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复合螺管式微型超导储能磁体的多目标优化

杜晓纪  
【摘要】:微型超导储能系统(SEMS)可用于改善电力系统的动态稳定性和可靠性,本文主要以1MJ超导磁体为例,研究中小型复合螺管式超导储能磁体的多目标优化设计。 本文在系统研究超导储能磁体的理论分析和序列二次规划(SQP)算法及其MATLAB实现的基础上,编写了复合式超导储能磁体的多目标优化设计的MATLAB程序,并对几种构型的磁体在不同优化目标下进行优化,对得到的优化结果进行分析和对比。 通过分析超导储能单磁体的磁场特点提出了磁屏蔽的重要性,进而分析了几种具有磁屏蔽性能的组合磁体形式。针对同轴同心组合磁体和同轴串联三磁体的特点,推导出使各自的磁偶极矩及磁四极矩等于零的条件,使得优化计算具有一定的方向性:并结合MATALB方便计算多重积分的特点,提出并实现了磁链法计算超导储能磁体的自感及互感。 结合MATLAB 6.5优化工具箱的特点,采用属于SQP算法的fmincon优化函数,列出超导储能磁体优化设计的程序框图;提出模块化的优化程序包思想,并编写完整的复合式超导储能磁体的多目标优化设计MATLAB源程序。 利用编写的优化程序对不同形式的组合磁体在不同的优化目标下进行优化得到适合不同情况下的最优结果,并对它们进行比较,得到一些指导性结论。


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