基于节能的感应滤波整流变压器优化设计

【摘要】：随着电力电子和计算机控制技术的快速发展，各种电力电子装置也广泛应用在冶金、化工和高压直流输电等关键技术领域。在相关工业迅速发展和获得巨大利益的同时，伴随着的负面效应也日益突出。由于电力电子装置的非线性负载特性将向电力系统注入大量的谐波从而造成污染，并且这些装置能耗特别大，因此需要对大功率整流系统进行节能优化。一般采用多脉波整流技术以及整流变压器移相等技术，但是材料利用率很低。新型整流变压器能够实现无功补偿等多种功能，提高了运行的性能。整流变压器是大功率整流系统中的核心部件，因此对整流变压器的优化设计具有十分重要的意义。本文主要做了以下几个方面的工作： 首先，介绍了新型大功率整流系统和其主要组成部分；分析常用整流变压器的等效电路，研究感应型谐波屏蔽整流变压器的原理并推导其等效电路，对其容量进行计算；介绍三相桥式整流电路的工作原理；滤波器的工作原理及其无功分配；利用Matlab/simulink仿真软件建立新型和传统型大功率整流系统仿真模型，对仿真结果进行比较，仿真表明新型整流系统拥有良好的滤波性能和无功补偿的效果，在节能方面也表现突出。 然后，对整流变压器进行设计，通过技术参数要求，对铁心直径、绕组参数及其绕制方式、磁通密度、电流密度、空载损耗、负载损耗、重量和温升等参数进行了计算，并分析在设计时各个参数对损耗和成本的影响。 最后，根据整流变压器变量较多的特点引入了遗传算法，通过遗传算法生成整流变压器的初始种群，建立优化设计的数学模型。利用遗传算法对整流变压器的变量参数进行优化。在满足变压器安全运行的条件下，首先以成本最小为目标函数进行优化；然后以变电总损耗最小为目标函数进行优化；最后把三年之内能回收成本的约束条件投入到遗传算法中，同时以损耗最小为目标函数进行优化；得到三组数据并进行对比分析，综合考虑成本和损耗，本文选择了第三方案，并且计算结果达到了预期的效果。 【关键词】：大功率整流系统 能耗 感应滤波 整流变压器 节能 遗传算法
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM422
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的背景及意义10-12
• 1.1.1 研究的背景10-11
• 1.1.2 研究的意义11-12
• 1.2 整流供电系统国内外现状与发展12-13
• 1.2.1 国内外整流装置的发展概况12-13
• 1.2.2 整流变压器的优化过程中存在的问题13
• 1.3 本课题研究的主要内容13-15
• 第2章 整流供电系统15-29
• 2.1 整流系统接线方案15-16
• 2.2 新型整流变压器的基本原理与技术要求16-21
• 2.2.1 新型整流变压器的特点和用途16-17
• 2.2.2 新型整流变压器的原理17-20
• 2.2.3 新型整流变压器等效电路20
• 2.2.4 新型整流变压器容量计算20-21
• 2.3 整流电路的工作原理21-23
• 2.4 滤波绕组滤波器23-25
• 2.4.1 单调谐滤波器的电路原理23
• 2.4.2 无功分配23-24
• 2.4.4 双调谐滤波器24-25
• 2.5 新旧整流变压器整流系统的仿真验证25-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 整流变压器的设计特点和相关参数计算29-42
• 3.1 整流变压器的设计29
• 3.1.1 整流变压器设计参数特点29
• 3.1.2 整流变压器约束条件选取的特点29
• 3.2 整流变压器设计的条件29-31
• 3.2.1 整流变压器的技术条件29-30
• 3.2.2 整流变压器设计方案确定原则30-31
• 3.3 变压器主要参数的计算31-41
• 3.3.1 铁芯直径的选择31-32
• 3.3.2 铁心的磁通分布以及磁通密度的计算32-33
• 3.3.3 整流变压器绕组参数的计算33-35
• 3.3.4 整流变压器空载损耗与空载电流35-36
• 3.3.5 整流变压器负载损耗和阻抗电压的计算36-38
• 3.3.6 整流变压器的电流密度38-39
• 3.3.7 整流变压器的效率计算39
• 3.3.8 整流变压器温升的计算39-40
• 3.3.9 整流变压器的质量计算40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 基于遗传算法的整流变压器优化设计分析42-62
• 4.1 遗传算法及其基本原理42-45
• 4.1.1 遗传算法的概述42-43
• 4.1.2 遗传算法的基本操作步骤43-44
• 4.1.3 遗传算法的特点44-45
• 4.2 遗传算法在整流变压器中的应用45-47
• 4.2.1 遗传算法的基本函数45-47
• 4.2.2 整流变压器初始种群的生成47
• 4.3 遗传算法在整流变压器节能优化中的应用47-51
• 4.3.1 优化设计数学模型的建立47-48
• 4.3.2 遗传算法的设计与实现步骤48-49
• 4.3.3 整流变压器的目标函数、约束条件、适应度函数的选取49-51
• 4.4 整流变压器优化计算流程图51-53
• 4.5 优化设计结果的对比比较53-60
• 4.5.1 整流变压器成本最小的优化与手工计算参数比较53-56
• 4.5.2 整流变压器损耗最小的优化与手工计算参数比较56-58
• 4.5.3 整流变压器考虑成本的优化与手工计算参数比较58-60
• 4.6 小结60-62
• 结论62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 附录 整流变压器优化程序代码69-73

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基因控制遗传算法在变压器优化设计中的应用    汤赐;张志文;

变压器感应滤波技术的发展现状与应用前景    李勇;罗隆福;刘福生;李季;张杰;许加柱;

基于感应滤波的大功率整流系统原理分析及综合节能设计    宁志毫;罗隆福;李勇;张志文;Rehtanz C;张杰;赵志宇;

大功率硅整流设备的节能优化分析    侯彦方;

整流系统节能设计理念    耿庆鲁;

采用改进遗传算法的变压器优化设计    李欣;黄登威;

FPGA应用技术及在电力系统中的应用前景    张志杰,叶海峰,汪翔

基于混沌遗传算法的配电网无功补偿优化    邓建斌;叶洪江;

应用油色谱分析判断大型变压器内部故障    张金枝;葛云;张亚平;

基于遗传算法优化的模糊PID控制研究及其仿真    乔志杰;程翠翠;

基于自适应遗传算法的离散化方法    徐文婷;李承鹏;

MATLAB/Simulink在《电力电子技术》教学研究中的应用    吴剑威;唐立新;

遗传神经网络在平整轧制力预报中的应用    安振刚,李谋渭,尹显东,于宁,唐伟

平衡决策树分类精度与规则简易性研究    华文立;胡学刚;

大型变压器内部故障的分析及处理    张金枝;葛云;张亚平;

利用PSPICE仿真分析PWM控制电路    赵涛,姜卫东

基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究    齐继阳;竺长安;曾议;

遗传算法在智能天线扇区波束赋形及阵元失效补偿中的应用    丁婷;崔红涛;

琅琊山电站机组变频启动时转子位置计算的介绍    汪卫平;

基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置    程远林;李茂军;

基于GA优化的个人信用评估SVM模型    姜明辉;袁绪川;

最大化网络广告收入的投放决策    张志华;王莉;刘洪;

基于混合遗传算法的热传导系统最优控制问题求解    赵瑞艳;李树荣;张晓东;苗荣;

优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用    王清;宋年年;王佳庆;姚菁;

考虑分布电容的神经网络单相接地故障测距算法    康忠健;徐丽;勾松波;金华蓉;李瑞生;

基于小生境技术的混合遗传算法    姜封国;

载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究    李佳

适应性企业战略协同机制研究    张亚娟

介入式文化算法及其应用研究    谭枫

通信辐射源个体识别与参数估计    陆满君

六自由度Stewart平台分散智能控制研究    李晚龙

代建制项目风险预警管理研究    董慧群

开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究    许爱德

地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究    张进

基于能量分析的地震动输入选择及能量谱研究    王德才

电力系统大停电的自组织临界特性研究    于群

基于DSP的铜材连铸水平牵引变频调速控制系统研究    汪鹏飞

动态环境下的元胞遗传算法研究    万成

参数参与进化的自适应遗传算法研究    李坤

基于遗传算法的K-means聚类方法的研究    吴香庭

多目标遗传算法与非支配集的构造研究    马水松

城市公交车辆智能调度优化研究    李臻

泰安市农村公路典型路面结构研究    朱国凯

高功率因数开关电源的研究与实现    康建胜

基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究    纪二云

非晶合金变压器优化设计与参数化绘图的研究    王鑫

基于交互式多目标遗传算法的无源滤波器优化设计    李圣清,朱英浩,周有庆,彭玉楼

基于新型换流变压器的直流输电系统滤波装置    罗隆福;李勇;刘福生;许加柱;李季;

固定开关频率三电平PWM整流器直接功率控制    张颖超;赵争鸣;鲁挺;张永昌;袁立强;

交流系统等值电抗对新型直流输电系统运行参数的影响    罗隆福;尚荣艳;李勇;邓淑娟;许加柱;

三相高功率因数电压型PWM整流器控制策略    裘迅;方宇;王儒;邢岩;

变压器感应滤波技术的发展现状与应用前景    李勇;罗隆福;刘福生;李季;张杰;许加柱;

工厂供电系统谐波谐振的抑制    王莉娜,付青,罗安

混合型有源电力补偿技术与实验研究    肖湘宁,徐永海,刘昊,郑文兵,周仁华

超高压直流系统中的换流变压器保护    肖燕彩;文继锋;袁源;刘伟;

一种高电能质量综合补偿系统的研究及工程应用    周柯;罗安;唐杰;范瑞祥;

新型换流变压器及其滤波系统的理论与应用研究    许加柱

意大利FRIEM整流系统应用于5万t/a离子膜法烧碱生产装置    泥芸;

5万t/a烧碱整流系统改造方案    段琳;杨博;李秋江;

24脉波整流变压器浅析    马和平;邵东光;

整流变压器改变接线方式的实践与思考    刘永平;

换相电抗的测量与计算    陈华山

12脉波整流变压器结构型式的选择    黄大华;别利生;

基于外延三角形接线的24脉波整流变压器分析    李建民;张志军;

整流变压器与配电变压器的应用比较    王元;

整流变压器负载损耗试验及计算特点    雷斌

五芯柱型整流变压器在电解锰中的应用    吴文桂

2#转炉整流变压器节能技术应用    黄声良;龙毅章;

整流变压器的谐波仿真及干扰分析    张纪利;石丹;高攸纲;

轧钢车间主传动整流变压器的继电保护及计算实例    舒海英;

330kV递降式整流变压器总烃超标异常分析及处理    田建西;

大型引进整流变压器的缺陷与改进    霍春利;王羽中;

智能化整流变压器CAD系统    李强;

轧机整流变压器的故障分析    章建青;

高速线棒材工程直流传动调速系统整流变压器容量的选择    张民;

Y／Y移相接线三相桥式整流系统变压器一次侧电流有效值及谐波关系    赵晓影;赵书琴;

抽水蓄能静止变频器用干式整流变压器的设计    郭庆秋;王闯;庄华;李鹏;

对一台整流变压器总烃超标的分析    关铝股份有限公司 杨建臣

力牌变压器成为省名牌    记者 殷珂通讯员 李献华

江变的脱胎换骨之变    熊根生

“南昌制造”签下6696万元大单    李志强

技术与人才并举 开拓创新铸辉煌    李志强

江变朝国际知名制造商挺进    何琪记者 杨志闻

江变与银河高位嫁接走活国企改革新路    记者 肖苏萍刘小荣

天威特变产品荣获保定市科技进步一等奖    张燕

用诚信征服客户    王彩霞

江变：技术创新“抢”市场    郭可同　寇勇

大功率整流系统综合节能理论与新技术研究    宁志毫

多相整流变压器输出电压不平衡及其影响的研究    高蕾

基于基波磁通补偿的串联混合型有源滤波器研究    李达义

特种数字化弧焊电源关键技术研究    朱国荣

阻抗匹配三相变四相平衡变压器研究    贺达江

大型低速永磁风力发电机的设计研究    佟文明

新型换流变压器在直流输电系统中运行特性的研究    陈清玉（Tran Thanh Ngoc）

感应滤波理论及其在直流输电系统中的应用研究    李勇

基于节能的感应滤波整流变压器优化设计    阮淮振

大功率整流变压器运行温升最优控制研究    胡是亚

改进粒子群优化算法在整流变压器设计中的应用研究    李鹏

12脉波共铁芯整流变压器感应滤波及环流问题研究    周秋菊

基于遗传算法的新型换流变压器损耗研究与优化设计    孙风云

变压器补偿绕组电动力分析    欧阳丽敏

干式整流变压器漏磁场与短路阻抗特性的研究    韩冬杰

大功率整流系统节能分析与电能计量方法    刘谋君

基于高运行效率的整流系统参数优化设计    彭鹏

基于谐波电流注入式整流变压器的变流系统的研究    吴浩