[发明专利]曲线磁阀式可控电抗器谐波优化方法、系统及应用

权利要求书

1.一种曲线磁阀式可控电抗器谐波优化方法，其特征在于，所述曲线磁阀式可控电抗器谐波优化方法包括：

对曲线磁阀的谐波数学模型的谐波优化转化为对高斯点的谐波优化，对高斯点采用粒子群优化算法后得到的最优高斯点，并通过高斯点公式进行反变换，得到原积分空间内的最优高斯点，然后通过拟合得到磁阀曲线；

对高斯点x_i采用粒子群优化算法后得到的最优高斯点，并通过高斯点x′公式进行反变换，得到原积分空间[0，l]内的最优高斯点，l代表磁阀长度,然后通过拟合得到磁阀曲线f(x)；

所述曲线磁阀式可控电抗器谐波优化方法进一步包括：

1)获取的曲线磁阀的谐波数学模型为：

其中，β_x为距离最小截面x处微元磁阀的磁饱和度，β₀为最小截面磁饱和度，未加直流励磁时初始状态为0，其最大值为β_0max＝(k_l-1)π，i₁为基波电流有名值，B_t0为最小截面临界饱和时的磁感应强度，i_(2m+1)为第2m+1次谐波电流的有名值，N为工作线圈匝数，μ₀为真空磁导率；

2)磁控电抗器输出谐波仅与磁阀形状f(x)，最大最小截面积比K_l两个参数有关；建立谐波优化模型如式(2)，通过优化磁阀形状使得在整个磁控电抗器工作域内的最大谐波含量最小：

其中i_THD为总谐波畸变率,max(i₁)为最大基波电流值，曲线f(x)∈C²,x∈[0,l]二阶连续可导；通过变分法对式(2)的谐波取得极值的条件进行分析必须满足如下条件：

在铁心不饱和的前提下，通过改变磁阀形状对第2m+1次谐波进行优化，至少必须保证铁心截面积与最小磁阀截面积比：

对于3次谐波优化，m＝1，有对于5次谐波优化，m＝2，有依此类推；

3)通过数值方法确定磁阀曲线,包括：

首先采用Gauss-Legendre高斯积分法将谐波的曲线积分形式转化为多项式形式，积分公式为：

其中ρ(x)为被积函数，w_i为加权系数，x_i为高斯点，q为高斯点数目，ρ(x_l)为被积函数在x_i处的函数值；

同时通过下式(5)将(1)式中i_2m+1原积分空间[0，l]中的高斯点x转化到[-1，1]中的高斯点x′；

4)通过式(5)进行反变换即得到原积分空间[0，l]内的最优高斯点，然后通过拟合得到磁阀曲线f(x)。

2.一种如权利要求1所述曲线磁阀式可控电抗器谐波优化方法设计的曲线磁阀式可控电抗器谐波优化系统，其特征在于，所述曲线磁阀式可控电抗器谐波优化系统包括：

铁芯截面积获取模块，用于基于铁心截面积与最小磁阀截面积比和实际应用要求选择合适的铁芯截面积；

各种群高斯点初值设定模块，用于设定粒子群算法基于参数并随机设定各种群高斯点初值；

全局最佳个体最佳调整模块，用于计算各种群高斯点总谐波畸变率调整全局最佳与个体最佳；

迭代次数设定值判定模块，用于若迭代次数不大于设定值，采用粒子群优化算法更新高斯点位置，返回计算各种群高斯点总谐波畸变率调整全局最佳与个体最佳；若迭代次数大于设定值，则获得最优高斯点并进行反变换；

磁阀曲线获取模块，用于拟合高斯点获得最优磁阀曲线。

3.一种如权利要求1所述曲线磁阀式可控电抗器谐波优化方法设计的曲线磁阀式可控电抗器，其特征在于，所述曲线磁阀式可控电抗器包括：包括I、II两个对称工作柱铁心，每一个工作柱铁心中间具有一个长度为l的小截面段，所述小截面段为曲线磁阀结构；

所述曲线磁阀结构磁阀两端分别对称地分布绕组，上下两绕组均接有抽头，通过可控硅K₁,K₂连接，所述两工作柱铁心的上下绕组通过交叉连接后并联至电网，续流二极管D横跨在交叉端点。