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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201310443225.X(22)申请日 2013.09.25G06F 17/50(2006.01)(71)申请人金盘电气集团（上海）有限公司地址 201700 上海市青浦区汇金路999号(72)发明人黄超洋 王惠 丁飞 褚红娟来蓉 蒙屋(74)专利代理机构上海新天专利代理有限公司 31213代理人俞滢(54) 发明名称真空压力浸漆产品设计装置及方法(57) 摘要本发明涉及一种真空压力浸漆产品设计装置及方法，通过输入输出模块输入产品性能参数或/和初始设计参数，中央处理模块根据输入输出模块获得的参数范围，排列组合遍历生成设计方案，在遍历过。
2、程中根据约束进行方案排除，生成优化方案。本发明具有全自动计算，运算速度快，优化质量高，需优化次数少、操作简单、针对性强等优势。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附图2页(10)申请公布号 CN 104462630 A(43)申请公布日 2015.03.25CN 104462630 A1/1页21.一种真空压力浸漆产品设计装置，其特征在于，包括一用以输入产品性能参数及输出设计结果的输入输出模块；一用以实现电抗器或变压器参数计算的计算模块；一电抗器或变压器材质选择的材料基础数据库；一根据参数范围进行参数组合生成不同组合方案、在。
3、方案生成过程中逐一根据约束条件进行设计方案限制、生成最终设计方案的中央处理模块，该中央处理模块同以上输入输出模块、计算模块和材料基础数据库相连接。2.如权利1要求的真空压力浸漆产品设计装置，其特征在于，所述还包括一查询模块，用以显示已存储的电抗器或变压器的初始报价计算单和最终生成设计计算单以供查询。3.如权利1要求的真空压力浸漆产品设计装置，其特征在于，所述材料基础数据库包括：线规，钢硅片性能参数及主材单价。4.如权利1要求的真空压力浸漆产品设计装置，其特征在于，所述电抗器计算模块包括：箔绕三相交流电抗器、箔绕单相交流电抗器、直流电抗器、线绕三相交流电抗器、管式水冷电抗器、空心电抗器或/和板式。
4、水冷电抗器。5.如权利1要求的真空压力浸漆产品设计装置，其特征在于，所述变压器计算模块包括：三相交流变压器线线、三相交流变压器线箔、三相交流变压器箔箔、单相交流变压器和自耦变压器。6.一种真空压力浸漆产品设计方法，其特征在于，包括：步骤1：通过输入输出模块输入产品性能参数或/和初始设计参数；步骤2：中央处理模块根据输入输出模块获得的参数范围，排列组合遍历生成设计方案，在遍历过程中根据约束进行方案排除，生成优化方案。7.如权利要求6所述的真空压力浸漆产品设计方法，其特征在于，所述参数包括：产品的电感或容量、额定电压、工作频率、额定电流、工作电流、额定温升、工作环境温度以及由客户要求或者是设计者自。
5、定的硅钢片型号、导体材质、Max长、Max宽、Max高或/和Max损耗。8.如权利要求6所述的真空压力浸漆产品设计方法，其特征在于，所述初始设计参数包括：最大磁密、最大电密、铁芯距线圈距离和/或主、纵绝缘。9.如权利要求6所述的真空压力浸漆产品设计方法，其特征在于，所述约束为是否小于最大电密、加有长边气道的产品长度是否小于最长总长和/或加有短边气道的产品宽度是否小于最宽长及满足以上要求的产品设计方案的长、宽、高、损耗或/和温升是否满足要求。权 利 要 求 书CN 104462630 A1/4页3真空压力浸漆产品设计装置及方法 技术领域0001 本发明涉及一种产品设计装置及方法，特别涉及一种真空。
6、压力浸漆产品设计装置及方法。 背景技术0002 真空压力浸漆（Vacuum Pressure Impregnating，以下简称VPI）干式电抗器和小变压器产品属于特种变压器的范畴，广泛的应用于太阳能、风能、核能、轨道交通、变频调速等新能源领域。随着国家智能电网的普及，电气行业的发展也越来越快，VPI产品的种类众多，质量要求更高，而同时要求价格要低，设计生产周期短，面对如此大的挑战，要求我们VPI产品设计工程师改变传统的设计思路，规范设计标准，利用高速发展的信息化技术辅助VPI产品的设计，达到更快更优化更精准的效果。 0003 应用电子计算机对变压器进行优化设计的研究工作始于20世纪50年代的。
7、美国，到了60年代，英国、苏联、日本等国也做了大量的研究工作，受当时计算机容量小、速度慢的制约，研究工作集中在分析法、迭代法这两种优化方法的应用上，由于变压器优化计算模型是一个非线性多极值整数规划问题，用经典数学方法难以取得理想的结果，1975年，沈阳变压器所和中国科技大学各自独立运用循环遍历法开发220kV自耦变压器优化设计程序，完成了变压器的性能参数、尺寸结构的精确计算。到了近几年，变压器以及电抗器优化设计方法的开发也有了较大的发展，但是依然存在很多的问题，主要是各生产厂家的设计方法不同，导致方法设计功能比较单一，只能适用于一些特定的产品，其次使用循环遍历法计算次数太多，计算时间较长，同时。
8、对计算机的硬件也有很高的要求。 0004 虽然我国当前已经有一些变压器电抗器方面的优化设计方法，但是它们的普及并不广泛，功能比较单一，传统的变压器电抗器设计方法在变压器企 业中仍然占据主导地位。 0005 由于VPI电抗器和变压器相对来说起尺寸较小，产量较大，使用传统的设计方法无法提高设计效率和优化计算，因此如何在普通的计算机上实现在满足产品性能的基础上，节省材料，降低成本方案的设计已经成为迫切的需求。 发明内容0006 为了解决上述的问题，本发明提供了一种VPI产品设计辅助方法的开发，有效的取代了传统设计思路，同时通过更改计算方法和设置条件大大缩短计算时间，使程序一般能在1-5分钟内计算出所。
9、有可行方法并选出最优化的前40种方案。 0007 本发明所采用的技术方案是： 0008 一种真空压力浸漆产品设计装置，包括 0009 一用以输入产品性能参数及输出设计结果的输入输出模块； 0010 一用以实现电抗器或变压器参数计算的计算模块； 0011 一电抗器或变压器主材选择的材料基础数据库； 说 明 书CN 104462630 A2/4页40012 一根据参数范围进行参数组合生成不同组合方案、在方案生成过程中逐一根据约束条件进行设计方案限制、生成最终设计方案的中央处理模块，该中央处理模块同以上输入输出模块、计算模块和材料基础数据库相连接。 0013 较佳的，所述还包括一查询模块，用以显示已。
10、存储的电抗器或变压器的初始报价计算单和最终生成设计计算单以供查询。 0014 较佳的，所述材料基础数据库包括：线规，钢硅片性能参数及主材单价。 0015 较佳的，所述电抗器计算模块包括：箔绕三相交流电抗器、箔绕单相交流电抗器、直流电抗器、线绕三相交流电抗器、管式水冷电抗器、空心电抗器或/和板式水冷电抗器。 0016 较佳的，所述变压器计算模块包括：三相交流变压器线线、三相交流变压器线箔、三相交流变压器箔箔、单相交流电抗器或/和自耦变压器。 0017 一种真空压力浸漆产品设计方法，其特征在于，包括： 0018 步骤1：通过输入输出模块输入产品性能参数或/和初始设计参数； 0019 步骤2：中央处。
11、理模块根据输入输出模块获得的参数范围，排列组合遍历生成设计方案，在遍历过程中根据约束进行方案排除，生成优化方案。 0020 较佳的，所述用户参数包括：产品的电感或容量、额定电压、工作频率、额定电流、工作电流、额定温升、工作环境温度以及由客户要求或者是设计者自定的硅钢片型号、导体材质、Max长、Max宽、Max高或/和Max损耗。 0021 较佳的，所述初始设计参数包括：最大磁密、最大电密、铁芯距线圈距离和主、纵绝缘等。 0022 较佳的，所述约束为是否小于最大电密、加有长边气道的产品长度是否小于最长总长和加有短边气道的产品宽度是否小于最宽长及满足以上要求的产品设计方案的长、宽、高、损耗、温升等。
12、是否满足要求。 0023 本发明的有益效果在于：产品优化方案的设计和优化计算方法，通过输入要求的性能参数后，可以提供供参考的部分设计经验数据，修正输入数据后，会根据相应的数据开始做运算，计算中主要使用循环遍历法，在各个变量的取值范围内循环取值代入运算模块中进行计算，同时为了缩减程序的计算次数，在程序的一些地方设置人工干预接口，通过一些设计经验来筛选方案，如：同时减少内层循环的计算量，将一些边界条件在外层循环中就做相应的设置，加快计算速度，另外通过改变步长的从大到小逐渐缩小的方式逐渐找到最优化方案，从乘积式的运算量到加减的运算量，大大提升了计算速度，可以在普通计算机上在较短时间就实现方案的设计和。
13、优化，从而达到普及的效果。 0024 较之传统的电抗器变压器设计技术，本发明明显从方案设计精确、方案的成本降低，性能优良以及优化速度上有非常大的优势；而较之其他厂家自主开发的方法或者是公开的方法，本发明具有全自动计算，运算速度快，优化质量高，需优化次数少、操作简单、针对性强等优势。 附图说明0025 图1为VPI产品设计装置的模块结构示意图。 0026 图2为箔绕三相交流电抗器设计方法的模块流程示意图。 说 明 书CN 104462630 A3/4页5具体实施方式0027 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白和了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。 0028 请。
14、参阅图1，为VPI产品设计装置的模块结构示意图，包括用以输入用户选择参数及输出设计结果的输入输出模块，用以处理数据和选择的中央处理模块，用以实现电抗器或变压器参数计算的计算模块，用以进行计算单查询的查询模块，电抗器或变压器材质选择的材料基础数据库和外置数据库。 0029 其中，材料基础数据模块内存储产品所需导线线规、硅钢片的性能参数以及主材单价等信息，可以供用户查看，也可以定期根据实际情况变动修改。 0030 其中，所述计算模块包括电抗器计算模块和变压器计算模块。电抗器计算模块包括：箔绕三相交流电抗器、箔绕单相交流电抗器、直流电抗器、线绕三相交流电抗器、管式水冷电抗器、空心电抗器及板式水冷电抗。
15、器7个不同产品模块，各模块中独立有电抗器外形尺寸、磁密、电密、损耗、温升、电感等计算子程序，互不干涉，同时计算优化后的最终方案可存储在数据库中，以便再次查询调用。变压器计算模块包括：三相交流变压器线线、三相交流变压器线箔、三相交流变压器箔箔、单相交流电抗器、自耦变压器5个不同结构产品模块，根据不同的导体材料选择计算程序以便于快速计算，各模块中独立有变压器外形尺寸、磁密、电密、损耗、温升、阻抗等计算子程序，同时计算优化后的最终方案可存储在数据库中，以便再次查询调用。 0031 其中，计算单查询模块包括电抗器计算单和变压器计算单，每个计算单模块中又分别分为报价计算单和设计计算单，同时报价计算单和设。
16、计计算单都可以转到计算模块重新计算优化并进行存储至数据库，以供设计更改和查询。 0032 该装置可以进一步设置系统用户管理，以管理管理系统的用户权限，以及 登陆密码更改。 0033 以下就以箔绕三相交流电抗器为例，请参阅图2，为箔绕三相交流电抗器设计方法的模块流程示意图，包括步骤： 0034 1）通过输入输出模块输入用户参数：主要是输入产品的电感、工作频率、额定电流、工作电流、额定温升、工作环境温度以及由客户要求或者是设计者自定的硅钢片型号、导体材质（通过调用材料基础数据模块调用相关参数信息）、Max长、Max宽、Max高、Max损耗以及出排方式。 0035 2）通过输入输出模块输入初始设计参。
17、数：主要是设计者通过计算或工艺要求等初始设定的参数，包括最大磁密、最大电密、铁芯距线圈距离、主、纵绝缘等辅助设计参数； 0036 3）中央处理模块根据输入输出模块获得的参数范围，进行排列组合，每一组参数调用相应的计算模块根据参数组合计算出设计方案：根据系统自动计算得到的产品设计参数范围调整设计参数的取值，其中包括片宽、片厚、辐向并绕数、导线系列数、气道高度、长边气道数、短边排侧气道数、短边非排侧气道数等；在计算过程中，根据判断是否小于最大电密、长边气道是否小于最长总长、短边气道是否小于最宽长及满足以上要求的产品设计方案的长、宽、高、损耗、温升等是否满足要求等单一参数判断条件及时删除不符合条件的。
18、方案，降低计算复杂度。 说 明 书CN 104462630 A4/4页60037 4）选择排序：产品方案输出后，可根据主料价格、产品外形尺寸、产品重量、和/或损耗条件来筛选最优化的前40种最优化方案输出； 0038 5）循环过程：通过片宽、片厚、辐向并绕数、导线系列数、气道高度、长边气道数、短边气道数等参数的循环遍历取值计算。 0039 6）通过输入输出模块计算优化方案，存储于临时数据库，自动排序后输出最优化的前40种方案，展开方案，如不满意可以继续手动小范围 修改相关参数，并再次循环进行以上步骤生成新的方案以进行二次优化，并可以将最终方案存储为报价计算单或设计计算单。 0040 以上设计方法。
19、还可以设有一查询步骤，可以预存电抗器或变压器的初始方案的报价计算单（如设计方向客户提供的初步设计方案及其报价），以及根据以上6个步骤最终生成的电抗器或变压器的最终设计方案的设计计算单，计算单包括电抗器或变压器的各方面参数及材料性质及分部价格。 0041 上述方法还可应用在箔绕单相交流电抗器、直流电抗器、线绕三相交流电抗器、管式水冷电抗器、空心电抗器及板式水冷电抗器、三相交流变压器线线、三相交流变压器线箔、三相交流变压器箔箔、单相交流电抗器、自耦变压器上，步骤3)中的具体参数及其约束根据具体设计的产品进行相应变化即可。 0042 综上所述仅为发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。 说 明 书CN 104462630 A1/2页7图1说 明 书 附 图CN 104462630 A2/2页8图2说 明 书 附 图CN 104462630 A。