基于改进MOTO算法的高频变压器优化设计

由于高频变压器通常工作在复杂激励条件下,采用传统AP法设计时往往无法同时平衡兼顾多个目标之间的关系,文中选取了磁芯损耗和绕组损耗计算模型和磁芯面积法公式作为目标函数,以变压器效率为约束条件,以减小损耗提高效率为目标,采用改进仿推特算法进行高频变压器多目标优化设计。通过采用自适应交叉变异概率调整种群多样性、加入Pareto支配关系以提高种群的优越性,优化了Pareto解集的寻优能力,改进了MOTO算法,为求解带约束多目标问题提供支持。引入了熵权法(EWM)对算法优化结果进行决策支持,便于决策者选择最佳折中解,得到一组高频变压器优化设计方案。最后,通过实验验证了该方案的合理性和有效性。     

基于改进黏菌算法的风光电并网双层储能容量优化

为了提高并入大量风光电配电网的供电可靠性和经济性,提出一种配电网双层混合储能容量优化策略。采用自适应小波包分解方法得到风光电目标并网功率以及储能系统容量初次分配;通过考虑配电网网损和储能系统综合成本,分别建立了综合成本模型和配电网储能优化配置模型;给出一种自适应对抗黏菌-粒子群双层优化混合算法（adaptive opposition slime mould algorithm-particle swarm optimization hybrid algorithm ,AOSMA-PSO）,上层优化储能系统成本函数,下层优化配电网网损函数,通过上下层反复迭代得到最优混合储能容量配置方案,并对该方案进行最终储能修正,以达到风电平抑的标准。通过MATLAB并以IEEE33节点算例进行仿真验证,结果表明：所提方法和模型不仅能够有效降低混合储能综合成本,还降低了配电网网络损耗,提高了配电网的供电可靠性;通过对不同算法进行对比,验证了所提算法在收敛速度和寻优方面的优势。     

基于混沌自适应遗传算法的非晶合金干式变压器优化设计北大核心CSCD

针对目前变压器优化设计周期长、效率低与制造成本高等问题,采用了一种改进的遗传算法(IGA,improved genetic algorithm)—混沌自适应遗传算法(CAGA,chaotic adaptive genetic algorithm)对变压器的参数进行优化。该算法结合了混沌遗传算法(CGA,chaos genetic algorithm)与自适应遗传算法(AGA,adaptive genetic algorithm)各自的优点,将混沌序列、自适应遗传算子与精英策略引入传统遗传算法(SGA,simple genetic algorithms)中,有效地解决了SGA中种群多样性不足与易陷入局部最优问题。以SCLBH15-315/10三相非晶合金干式变压器(非晶干变)为优化设计对象,将变压器主材成本作为优化目标函数,分别采用SGA与IGA(CGA、AGA、CAGA)对非晶干变进行优化设计。实例优化数据分析表明,与原始设计方案相比,SGA与IGA能有效降低非晶干变主材成本并改善其损耗性能。在SGA与IGA中,CAGA优化效果最佳,寻优空间大、速度快,且收敛性强;与原始设计方案相比,CAGA能使非晶干变的主材重量下降11.55%,成本节约12.62%。     

开关磁阻电机系统级确定性与鲁棒性优化设计方法的对比分析EI北大核心CSCD

为了获取最优的开关磁阻电机驱动系统性能,该文提出系统级确定性优化与系统级鲁棒性优化设计方法,两种方法都能实现同时优化电机的本体参数与控制参数。在系统级确定性优化中,通过分层优化思想、正交试验设计与近似模型减少计算成本,采用遗传算法对电机系统进行多目标寻优。进一步,考虑到电机在批量生产中不可避免地受到加工误差等不确定因素的影响,应用连续田口法对电机系统进行鲁棒性优化。通过对比分析两种系统级优化方法,获得最优解的性能,可以发现系统级确定性优化可以获取最优的电磁性能,但其鲁棒性差,容易受到加工误差的影响;而系统级鲁棒性优化的可靠性更高,在整体提升电机驱动系统性能的同时,能够有效地降低电机在批量生产过程的失效率。最后,制造一台六相12/10开关磁阻电机,实验结果验证鲁棒性优化设计的准确性和可行性。     

基于社会效益视角的充电站优化规划研究

基于社会效益视角提出一种兼顾电动汽车用户和电网利益的电动汽车充电站优化规划方法。以包含电动汽车车主行驶途中电量损耗成本和配电网网损成本在内的总体社会成本最小为目标函数,考虑充电站服务半径、变压器和线路负载率、节点电压幅值等约束,采用粒子群算法结合Voronoi图求解得到最优的充电站选址方案。选取某市城区某区域为案例,表明本文所提方法相较传统方法可取得更优的社会效益。     

降低变压器传输损耗的措施分析

降低变压器的传输损耗对降低城市配电网的电能传输损耗具有重大的意义.根据变压器的制造技术和合理选择变压器的运行条件,分析了降低变压器传输损耗的可能性、存在的具体降损空间、以及降损的主要技术措施.     

LLC平面变压器绕组损耗与漏感改进有限元计算方法

有限元法常被用于平面变压器绕组损耗、漏感等参数的精准计算。然而,受到计算与存储成本的限制,在设计周期较为紧张的条件下,可精确计算的设计方案数量有限,增加了将局部最优点选为最终设计方案的风险。为缩减有限元法的计算与存储成本,该文针对有限元法资源占用较大的线性方程组构建与求解这一过程进行改进。首先,通过分析平面变压器磁场强度分布规律,依据边缘效应影响强弱,将求解区域划分为强边缘效应区域与弱边缘效应区域;其次,引入更为契合弱边缘效应区域的一维线性单元,从而减少描述求解域场量的节点数与单元数,进而减少线性方程组系数矩阵阶数,达到节约计算与存储资源的目的;再次,通过调节相邻单元节点分布规律,解决由于引入一维线性单元而产生的单元兼容、系数矩阵构建等问题;最后,搭建平面变压器模型,通过对比绕组损耗、漏感的实验值与计算值以及对比该文方法与有限元法计算、存储成本,验证了该文方法的有效性。     

一种基于遗传算法的高频反激变换器的优化设计

在理论分析的基础上,以优化高频变压器的磁芯功率损耗和绕组功率损耗为目标,以单端反激式变压器为例建立了高频变压器的总功率损耗计算模型。在该功率损耗计算模型的基础上结合从系统角度设计DC-DC变换器的方法,采用一种基于遗传算法的高频DC-DC变换器的优化设计方法,得到了设计参数的最优取值。利用优化设计方法设计了高频DC-DC变换器印制板电路,实验验证了优化设计方法的正确性。     

基于改进型代理模型优化算法的磁通切换永磁直线电机优化设计

结合有限元法和现代启发式优化算法的电机全局优化设计计算成本昂贵,开发周期长。基于代理模型的优化(SBO)算法能有效解决此类优化耗时长的问题。SBO算法采用加点准则来平衡局部开发和全局搜索,以达到优化目标全局最优的结果。该文提出一种改进型SBO算法,采用新的加点准则,充分利用计算机并行运算能力,提高收敛速度。改进型SBO算法通过测试函数的验证,并应用于优化一台磁通切换永磁直线电机。加工制造的样机验证了仿真计算和优化算法的正确性。     

基于热固耦合的中频变压器绝缘材料性能参数优化配合方法

为了提升中频变压器的散热和机械性能，该文针对中频变压器绝缘材料的性能参数进行了优化配置。通过建立热固耦合模型，结合有限元法分析了中频变压器额定运行时的温度场以及热冲击试验时的应力场和位移场，以检验绝缘材料的散热和力学性能。采用Box-Benhnken中心组合设计试验和响应面分析法，研究了绝缘材料性能参数对变压器温升、应力和形变的影响。求解响应面模型获得理想的绝缘材料性能参数范围，结合实际确定了优化配合方案：导热系数为0.8 W/(m·K)，热膨胀系数为4.7×10^-5K^-1，杨氏模量为3.5 GPa。通过仿真与试验对优化方案进行验证，各项试验指标均满足要求。上述研究结果可为中频变压器绝缘材料的优化与选择提供依据。     

基于多元线性回归分析的110kV及以上电压等级变压器主材用量计算模型研究

为了更加准确地计算变压器有效材料(硅钢片及铜线)的成本,根据变压器主流供应商提供的历史数据,采用多元线性回归方法,确定影响原材料成本的主要性能参数。以空载损耗及负载损耗为输入量,硅钢片、铜线用量为输出量,建立不同电压等级、不同容量下的变压器原材料成本计算模型。通过对比容量增长定律法,更进一步验证计算方法及模型的适用性,为变压器采购成本管理提供有效的依据。     

基于异构网格数据映射算法的干式变压器多物理场耦合分析

为准确获得干式变压器热点温度及温度场分布情况,提出一种基于异构网格数据映射算法的干式变压器电磁-温度-流体多物理场耦合分析方法。首先建立了干式变压器实际物理模型,采用有限元法对其内部磁场进行分析,得到干式变压器铁心及绕组的磁通密度分布及磁场损耗分布;然后采用异构有限元网格间结构映射和加权插值算法,将磁场损耗映射至温度场-流体场有限元分析中作为热源,计算干式变压器温度场与流体场分布情况,实现了干式变压器电磁场-温度场-流体场的耦合分析;最后,实测结果和对比计算结果验证了所提方法的先进性和有效性。     

基于改进迭代田口法的双余度永磁同步电机优化设计

针对双余度永磁同步电机（DRPMSM）的多目标优化设计问题，该文采用Pearson相关系数分析法，在参数敏感度分析的基础上，提出一种改进迭代田口法的多目标优化设计方法。该方法利用单余度模式下的田口法优化设计结果作为双余度模式下优化因子水平取值的依据，对优化因子的水平取值进行了优化选择。既考虑了各工作模式下的优化设计，又解决了不同水平值之间无法寻优的问题。以800 W双余度永磁同步电机为例，利用有限元仿真，对比分析了优化前后的效率、转矩等关键性能参数，验证了所提优化方法的有效性。最后，制作了实验样机，实验测试结果与优化设计结果有较高的吻合度，证明该文所提出方法可有效解决多余度电机的多目标优化设计问题，拓宽了对于该类电机的优化设计思路。     

超、特高压交流变压器出线绝缘结构的设计和应用

高压出线绝缘结构是超、特高压交流变压器主绝缘结构的重要组成部分,直接影响变压器整体的电气性能、制造成本、生产周期和装配的工艺性等多个方面。因此超、特高压变压器出线绝缘结构的研究和优化设计、国产化制造对于提高变压器的绝缘可靠性、经济性和整体制造水平有着重要的工程应用价值。为此,在介绍大型变压器出线绝缘结构的基础上,采用有限元法进行绝缘出线结构电场分析计算,给出优化设计结果和工程应用实例,长期安全运行及产品试验结果验证了优化设计的可靠性和可信性。针对国内1700、750和500 kV变压器出线装置的研发过程进行了深入的探讨,分析了超、特高压变压器出线装置国产化的可行性及其今后的发展趋势。     

农用变压器的研制

国家有关部门宣布从1998年12月31日起,停止使用S7型变压器,以S9型变压器取而代之。在农网和城网改造中规定使用S9型变压器。虽然S9型变压器较S7型变压器的空载损耗低7.10％,负载损耗低21.37％,但制造成本提高了近20％,可见S9型变压器是以牺牲制造成本来降低损耗的。作为配电变压器,其性能参数如果能以实际的负荷特点来进行设置,将是最科学、合理和节能的。农网的负荷具有负载率低、波动性大、季节性强的特点,其中负载率低的特点最为突出,大多数农用变压器长期处于轻载或空载状态。S9型变压器的性能参数实际上是为城市工业性负荷设计的,在负载率较低的农网中使用S9型变压器是不合适的,达不到其节能效果。因此,应针对农网负载率低的特点,开发出与S9型变压器制造成本相当的,适合农网低负载率场合使用的农用变压器,从而使农网改造投资一定的前提下,运行成本有较大幅度下降。     

配电网关键耗能环节辨识及降损决策方案

配电网损耗影响因素较多,需要找出具有关键影响性的因素,使配电网的节能改造更有针对性。采用经层次分析法变权处理的经典灰色关联法,分析了配电网主要损耗影响因素与线损率之间的关联度,提取出关键耗能环节,并针对关键耗能环节实施降损措施。以降损改造后变压器及线路上损耗引起的直接和间接损耗费用最少作为目标函数,并考虑投资总额,运行可靠性和安全性等约束条件,建立了降损优化决策模型。采用穷举法求解决策模型,列出降损措施的各类组合方案,计算并比较各方案的降损效益,找出最优组合。最后通过算例验证了本文所提方法的有效性及实用性。     

基于有限元算法的变压器绕组涡流效应分析及损耗计算

变压器绕组漏磁场引起的涡流损耗占附加损耗的比重较大,会使变压器产生局部过热,寿命缩短,关系到变压器设计、制造,并影响变压器运行性能。因此准确计算绕组涡流损耗对变压器的优化设计有重要意义,而工程上针对变压器绕组涡流损耗,应用传统经验公式计算,误差较大,且不能准确计算绕组的横向涡流损耗。基于ANSYS有限元法建立了变压器的二维有限元模型,基于电磁场理论分析了变压器的漏磁分布,得到了各次谐波电流背景下绕组的涡流损耗分布及损耗值。从涡流损耗理论计算与有限元仿真计算结果对比表明,有限元法损耗计算更相近实际,更加准确,为变压器温度场热源的计算以及变压器的优化设计提供了可能。     

基于改进GA算法的电力变压器优化设计

针对中小型电力变压器优化设计问题,同时响应国家节能减排的号召,对GA算法进行改进并分别应用到电力变压器优化设计中的有效材料成本单目标和总损耗的单目标中。将改进GA算法优化所得数据和使用原GA算法以及人工设计进行对比分析,结果表明改进GA算法优化效果较好,运行时间较快,能有效减少电力变压器所需的材料成本或损耗。     

优化110kV变压器高压内屏蔽-连续式绕组结构

1前言 随着变压器单机容量的增大和负载损耗的降低,组合导线和换位导线已应用在110kV级变压器高压绕组上.为了保证产品质量和满足工艺要求,高压绕组多采用内屏蔽-连续式结构.笔者主要是通过比较分析内屏蔽-连续式和纠结-连续式的结构特点,指出传统内屏蔽-连续式结构的不合理性,在保证产品性能和运行可靠性的条件下,改善其纵绝缘结构,从而达到产品优化设计,降低制造成本的目的,并以实例说明此优化的可行性.     

干式变压器节省原材料的方法

在干式变压器的各项性能参数指标均符合国家相关标准规定的前提下,对变压器进行结构上的优化设计,缩小铁心和绕组导线的截面积和变压器整体尺寸,运用世界上最先进的绝缘耐热等级达到C级的绝缘材料——NOMEX作为绕组绝缘材料。以保证绕组在高温下仍然能正常使用。经过生产样机并试验后,各项性能参数均符合国家相关标准,铜和硅钢片的使用量明显下降,每台变压器共降低材料成本近18000元。通过此次结构设计．这一设计思路也可以应用于其他干式变压器的结构优化设计中。