1.一種基于多目標(biāo)遺傳算法的中頻非晶合金變壓器優(yōu)化方法,其特征在于,包括以下步驟:
1)從中頻非晶合金變壓器的參數(shù)中選擇優(yōu)化變量,建立變壓器優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù),定義迭代次數(shù)和優(yōu)化變量的范圍,產(chǎn)生初始種群;
2)將初始種群分割為若干個子群體,通過對每個子群體分配子目標(biāo)函數(shù),建立適應(yīng)度函數(shù)并計算適應(yīng)度值;在每個子群體中進(jìn)行并列選擇運(yùn)算,選擇出適應(yīng)度較高的子群體中的個體組成新的子群體;
3)將新的子群體合并為一個完整的新群體,通過重組和變異運(yùn)算,生成下一代完整的新種群;
4)不斷迭代,重復(fù)依次進(jìn)行步驟2)和步驟3),求出優(yōu)化變量最優(yōu)解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)遺傳算法的中頻非晶合金變壓器優(yōu)化方法,其特征在于:所述步驟1),具體為,
1-1)以中頻非晶合金變壓器的磁芯磁通密度Bm和繞組電流密度j為優(yōu)化變量,將中頻非晶合金變壓器的AP值作為第一目標(biāo)函數(shù)f1(X),鐵芯損耗作為第二目標(biāo)函數(shù)f2(X),繞組損耗作為第三目標(biāo)函數(shù)f3(X),建立變壓器優(yōu)化的三維模型,
其中,Pt為變壓器計算功率,Km為窗口占空系數(shù),f為工作頻率,Bm為磁芯磁通密度,j為繞組電流密度,V為磁芯體積,Cm、α和β均非晶合金鐵芯損耗曲線系數(shù),Kr為交流電阻系數(shù),Rdc為直流電阻,s為導(dǎo)線截面積;
1-2)定義迭代次數(shù)N和優(yōu)化變量磁芯磁通密度Bm、繞組電流密度j的范圍,分別為,N≤Nmax,Bm-min≤B≤Bm-max,jmin≤j≤jmax;
1-3)產(chǎn)生初始隨機(jī)父種群C(0)=(C1,C2,C3…Cn),n為自然數(shù);
1-4)對初始隨機(jī)父種群進(jìn)行編碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多目標(biāo)遺傳算法的中頻非晶合金變壓器優(yōu)化方法,其特征在于:所述步驟2),具體為,
2-1)將初始隨機(jī)父種群中的全部個體按子目標(biāo)函數(shù)的數(shù)目均等地分割為三個子群體;
2-2)對每個子群體分配一個子目標(biāo)函數(shù),并根據(jù)子目標(biāo)函數(shù)建立適應(yīng)度函數(shù)為(f1(x),f2(x),f3(x));
2-3)計算每個子群體中每個個體的適應(yīng)度值F1(xi1),F2(xi2),F3(xi3);
對每個子群體中的所有個體按個體的目標(biāo)值進(jìn)行降序排序,選擇壓差為2計算適應(yīng)度,每個子種群中的每個個體的適應(yīng)度值由以下計算公式計算,
其中,xi1,xi2,xi3分別是每個子種群中的個體i在各自有序子種群中的位置,Nind1、Nind2、Nind3分別是每個子種群中個體的數(shù)量;
2-4)評估適應(yīng)度,對每個子群體中的每個個體采用評估公式評估個體適應(yīng)度;
2-5)在每個子群體中進(jìn)行并列選擇運(yùn)算,在每個子群體中按個體的適應(yīng)度值各自選擇出該子群體中適應(yīng)度較高的個體組成新的子群體C(t1),C(t2),C(t3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于多目標(biāo)遺傳算法的中頻非晶合金變壓器優(yōu)化方法,其特征在于:所述步驟3),具體為,
3-1)將新的子群體合并為一個完整的新群體C(t)=[C(t1),C(t2),C(t3)];
3-2)對新群體C(t)進(jìn)行重組運(yùn)算和變異運(yùn)算,產(chǎn)生下一代完整的新種群C′(t)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于多目標(biāo)遺傳算法的中頻非晶合金變壓器優(yōu)化方法,其特征在于:所述步驟4),具體為,
4-1)判斷是否滿足終止條件,判斷條件為N>Nmax;
若滿足,則優(yōu)化結(jié)束,保存結(jié)果;
若不滿足,則返回到步驟2),繼續(xù)迭代,直到達(dá)到最大迭代次數(shù);
4-2)輸出適應(yīng)度最優(yōu)的個體,即優(yōu)化變量最優(yōu)解,分別為磁芯磁通密度最優(yōu)解Bm-best和繞組電流密度最優(yōu)解jbest。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)遺傳算法的中頻非晶合金變壓器優(yōu)化方法,其特征在于:所述中頻非晶合金變壓器采用千赫茲級的中頻變壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多目標(biāo)遺傳算法的中頻非晶合金變壓器優(yōu)化方法,其特征在于:所述中頻非晶合金變壓器的非晶合金鐵芯損耗曲線系數(shù)分別為,Cm取值范圍為30~50、α取值范圍為1.4~1.6、β取值范圍為1.6~1.9。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多目標(biāo)遺傳算法的中頻非晶合金變壓器優(yōu)化方法,其特征在于:所述初始隨機(jī)父種群C(0)=(C1,C2,C3…Cn)中的n取值范圍為100~200。