[发明专利]基于APDL和响应面法的电力变压器静电环结构优化方法

权利要求书

1.一种基于APDL和响应面法的电力变压器静电环结构优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据ANSYS参数化建模语言APDL建立电力变压器静电环有限元模型；

步骤2：以降低最大电场强度为优化目标，设置对最大电场强有影响的参数变量的变化范围；

步骤3：应用中心复合设计的方法进行响应面试验；

步骤4：检验响应面模型的有效性，对模型的拟合程度和预测能力进行分析；

步骤5：采用数学规划的方法得到优化后的参数变量和最大电场强度取值；

所述步骤1中，根据ANSYS参数化建模语言APDL建立变压器静电环有限元模型，具体包括：

编写ANSYS参数化编程命令，建立电力变压器静电环有限元模型，自动进行电力变压器结构建模、剖分、施加边界条件和电场强度的计算；

所述步骤2中，以降低最大电场强度为优化目标，设置对最大电场强有影响的参数变化范围，具体包括：

根据电力变压器静电环的结构和尺寸参数的限制，分别设置静电环曲率半径R₁、静电环上表面到静电环上面第一个纸板的距离h、绝缘层厚度s和静电环上段圆弧起始位置w的尺寸变化范围；

所述步骤3中，应用中心复合设计的方法进行响应面试验，具体包括：

对各参数变量进行归一化处理，之后，采用中心复合设计的方法选取试验点，设计各参数变量不同取值时的组合，通过ANSYS和MATLAB的相互调用，获得每次试验结果，建立初始响应面模型，通常采用二阶多项式的形式：

式中，y为目标函数，β₀，β_j，β_j和β_ij为多项式系数，x_j为参数变量，n为参数变量的个数；

所述步骤4中，检验响应面模型的有效性，对模型的拟合程度和预测能力进行分析，具体包括：

采用Design-Expert 10.0回归分析软件，对初始响应面模型进行方差分析、诊断分析和摄动分析，通过检验各变量和二次项的显著性，剔除无关因素，得到最终的响应面模型；

所述步骤5中，采用数学规划的方法得到优化后的参数变量和最大电场强度取值，具体包括：

采用数学规划的方法，对最终的响应面模型进行求解，得到各参数变量相互配合下的最大电场强度最优值，确定电力变压器静电环结构模型的各个结构参数。