[发明专利]一种高压电抗器的优化设计方法

说明书

本发明提供了一种高压电抗器的优化设计方法，包括如下步骤：采集数据样本，并建立样本数据库；根据电抗器的物理特性数据以及敏感性分析结果，确定电感计算模型显示表达式中的待辨识项和变量；根据待辨识项和变量，对样本数据库中的部分数据进行迭代计算，得到具有最佳适应度的不同变量组合，根据辨识的具体参数，构建高精度电感计算模型；将样本数据库中的部分数据，导入高精度电感计算模型进行验证，最后对高压电抗器进行优化设计。本发明有益效果：通过应用高精度电感计算模型，避免了反复调用笨重的数值模拟软件，大大提高了电抗器优化设计过程中的计算效率。

技术领域

本发明属于高精度计算领域，尤其是涉及一种高压电抗器的优化设计方法。

背景技术

超高压电抗器单层螺线管线圈结构复杂，为满足高电压、超高电压环境下的绝缘和电感需求，线圈间不仅采用了绝缘材料，还在轴向和纵向设置了一定的空隙。这导致磁力线不能完全穿过中心区域，从而产生误差。为提高电感计算精度，常用的电抗器电感计算经验公式中包含多个结构项。然而，在实际工况下，超高压电抗器的优化设计过程中，传统方法所采用的复杂物理原理推导的电感计算公式误差较大，易引发优化误导问题。

当前，电抗器设计正朝着紧凑、低成本的方向发展，优化过程中需要多次计算电感。为了提高计算精度，通常需要反复调用繁琐的数值模拟软件，导致优化效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种高压电抗器的优化设计方法，以解决复杂拓扑结构的超高压电抗器在实际工况下的优化设计，其面临的电感计算误差较大、优化效率低的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高压电抗器的优化设计方法，包括如下步骤：

S1：采集数据样本，并建立样本数据库；

S2：根据电抗器的物理特性数据以及敏感性分析结果，确定电感计算模型显示表达式中的待辨识项和变量；

S3：根据待辨识项和变量，对样本数据库中的部分数据进行迭代计算，得到具有最佳适应度的待辨识项的具体参数；

S4：基于待辨识项的具体参数，构建高精度电感计算模型；

S5：将样本数据库中的部分数据，导入高精度电感计算模型验证精度；

S6：将所需数据输入高精度电感计算模型，得到高压电抗器的相应数据，完成高压电抗器的优化设计。

进一步的，步骤S1中采集数据样本的过程如下：

S101：建立参数空间，并确定每个变量参数的取值范围；

S102：将每个变量参数的取值范围等分为抽样数量的区间；

S103：将每个参数，随机放置于一个划分区间，并在相应的划分区间内生成一个随机样本点；

S104：将每个参数所在划分区间内的样本点进行随机重排，得到数据样本采集结果。

进一步的，步骤S1中建立样本数据库的过程如下：

根据步骤S104中得到的数据样本采集结果，使用数值模拟软件，建立超高压电抗器的几何模型，在几何模型内添加磁场仿真模块，为几何模型施加边界条件，对几何模型设定求解域内的相对磁导率、电导率，对几何模型进行网格剖分，对几何模型进行参数化扫描，并根据扫描结果进行磁场模拟计算，得到电感参数的计算结果，进而建立样本数据库。

进一步的，步骤S2得到待辨识项的过程如下：

S201：根据超高压电抗器的几何结构，获取所有影响电感计算精度的变量，得到电抗器的物理特性数据；