[發明專利]一種電抗器電感值的計算方法

在審

• 申請號: 202111674634.1
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114239320A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 金亮;楊承曉;祝登鋒;楊慶新;鞏德鑫
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/23;G06N3/00
• 代理公司: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 薛萌萌

本發明提供了一種電抗器電感值的計算方法，包括以下步驟：S1、根據電抗器的結構，建立含有待定參數的電感計算灰箱模型公式；S2、利用數值模擬法得到不同結構參數的電感數據集；S3、利用改進差分進化算法對電感數據集進行參數識別，得到最終的待定參數，確定最終的電感計算公式；S4、對新的電感計算公式進行檢驗。本發明所述的一種電抗器電感值的計算方法，將灰箱模型和參數識別有效結合，和傳統的電感計算模型相比，達到了高精度、低誤差的目的。

技術領域

本發明屬于電氣設備設計生產技術領域，尤其是涉及一種電抗器電感值的計算方法。

背景技術

目前，隨著電氣工程行業的發展與進步，電抗器作為改善電壓分布、減少線路功率損耗、防止自勵磁諧振以及產生高電壓的主要設備，在電力系統中發揮著至關重要的作用。電感值作為電抗器的一大重要參數，高精度的電感值對電抗器的質量效果起著決定性作用。

油浸式空心電抗器是電力系統的基礎部件，廣泛用于電力系統的輸配電網絡中。空心電抗器在使用中起到了限流、穩壓以及無功補償的作用。電感器的電感計算分析方法有解析法、有限元法和實驗法。空心電抗器不包括鐵芯結構，現階段工業設計生產中通常采用的解析法誤差通常在1％左右，誤差大、計算速度很快且推導復雜。有限元法基于建模，對電抗器模型進行了仿真計算，誤差通常在0.1％-0.5％，誤差小、建模復雜且計算速度很慢。因此，如何降低電感的計算誤差、計算速度以及可將測量值一并考慮的電感計算方法成為了一個值得關注的問題。

綜上所述，為了有效提升電感計算的準確性，建立了一種高精度、動態的電感計算模型，進一步提高油浸式空心電抗器的質量；

傳統的電感計算往往采用解析法；解析法一大主要的缺點就是精度較低，而且建模復雜；因此本發明提出了一種基于差分進化算法的電感計算灰箱模型。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種電抗器電感值的計算方法，以解決現有的電感計算采用解析法精度較低，而且建模復雜的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種電抗器電感值的計算方法，包括以下步驟：

S1、根據電抗器的結構，建立含有待定參數的電感計算灰箱模型公式；

S2、利用數值模擬法得到不同結構參數的電感數據集；

S3、利用改進差分進化算法對電感數據集進行參數識別，得到最終的待定參數，確定最終的電感計算公式；

S4、對新的電感計算公式進行檢驗。

進一步的，步驟S1中建立電感計算灰箱模型公式的具體過程如下：

選取電抗器的線圈匝數N、內徑Rin、高度H以及纏繞厚度W作為整體設計參量，通過控制變量法確定電感值與匝數為平方關系，與線圈內徑和線圈纏繞厚度成正比關系，與高度成反比關系；

基于上述參數和比例關系，初步構建含有待定參數的電感計算灰箱模型公式為：

其中，D_av＝2×R_in+W是螺線管的平均直徑。

進一步的，步驟S2中數值模擬法為建立電抗器三維有限元場-路耦合模型進行仿真。

進一步的，步驟S3中利用改進差分進化算法對電感數據集進行參數識別，得到最終的待定參數包括以下步驟：

S301、根據步驟S2中的電感數據集，進行初始化操作，產生初始化種群；

S302、計算初始化種群中的每個電感參數的適應值；

S303、根據個體化變異公式對初始化種群中的個體進行變異操作，得到變異后的個體；