电化学整流电源电联接方案的优化设计

对于三相桥式整流电路：

UF（AV）=Udio

Ir(AV)=Ir

其中：Udio为所设计整流装置的理想空载直流电压；

Ir为整流器件反向平均漏电流。

所以ΔWGF=0.5×m·nb·Udio·Ir（5）

（3）快速熔断器损耗计算

对整流臂数m，每臂并联支路数为nb的快速熔断器总功率损耗ΔWGR为：ΔWGR=m·IT2··[1＋α(t－t0)]（6）

式中：RRD为快速熔断器冷态电阻；

t0可按20℃计算；

t风冷时取120℃，水冷取75℃；

α为电阻温度修正系数取0.0035/℃。

根据上述三部分损耗的描述，所以优化模型为：

f(x)=ΔWGZ＋ΔWGF＋ΔWGR（7）

2.3优化算法的确定

通过对以上优化模型的分析，搜索空间为离散空间，且模型本身并不复杂，所以采用离散系统最小值原理的优化算法是比较合适的。具体在已知优化模型基础上如何转化成优化目标函数的方法，文献[3]中叙述的比较详细。

优化的约束条件为，目标函数中的相关设计系数以及理想空载直流电压Udio和输出直流电流Id等设计要求，这部分函数的推导可以参见电化学整流电源电气计算的相关文献。

针对所研究的问题，优化的最终目标是搜索最佳并联支路数，从而使整流装置的损耗最小，效率最高。这样所研究问题的优化域为一般并联支路数的数目，即D={0,1,…nb}。

3实例分析

一台30kA×3/546V的电化学整流装置，主要原始数据及设计要求如下（主要列出与上面损耗计算中相关的参数）：

单柜额定输出直流IdN=30kA，UdN=546V；

整流电路型式：三相二极管桥式整流；

电流储备系数：KAi≥2.5；

均流系数：KI≥0.85。

按常规设计，在价格、可靠性满足要求的情况下，则选用当前最大承载电流的整流二极管。表1为常规设计与优化设计结果的比较。

显然，采用8只器件并联，使整流效率提高了约0.02％，大大节约了电能。

4结语

（1）通过在设计过程中引入优化的思想，克服了以往完全依赖经验公式的设计方法，使设计的整流装置在性能上有所提高。

（2）随着新型整流器件的推出，方案设计的多样性也越来越突出，优化设计方法更能体现出它的优势。

（3）通过完善优化目标函数（效率），可以进一步提高优化的效果。但对电化学整流装置来说，如果能从拓扑结构上进行分析，整流装置的性能会得到进一步的提高。

（4）这种优化思想也可以应用于其它电力电子变换装置。