电工技术学报
電工技術學報
전공기술학보
Transactions of China Electrotechnical Society
2015年
20期
71-78
,共8页
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
榦式空心電抗器%多物理場耦閤%模型重構%優化設計%層等電阻電壓
간식공심전항기%다물리장우합%모형중구%우화설계%층등전조전압
Dry-type air-core reactor%coupled multi-physics field%reconstructed model%optimum design%equal of layer resistive voltage
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.
電抗器是電力繫統中最為重要的設備之一,如何便捷地設計併優化該類電抗器已成為工程和學術領域的重要課題.本文將電抗器設計和有限元理論結閤起來,通過給定的設計指標以及製造方提供的線規,採用遍歷搜索法確定電抗器的初設結構參數,以此構建電抗器多物理場耦閤有限元模型,求解其"磁場-電路"耦閤場來穫得電抗器設計優化所需的物理參數,以此代入基于以"層等電阻電壓約束"為主、"層等電流密度約束"為輔的鄰域搜索優化算法,計算得到優化後的結構呎吋,併按此對電抗器有限元模型進行重構,再次求解,形成一箇迭代過程,反複進行該迭代過程,併設定一箇收斂條件,最終得到最優解;以磁場求解的各線圈損耗密度為"橋樑",間接將磁場和"溫度-流體"場耦閤,求解齣電抗器各箇包封的溫升,對所設計優化的結果進行校覈.根據算法"重構"特點,採用Ansys軟件實現一體化優化設計,以兩箇電抗器設計優化為例,優化設計結果與設計指標誤差在10％以內,顯示齣該優化設計算法的實用性.
전항기시전력계통중최위중요적설비지일,여하편첩지설계병우화해류전항기이성위공정화학술영역적중요과제.본문장전항기설계화유한원이론결합기래,통과급정적설계지표이급제조방제공적선규,채용편력수색법학정전항기적초설결구삼수,이차구건전항기다물리장우합유한원모형,구해기"자장-전로"우합장래획득전항기설계우화소수적물리삼수,이차대입기우이"층등전조전압약속"위주、"층등전류밀도약속"위보적린역수색우화산법,계산득도우화후적결구척촌,병안차대전항기유한원모형진행중구,재차구해,형성일개질대과정,반복진행해질대과정,병설정일개수렴조건,최종득도최우해;이자장구해적각선권손모밀도위"교량",간접장자장화"온도-류체"장우합,구해출전항기각개포봉적온승,대소설계우화적결과진행교핵.근거산법"중구"특점,채용Ansys연건실현일체화우화설계,이량개전항기설계우화위례,우화설계결과여설계지표오차재10％이내,현시출해우화설계산법적실용성.
