電化學(xué)整流電源電聯(lián)接方案的優(yōu)化設計

對于三相橋式整流電路：

UF（AV）=Udio

Ir(AV)=Ir

其中：Udio為所設計整流裝置的理想空載直流電壓；

Ir為整流器件反向平均漏電流。

所以ΔWGF=0.5×m·nb·Udio·Ir（5）

（3）快速熔斷器損耗計算

對整流臂數m，每臂并聯(lián)支路數為nb的快速熔斷器總功率損耗ΔWGR為：ΔWGR=m·IT2··[1＋α(t－t0)]（6）

式中：RRD為快速熔斷器冷態(tài)電阻；

t0可按20℃計算；

t風(fēng)冷時(shí)取120℃，水冷取75℃；

α為電阻溫度修正系數取0.0035/℃。

根據上述三部分損耗的描述，所以優(yōu)化模型為：

f(x)=ΔWGZ＋ΔWGF＋ΔWGR（7）

2.3優(yōu)化算法的確定

通過(guò)對以上優(yōu)化模型的分析，搜索空間為離散空間，且模型本身并不復雜，所以采用離散系統最小值原理的優(yōu)化算法是比較合適的。具體在已知優(yōu)化模型基礎上如何轉化成優(yōu)化目標函數的方法，文獻[3]中敘述的比較詳細。

優(yōu)化的約束條件為，目標函數中的相關(guān)設計系數以及理想空載直流電壓Udio和輸出直流電流Id等設計要求，這部分函數的推導可以參見(jiàn)電化學(xué)整流電源電氣計算的相關(guān)文獻。

針對所研究的問(wèn)題，優(yōu)化的最終目標是搜索最佳并聯(lián)支路數，從而使整流裝置的損耗最小，效率最高。這樣所研究問(wèn)題的優(yōu)化域為一般并聯(lián)支路數的數目，即D={0,1,…nb}。

3實(shí)例分析

一臺30kA×3/546V的電化學(xué)整流裝置，主要原始數據及設計要求如下（主要列出與上面損耗計算中相關(guān)的參數）：

單柜額定輸出直流IdN=30kA，UdN=546V；

整流電路型式：三相二極管橋式整流；

電流儲備系數：KAi≥2.5；

均流系數：KI≥0.85。

按常規設計，在價(jià)格、可靠性滿(mǎn)足要求的情況下，則選用當前最大承載電流的整流二極管。表1為常規設計與優(yōu)化設計結果的比較。

顯然，采用8只器件并聯(lián)，使整流效率提高了約0.02％，大大節約了電能。

4結語(yǔ)

（1）通過(guò)在設計過(guò)程中引入優(yōu)化的思想，克服了以往完全依賴(lài)經(jīng)驗公式的設計方法，使設計的整流裝置在性能上有所提高。

（2）隨著(zhù)新型整流器件的推出，方案設計的多樣性也越來(lái)越突出，優(yōu)化設計方法更能體現出它的優(yōu)勢。

（3）通過(guò)完善優(yōu)化目標函數（效率），可以進(jìn)一步提高優(yōu)化的效果。但對電化學(xué)整流裝置來(lái)說(shuō)，如果能從拓撲結構上進(jìn)行分析，整流裝置的性能會(huì )得到進(jìn)一步的提高。

（4）這種優(yōu)化思想也可以應用于其它電力電子變換裝置。