriging近似模型优化方法,通过灵敏性分析将设计变量划分为敏感和不敏感2个层次。最后,采用多岛遗传算法获得最佳的设计,仿真结果验证了优化设计方法的正确性。优化结果表明,该文提出的干式铁心电抗器多物理场协同优化设计方法,在满足电感、温升和振动等参数的前提条件下,绕组和铁心的用量分别减少了17.1%和6.7%,显著提高了金属导体利用率。     

基于多物理场耦合的高压电抗器温度场仿真与分析

为研究干式空心电抗器整体及包封内部各层绕组温度分布特性,根据电磁热流多物理场耦合方法,建立了干式空心电抗器电磁-流体-温度三维温升计算模型。首先,基于场-路耦合的电磁学理论,采用有限元法求取电抗器各层电流,计算各层绕组损耗。然后,基于流体-温度耦合的传热理论,以各层绕组损耗为热源,采用有限体积法求解电抗器温度分布。最后,采用稳态热学分析法验证了结果的准确性。研究结果表明:电抗器温度分布呈现上区域大于下区域、中间包封大于两侧包封的变化趋势,各层绕组温升热点位于电抗器轴向高度约85%到90%。研究结果为电抗器结构优化、温度的在线监测提供了理论依据。     

干式空心电抗器温度场计算与试验分析

基于电磁学和传热学理论,建立干式空心电抗器三维温升计算模型,首次考虑了星形支架损耗对包封热点温度的影响。应用损耗分离方式计算包封和星形支架的热源,采用有限容积法直接求解电抗器流体场与温度场,获得电抗器温度场分布特性,分析并总结包封轴向及径向温度分布规律。计算结果表明:星形支架损耗为包封损耗的3.7%,对包封热点温度的影响约为3 K。最后,通过电抗器温升试验验证了温度场计算的准确性,为干式空心电抗器温升计算以及温升监测提供了理论基础和参考依据。     

基于温度场的干式空心电抗器匝间绝缘破损机理研究

文中为了研究干式空心电抗器产生匝间绝缘破损的内在机理,构建了基于温度场的BKK—20000/63型电抗器三维仿真模型,并依据模型材料特性参数进行了仿真;得到了不同环境下温度场分布图,不同运行电压下各包封平均和最大温升特性曲线,以及不同温度场下各包封热应力分布特性;最后通过实物模型拉伸强度验证了仿真的有效性.通过仿真分析...     

干式空芯限流电抗器的优化设计问题

干式空芯电抗器是一种多包封并联式的结构,如何设计出合理的包封个数,包封尺寸,包封内导线导数,以及如何选取导线线径便成了一个问题。本文利用优化设计得到的干式空芯限流电抗器结构合理,耗材少。同时,给出了一些具体问题的解决方法。     

长电缆耐压试验中电抗器串并联组合的优选方法

为解决长电缆耐压试验中电抗器组合方案的问题,提出了一种长电缆耐压试验设备参数优选方法。改进串联谐振并联补偿接线方式,考虑了设备约束条件,建立以电抗器组合数量最少的目标函数,得到满足设备约束条件下的品质因数区间,继而从中选择出电抗器最少的组合方式作为最优的试验接线方案,同时得到该方案对应的谐振频率,电抗器电流,变压器高压侧电流,变压器输出电压等优选参数。以两条不同长度的某220 kV电缆耐压试验为案例,通过优选方法得到最佳电抗器组合方案,不仅提高了方案选择效率而且实现了兼具试验成本和品质因数的最佳试验效果,为长电缆耐压试验提供了一种新的设备参数优选方法。     

IGBT串联均压方法综述

绝缘栅双极性晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)在高电压场合应用时需串联使用满足电压需求。由于器件内部的性能差异和外围电路参数不一致等,引起IGBT模块之间电压不均衡问题,威胁其运行安全。综述了国内外IGBT串联均压方法的发展及其研究现状。根据均压方法机理的不同,将IGBT串联均压方法分为被动均压方法和主动均压方法两种,进一步将主动均压方法归纳为无源控制方法和有源控制方法两类。根据各类方法的基本电路拓扑分析了均压原理,梳理了不同方法在电路拓扑、参数选择和控制策略等方面的优化和最新进展。通过均压效果、附加损耗和可靠性等多方面对不同均压方法进行对比,被动均压方法拓扑简单不需外加控制电路更适合在低频应用场合,在高频应用场合中,准有源栅极控制法以单驱动与无源器件相结合的方式,具有良好的发展前景。最后对IGBT串联均压方法进行了展望。     

电网规划综合评判决策系统的设计与应用

提出了一种求解电力系统负荷经济分配问题的改进粒子群优化算法.该算法考虑了机组的爬坡约束、出力限制区约束、非光滑费用函数曲线等非线性特性,用保留可行解的方法处理负荷平衡约束条件,用自适应罚函数法处理爬坡和出力限制区约束条件,加快了算法的收敛速度,对不活动粒子的处理使算法避免了"早熟"现象.仿真计算表明,改进粒子群优化算法是一种求解负荷经济分配问题的有效方法.     

Group search optimization for economic fuel scheduling

The economical use of fuel available for the generation of power has become a major concern of electric utilities. This paper presents an approach for economic fuel scheduling problem by using group search optimization. This is a minimization technique that includes the standard load constraints as well as the fuel constraints. The generation schedule is compared to that which would result if fuel constraints were ignored. The comparison shows that fuel consumed can be adequately controlled by adjusting the power output of various generating units so that the power system operates within its fuel limitations and within contractual constraints. It has been found that small additional amount of fuel may be required to serve the same power demand but the additional cost of this fuel may well compensate for the penalty that might otherwise be imposed for not maintaining the fuel contract. Numerical results for two test systems have been presented and the test results obtained from group search optimization are compared with those obtained from particle swarm optimization and evolutionary programming.     

基于混合整数二阶锥规划的主动配电网最优潮流研究

最优潮流是一个非线性优化问题,其具有复杂繁琐、维数高、约束多以及变量多的特性。将其应用于主动配电网也是当下研究热点。文章建立了使主动配电网有功损耗最小的最优潮流模型;考虑配电网可控单元和开关状态,采用改进后的辐射状约束与潮流约束进行变换,合理松弛后变为二阶锥约束,建立混合整数二阶锥规划模型。采用Yalmip工具包进行建模,调用Gurobi商用算法包对其进行求解计算;通过算例对采用粒子群算法与采用混合整数二阶锥规划方法的计算结果进行对比分析,结果证明混合整数二阶锥方法更适用于主动配电网,验证了该方法的高效性和稳定性。     

A GA optimization for lithium–ion battery equalization based on SOC estimation by NN and FLC

An intelligent control proposal for battery equalization is presented by genetic algorithm optimization integrated with fuzzy logic control–neural network algorithm. First, an effective two-stage DC/DC converter architecture is developed, which pave the way for the hardware module. Then, an equivalent circuit model in weighted combination with ampere-hour counting method is adopted by fuzzy logic control scheme to obtain static SOC estimation. Then the dynamic battery SOC is precisely estimated on basis of static SOC by means of neural network. The most important is the genetic algorithm optimization for battery equalization to improve the energy efficiency and time efficiency of the equalization system. Finally, certification of simulation is demonstrated to validate the proposed novel equalization scheme.     

一种均衡电路及均衡方法研究

可重构均衡电路能较好地兼顾元器件使用数目,均衡转换效率,满足电池组内任意单体电池进行均衡的需求,但对电池组进行均衡时负载电压会有波动。在保留可重构均衡电路优点的前提下,较好地解决上述问题,提出带有附加电源的可重构均衡电路。在均衡过程中,通过让附加电源代替被均衡的单体电池,为负载供电,达到稳定负载电压的目的。在此基础上,文中还提出一种均衡方法,不同于将电池荷电状态(State of Charge,SOC)均衡至目标值的传统方法,通过留有一定的裕量,减少因电池容量差异,导致存在不必要均衡现象的发生次数,间接地提高均衡速度。采用此均衡电路及均衡方法对串联的8节具有不同初始SOC的18650电池进行了均衡实验,其中1节电池为附加电源。实验结果表明,所提出的均衡电路配合所提出的均衡方法,可以较好地对电池组进行均衡。     

Adaptive Array of Phase-Locked Fiber Collimators: Analysis and Experimental Demonstration

We discuss development and integration of a coherent fiber array system composed of densely packed fiber collimators with built-in capabilities for adaptive wavefront phase piston and tilt control at each fiber collimator. In this system, multi-channel fiber-integrated phase shifters are used for phase locking of seven fiber collimators and the precompensation of laboratory-generated turbulence-induced phase aberrations. Controllable x and y displacements of the fiber tips in the fiber collimator array provide additional adaptive compensation of the tip and tilt phase aberration components. An additional control system is utilized for equalization of the intensity of each of the fiber collimator beams. All three control systems are based on the stochastic parallel gradient descent optimization technique. The paper presents the first experimental results of adaptive dynamic phase distortion compensation with an adaptive phase-locked fiber collimator array system.     

基于乘子罚函数法和解耦法的含TCSC电力系统网损优化

为提高系统运行的可靠性和经济性,在传统的潮流计算基础上加入可控串联补偿器（Thyristor Controlled SeriesCapacitor,TCSC）,可实现对电力系统的网损优化.在不改变原网络节点导纳矩阵对称性的条件下,根据TCSC的基本结构和性质,将TCSC对网络的影响等效为节点附加注入功率,建立了针对可控串联补偿器的网损优化数学模型,并将其作为等式约束条件加入到网损优化模型中,将含TCSC支路功率及TCSC参数约束引入到不等式约束条件中.通过算例验证,用乘子罚函数法和解耦法的计算结果正确,同时也表明了利用可控串联补偿器可以实现网损优化,有利于系统的经济运行.     

基于堆排序算法的MMC均压优化

针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)子模块数量多,传统全排序运算量大的问题,提出了基于堆排序算法的MMC均压优化的新策略。通过对堆排序进行理论分析,推算出其时间复杂度数学公式,当子模块数量级数越大,推排序相对传统全排序的比较次数可降低60%以上,优化了排序运算速率;此外,为简化控制系统的复杂度,结合改进载波调制策略,采用共享调制波对子模块电容电压进行调制,改善了电压均衡的效果。通过Matlab/Simulink搭建模块化多电平换流器模型进行仿真分析,验证了基于堆排序算法并结合改进的载波调制的均压优化策略的有效性;在维持电压均衡效果的同时,相比传统全排序算法,堆排序算法有效解决了计算量大的问题。