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1、《电气应用》!""#年第!$卷第%!期·电力电子·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!多整流机组效率优化算法研究刘华任士焱杨华云（华中科技大学电气与电子工程学院!"##$!）摘要针对电解技术中直流供电环节进行节能优化研究，以期降低整流机组功率损耗，提高整流效率。建立了整流机组的数学模型，在此基础上提出了需要解决的问题的目标函数和约束条件，并利用拉格朗日乘数法求出这个非线形规划问题的最优解。最后结合实际数据建立了一个试验模型，对各种情况下的总功率损
2、失进行了比较，并对该系统进行了%&’(&)仿真研究，验证了本文提出算法的正确性。关键词整流机组优化拉格朗日乘数法般无法提供，这就需要将多台大功率整流机组并!引言联起来从而为电解槽提供足够大的电流，其供电在现代电解铝生产中，电解系列电流向超大系统构成图如图*所示。方向发展，因此常需多台大型机组并联运行来提供较大的电流，在多整流机组并联运行时，如何来控制每台机组的输出电流，使它们总的有功功率损失降到最低，达到节能增效的效果，是一个值得长期探索的问题。目前在国内对于铝电解过程的节能研究主要集中于提高电解过程的电流效率，各国专家已经做出了卓有
3、成效的工作，但是针对直流供电过程的效率优化问题的研究却很少，较难找到可供参考的资料，大多数电解铝厂对为电解槽供电的各整流机组还是按照经验来进行电流分配，导致功图*供电系统构成图率损失较大，整流效率较低，从而浪费了大量的每台大功率整流机组由整流变压器、晶闸管电能。整流器以及附属设备组成。整流变压器是把电力近些年来一些研究人员虽然也按照研究火电机系统的交流电压变为符合整流器要求的电压，整组组合问题的方法，提出了各种方法来解决整流机流器则是把交流电变成直流电。整个整流机组是组效率优化问题，如优先顺序法、动态规划法、拉一种变压变流的设备，并且
4、整流变压器与整流器格朗日松弛算法、遗传算法等，但是都存在一定的是相互依存的配套设备。问题，用于实践后也无法达到满意的效果。"#"单台整流机组损耗计算原理本文介绍了所建立的整流机组的数学模型，整流器的功率损耗主要由三部分构成：整流提出了一种效率优化算法，使整流机组工作时的器空载功率损失、整流器一次方功率损失和二次损耗最小，并通过计算和%&’(&)仿真验证该优化方功率损失。其计算公式为方法的正确性。.!（*）!!+,!+#-!!+*-!+."多整流机组并联运行效率优化"（.）!,"/"#!多整流机组供电系统式中，!+#为整流器的空载功率损
5、失；!+*为额定铝电解需要很大的系列电流，单台整流机一负载下整流器一次方功率损失；!+.为额定负载—%$#—多整流机组效率优化算法研究《电气应用》!""#年第!$卷第%!期###############################################################下整流器二次方功率损失；为负载系数；!和优化设计目标：在不改变当前设备配置和保证!!!分别为整流器直流负载电流和额定电流。功率因数的前提下，求出每台机组合理的负荷率整流变压器的功率损失!""的计算和电力变!$，即要求每台机组合理的负载电流!$
6、，使总的有压器相同，即功功率的损失为最小。&"（(）!""#""$%!"’约束条件为式中，"为整流变压器空载功率损失；为负#"$!!#!!$，!$012"!$"!$!（3）载系数；"为额定负载下二次方功率损失。$#+"’式中，!为系统要求的总电流；!$、!$!为单台机组单台整流机组的功率损耗为整流变压器和整电流上下限。流器功率损耗之和，则由于")$,$、")$,+、")$,&、!$!均只与整流机!")#!"*%!""组的元件数，输入电流和电压等有关，在这里设输#"%"%!"%!&（"%"）*$"$*+*&"’入的电压和电流为理想状况，
7、故"、"、&（-）)$,$)$,+#"),$%!"),+%!"),&")$,&、!$!均为常数。因此，整流机组的功率损失"),$#"*$%""$，"),+#"*+，"),&#"*&%""’可以简单地表达为式中，"是整流机组空载功率损失；"为整流),$),+&（4）!")$#&$!$%’$!$%($机组额定负载的一次方功率损失；"为整流机组),&额定负载的二次方功率损失。")$,+")$,&式中，&$#!，’$#&，($#")$,$。$!!$!!"#算法实现在多整流机组并列运行的情况下，其总的功率&.(.+目标函数的提出损耗可表达为在一
8、个铝电解工厂中，每日总耗电量是相对稳##（&!%’!&%(）（5）定的，但由于铝电解工艺中的负荷变化以及工厂用!")#!!"$#!$$$$$$#+$#+电的分时记价，使一天中的电解直流供电量分时段于是，要求的多整流机组并
