摘要：根据油浸式变压器的电气和结构参数,基于有限元仿真软件建立电路-磁场仿真模型;根据材料磁特性实验测量结果,结合J-A磁滞模型辨识得到的特征参数,获得材料的磁特性模型。建立变压器磁场-结构力场仿真模型,获得变压器周围磁场和应力分布;将计算得到的铁心麦克斯韦力和磁致伸缩力、绕组洛仑兹力作为激励,计算得到考虑材料磁特性的变压器振动位移;提取铁心不同位置的振动位移,获得铁心振动特性分布规律。在此基础上,为降低油浸式变压器的铁心振动,将有限元法与实验设计方法相结合,通过调整变压器绕组参数获得最佳的参数,结果表明优化前后变压器最大振动位移分别为6.12μm和5.71μm,优化方法显著降低了变压器的振动,对油浸式变压器减振降噪具有重要的指导意义。

摘要：金属导体用量和损耗是干式铁心电抗器优化设计过程中需要考虑的关键因素,为有效降低损耗和成本,本文提出基于多物理场仿真和VIKOR决策的干式铁心电抗器多目标优化方法。以干式铁心电抗器为研究对象,建立磁场–流场–温度场模型,将磁场计算获得的铁心和线圈损耗密度作为热源,经过流–热耦合计算得到电抗器温度分布;建立磁场–结构场模型,将基于磁场计算得到的电磁力作为应力项,从而获得铁心及线圈振动位移分布,通过有限元仿真与拉丁超立方试验设计相结合的方法,得到不同结构参数下铁心电抗器温升与振动位移结果。为进一步简化优化流程,采用灵敏度分析方法进行参数降维,建立设计参数与温升、振动之间的代理模型,并采用多目标遗传算法得到满足电抗器性能要求的Pareto前沿解集。考虑到电抗器金属导体用量与损耗之间相互冲突,引入VIKOR综合决策方法,在确定优化目标权重的基础上,计算Pareto解集的利益比率大小,以最小利益比率确定最优设计参数组合,通过仿真验证优化设计方法的正确性。优化后的铁心电抗器与优化前相比,在损耗仅增加4.4%的情况下,铁心和线圈金属导体用量分别减少了3.0%和16.6%,同时在满足设计要求的基础上温升和振动分别降低了7.4%和16.7%。所提方法可以有效提升电抗器性能,为电抗器优化设计提供指导。

摘要：建立准确的材料磁致伸缩模型是分析铁芯电抗器振动特性的关键。为准确建立硅钢片磁致伸缩模型,基于经典Jiles-Atherton(J-A)磁滞模型和二次畴转模型建立了铁芯材料磁致伸缩模型,提出了基于改进粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)与归一化的阻尼最小二乘算法(Levenberg-Marquardt,LM)的混合优化算法,结合实验测量结果,该算法能够准确和快速辨识模型中的5个特征参数。根据软磁材料模型特征参数,构建了考虑磁致伸缩特性的三相干式铁芯电抗器几何模型,分析了铁芯电抗器铁芯振动位移分布。利用中心组合试验设计与有限元仿真相结合的方法,获得了不同气隙结构参数下电抗器的振动位移仿真结果,并建立了能够准确预测铁芯振动位移的正交多项式模型。以电抗器铁芯振动位移最小作为目标函数,在保证电感值基本不变的情况下获得了铁芯最佳气隙长度。优化结果表明,在最佳气隙结构参数下电抗器振动位移减少了10%,电感值变化仅为0.051%,优化方法对于降低铁芯电抗器的振动具有重要的参考意义。

摘要：铁芯电抗器振动的主要原因包括铁芯的麦克斯韦力及硅钢片的磁致伸缩效应。为了准确地建立硅钢片磁致伸缩模型,基于Jiles-Atherton磁滞模型,并根据软磁材料的二次畴转模型理论,建立铁磁材料磁致伸缩模型,采用自适应模拟退火(adaptive simulated annealing,ASA)算法提取模型中的多个参数。在确定磁致伸缩模型有效性的基础上,利用多物理场仿真软件构建考虑磁致伸缩模型的干式铁芯电抗器振动计算模型,分析铁芯电抗器铁芯的振动分布特点,结合拉丁超立方抽样实验方法与Kriging模型建立能够准确预测铁芯振动位移的优化模型,在均衡铁芯电抗器电磁及振动特性的情况下使得铁芯上的金属导体用量最小化,获得电抗器铁芯的最佳结构。并对比分析优化前后电抗器模型的特性,优化数据显示,电抗器铁芯部分的金属导体用量相较于优化前降低9.21%,且此时的电感仅改变了0.31%,同时优化后铁芯振动减少18.18%,满足电抗器电磁及振动要求。