[發(fā)明專利]一種批量智能電磁開關(guān)混聯(lián)擴(kuò)容優(yōu)化配置方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110831427.6
• 申請(qǐng)日: 2021-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN113536639B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許志紅;唐昭暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 陳鼎桂;蔡學(xué)俊

1.一種批量智能電磁開關(guān)混聯(lián)擴(kuò)容優(yōu)化配置方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1:將智能單極電磁開關(guān)的斷口等效為動(dòng)態(tài)電阻和動(dòng)態(tài)電容的并聯(lián)電路，構(gòu)建批量電磁開關(guān)混聯(lián)等效電路；

步驟S2:綜合多物理場(chǎng)仿真技術(shù)獲得等效電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)值；

步驟S3:基于綜合多物理場(chǎng)仿真技術(shù)獲得等效電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)值，引入響應(yīng)面方法優(yōu)化批量電磁開關(guān)混聯(lián)配置，實(shí)現(xiàn)混聯(lián)電磁開關(guān)的最優(yōu)化配置；

所述步驟S2具體為：

步驟S21:構(gòu)建智能電磁開關(guān)機(jī)械動(dòng)態(tài)特性的多物理場(chǎng)耦合模型，并求解電路模型中等效線圈的電感值；

步驟S22:構(gòu)建智能電磁開關(guān)觸頭間電場(chǎng)分布模型，并通過電磁場(chǎng)有限元理論計(jì)算智能單極電磁開關(guān)觸頭間的電場(chǎng)；

步驟S23:基于磁流體動(dòng)力學(xué)模型建立電磁開關(guān)滅弧室中燃弧過程的電弧模型，并求解流體場(chǎng)和電磁場(chǎng)；

步驟S24:采用中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，獲取電磁開關(guān)觸頭混聯(lián)擴(kuò)容能力影響因素；

步驟S25:根據(jù)步驟S24的試驗(yàn)方案，循環(huán)步驟S21-S23計(jì)算電磁開關(guān)動(dòng)態(tài)特性以及各觸頭間隙的電場(chǎng)、電弧能量參數(shù)，直到完成所有實(shí)驗(yàn)方案；

所述步驟S3具體為：

步驟S31:將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題,并采用灰色關(guān)聯(lián)法建立電磁開關(guān)的多維灰色關(guān)聯(lián)度模型；

步驟S32:構(gòu)造灰色關(guān)聯(lián)度的響應(yīng)面預(yù)測(cè)模型，應(yīng)用最小二乘法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，擬合響應(yīng)面方程；

步驟S33:對(duì)擬合獲得的響應(yīng)面預(yù)測(cè)模型進(jìn)行擬合精度檢驗(yàn)，以擬合復(fù)相關(guān)系數(shù)、調(diào)整后的擬合復(fù)相關(guān)系數(shù)和模型預(yù)測(cè)殘差為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證步驟S32獲得的響應(yīng)面預(yù)測(cè)模型的擬合精度和可信度；

步驟S34:采用遺傳算法對(duì)步驟S33中的每一個(gè)變量空間的響應(yīng)面預(yù)測(cè)模型進(jìn)行尋優(yōu)，獲得每一個(gè)試驗(yàn)方案的最優(yōu)化的設(shè)計(jì)參數(shù)，比較每一組方案的局部最優(yōu)設(shè)計(jì)，從中選出全局最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種批量智能電磁開關(guān)混聯(lián)擴(kuò)容優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述步驟S1具體為：通過智能單極電磁開關(guān)全過程動(dòng)態(tài)仿真獲得混聯(lián)開關(guān)主電路拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵參數(shù)，構(gòu)建批量電磁開關(guān)混聯(lián)等效電路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種批量智能電磁開關(guān)混聯(lián)擴(kuò)容優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述多物理場(chǎng)耦合模型由控制模塊電路模型、電磁機(jī)構(gòu)電磁場(chǎng)有限元模型和電磁開關(guān)多體動(dòng)力學(xué)模型三個(gè)部分組成，三者之間通過通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，具體求解如下：

首先求解控制模塊的電路方程，根據(jù)控制策略控制斬波的占空比，輸出電流參數(shù)作為電磁機(jī)構(gòu)電磁場(chǎng)模型中線圈的激勵(lì)；

電磁場(chǎng)模型求解獲得線圈電感和作用于動(dòng)鐵心上的電磁吸力，并輸出電磁吸力作為電磁開關(guān)整體動(dòng)力學(xué)模型的驅(qū)動(dòng)；

電磁開關(guān)整體動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算電磁開關(guān)各部件的運(yùn)動(dòng)特性以及各部件之間的作用力，并輸出當(dāng)前時(shí)刻動(dòng)鐵心的運(yùn)動(dòng)速度，該參數(shù)將在下一時(shí)刻計(jì)算時(shí)積分得到動(dòng)靜鐵心的相對(duì)位置并更新電磁機(jī)構(gòu)電磁場(chǎng)模型；

更新求解時(shí)間步，將前一個(gè)時(shí)間步電磁場(chǎng)模型計(jì)算的線圈電感作為控制模塊電路模型的輸入，更新電路模型中等效線圈的電感值，計(jì)算直到求解結(jié)束。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種批量智能電磁開關(guān)混聯(lián)擴(kuò)容優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述電弧模包括流體場(chǎng)求解和電磁場(chǎng)求解，流體場(chǎng)模型模擬滅弧室中的氣流場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及電弧的運(yùn)動(dòng)情況；電磁場(chǎng)模型仿真觸頭和電弧中的電流分布以及滅弧室磁場(chǎng)分布，具體求解如下：在每一個(gè)時(shí)間步，將電磁場(chǎng)模型獲得的電流密度和磁場(chǎng)分布作為流體模型的源項(xiàng)加載到流體場(chǎng)模型，計(jì)算滅弧室氣流場(chǎng)、熱場(chǎng)、輻射場(chǎng)得到滅弧室內(nèi)的氣流場(chǎng)溫度分布、氣流速度分布、壓力分布參數(shù)，并將流體模型獲得的溫度分布作為下一個(gè)時(shí)間步電磁場(chǎng)模型的載荷加載到電磁場(chǎng)模型。