[发明专利]一种断路器分合闸线圈总漏磁模型的参数优化设计方法

说明书

本发明公开了一种断路器分合闸线圈总漏磁模型的参数优化设计方法，该方法通过计算磁芯漏磁损耗、绕组涡流漏磁损耗、原副边绕组内漏磁损耗和原副边绕组层间漏磁损耗；建立总漏磁模型；对总漏磁模型进行敏感性分析与F和R检验得到总漏磁模型的设计参数，并将优化设计参数通过粒子群算法寻优得到最优解；根据最优解设计预算条件和所有漏磁损耗设计目标函数，从而对断路器分合闸线圈总漏磁模型的参数优化设计。本发明基于固态断路器分合闸线圈，磁芯漏磁损耗和温度密切相关，且通过建立磁性元件的热模型，把磁芯损耗计算方法和磁性元件的热模型结合起来，能准确地计算磁性元件的漏磁损耗，进而解决了相关技术中传统磁芯漏磁计算不准确的技术问题。

技术领域

本发明涉及电气设备故障诊断技术领域，特别涉及一种断路器分合闸线圈总漏磁模型的参数优化设计方法。

背景技术

磁性元件是开关电源设备中的重要元件，它对开关电源设备的体积、效率有很大影响。在高频下，磁性元件漏磁损耗占整机的比重很大。因此对漏磁磁性元件的损耗进行相关研究是十分重要的。

磁芯漏磁损耗与磁性材料特性和工作频率等密切相关。涡流损耗是因磁芯材料的电阻率不是无限大，有一定的电阻值，在高频时还是会由于激磁磁场在磁芯中产生涡流而导致损耗。剩余漏磁损耗是由于磁化弛豫效应或磁性滞后效应引起的损耗。所谓弛豫是指在磁化或反磁化的过程中，磁化状态并不是随磁化强度的变化而立即变化到它的最终状态，而是需要一个过程，这个‘时间效应’便是引起剩余漏磁损耗的原因。

磁芯漏磁损耗和温度密切相关，并指出了在不同温度下，磁芯漏磁损耗的计算方法，传统计算方法并没有考虑温度影响因素。但在实际工作中磁芯的温度并不能事先知道，因此，传统的磁芯漏磁的计算并不能很准确。

发明内容

本发明实施例提供了一种断路器分合闸线圈总漏磁模型的参数优化设计方法，以至少解决相关技术中传统的磁芯漏磁的计算并不能很准确的技术问题。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种断路器分合闸线圈总漏磁模型的参数优化设计方法，包括：

计算磁芯漏磁损耗、绕组涡流漏磁损耗、原副边绕组内漏磁损耗和原副边绕组层间漏磁损耗；

建立总漏磁模型；

对所述总漏磁模型进行敏感性分析与F和R检验得到所述总漏磁模型的设计参数，并将所述优化设计参数通过粒子群算法寻优得到最优解；

根据所述最优解设计预算条件；根据所述磁芯漏磁损耗、绕组涡流漏磁损耗、原副边绕组内漏磁损耗和原副边绕组层间漏磁损耗设计目标函数，从而对断路器分合闸线圈总漏磁模型的参数优化设计。

可选地，所述磁芯漏磁损耗W_core的计算公式：

上式中，T为磁化周期，t为磁芯漏磁时间，k₁为表征磁性材料的直流偏置特性常数，B为磁芯磁通，ΔB为磁通变化量，α、β反映了频率对磁芯漏磁损耗的影响其中，

在式中，K为温度，δ为非正弦激励角度。

可选地，所述绕组涡流漏磁损耗采用分别计算集肤效应漏磁损耗和邻近效应漏磁损耗的处理方法计算，包括：

根据Dowell模型，将圆导体等效替换为矩形导体,绕组导体的平均电流密度关系为：

在式中，J_w为圆导体的平均电流密度，J_d为矩形导体的平均电流密度；

单匝圆导体单位深度集肤效应漏磁损耗W_s的表示为：