变压器优化的设计

下一个循环 显示十个最优 选择方案 人工调整
PK判断
Yes
No
UK判断
Yes
No
温升判断
Yes
No
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五）优化设计的思路
1.以满足性能参数（PO，PK，UK，温升等）约
束条件的目的出发，先在选定的铁心尺寸范围内 从设定的最高磁密、最高电密开始，无解时按步 长逐渐降低磁密和电密进行循环计算。 2.磁密以铁心截面和低压匝数实现。 3. 为满足阻抗UK要求，先估算绕组高度。 4.电密以导线截面实现，在绕组高度和设定的层数 下导线的宽度也就确定。然后以最小的导线厚度 为起点开始运算，每一次循环增加一级导线厚度， 直到有解时跳出这一次循环。高、低压导线均如 此，要求每一种导线的组合都不放过。
1.设计变量 设计变量：优化设计问题有 n 个设计变量 x1,x2 ,…,xn，一.设计变量 用 xi (i = 1,2,…,n)表示，是设计向量 X 的 n 个分量。 设计向量：用 X =[x1, x2 , …,x n]T 表示， 是定义在 n 维欧氏空间中的一个向量。

变压器优化设计
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目 录 一）优化设计的分类 二）优化设计的三大要素 三）变压器优化设计的特点 四）优化设计框图 五）优化设计的思路 六）程序的操作界面 七）在Excel上使用优化设计 八）设计方案存档 九）程序的验证
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一）优化设计的分类 1.按模型性质分：

确定型优化问题：静态优化问题（与时间无关或忽略时间因 素） 动态优化问题（随时间变化，系统响应变化） 不确定型优化问题（随机优化问题） 2.按设计变量性质分 连续变量、 离散变量、 随机变量 3.按约束情况分 按有无约束分： 无约束优化问题 约束优化问题
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5.软件使用VB6.0编写，并捆绑了Excel作为计算单输出， Access数据库作为数据保存，AutoCAD用来自动生成铁心 图，完成铁心片的大量计算，避免计算出错。 6.选择合理的跳出运行出口，节省运行时间。 7.程序应尽量采用模块式装配，以 8.程序的运行要能显示主要的运行状况，便于设计者明白调控 方向，如：铁心尺寸循环范围、电抗高度系数设置范围是否 恰当。运算无解时能指出无解的部位，如：选不到线规、运 行到那一个约束函数时通不过，以便设计者调整输入参数。 很多程序做不到这点，当显示无解时无所适从。 9. 优化设计后应有人工调整功能。
二）变压器优化设计的特点 1.变压器电磁计算优化设计是以用户提出的产品规格和性能指 标为初始数据，并由计算机完成电磁方案优化计算。 2.变压器优化设计是离散的非线性数学规划问题，目前多采用 循环遍数法进行优化设计。 3.目标主要表现为以材料成本为优化目标，或以总重、总损耗、 十年变电成本、外限尺寸等为优化目标，变压器制造企业在 产品设计时多以主要材料的成本为目标函数，即在可靠性和 绝缘结构不变前提下，以性能参数和工艺要求为约束条件遍 历设计中绕组、铁心中的相关变量，把各变量的所有变化范 围进行排列组合，然后用循环嵌套的方法求出目标函数的所 有可行解，再对其可行解进行排序筛选，从而得到最优解
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3.优化计算结果（续） 当计算无解时，程序自动显示计算进程到那个阶段出问题，引导 设计者去调试输入参数，本例中是铁损PO不合格，需降低磁密。
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4.优化计算结果输出 计算结果有下列几项可供选择的输出。计算单归档是存入数据库 中。
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5.人工调整设计
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参考资料：
变压器电磁设计原则的演变

全文完
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按约束性质分： 区域约束（几何约束、边界约束） 性能约束（功能约束、性态约束） 4.按目标函数和约束函数的特性分： 线性规划问题 非线性规划问题 几何规划问题 二次规划问题 5.按目标函数的个数分： 单目标优化问题 双目标优化问题 多目标优化问题
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三）优化设计的三大要素
八）设计方案存档
设计完成后将方案保存在Access数据库，在程序中可
浏览数据库，并可点击后取出数据。
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九）程序的验证
在程序投入使用之前，必须对程序的可靠性和准 确性进行验证。验证的方法是人工对计算结果进 行重新计算审核，且对不同容量多个产品进行反 复验证，才推广使用。
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5.计算单
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6.程序自动绘制的三相油浸变压器布置图
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7.程序自动绘制的三相油浸变压器铁心图
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七）在Excel上使用优化设计 通过Excel的“宏”只需少许修改就可将VB程序移植到 Excel上，如下图：
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2.约束函数 设计约束：设计变量值(设计点)的选择不仅要使目 标函数达到最优值，同时还会受一定的条件限制， 这些制约条件称设计约束。
Hale Waihona Puke Baidu
约束函数：设计约束是设计变量的函数，称为约束函 数。 不等式约束函数： gu(x) ≤ 0 u = 1,2,…,m 等式约束数： hv(x) = 0 v = 1,2,…, p＜n
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多目标、离散的非线性数学规划举例
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四）优化设计框图
输入数据 铁心尺寸循环 磁密循环 电抗高度循环 高压线宽循环 高压线厚循环 低压线厚循环 低压线宽循环
材料成本计算 方案比较排队
保存方案 保存计算单
绘制铁心图 结束
绕组计算
PO判断
Yes No
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六）程序的操作界面
1.输入界面
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2.设置循环变量 循环变量的设置可参看《输 入数据参考》，运行后再作 调整。原则是看最优解是否 在所设定的范围中部，如最 优解在设定铁心的边缘，则 应调整铁心的设置。 此例因高压是圆线，不需改 线宽，故无需优化层数。
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3.优化计算结果 从界面上看到铁心优化的迭厚为46，在40到50的中间，是确当的电 抗高度系数KEE在0.8左右，取0.4到1则范围太大。
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3. 目标函数 目标函数： 优化设计的过程是从可行设计解中，找出一组最 优解的过程。需要一个准则来评价当前设计点 （解）的最优性。 这个准则包含各个设计变量，作为评价函数，一 般称为目标函数。 单目标函数的表达式为： (x) = f(x1, x2 , …,xn )
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