طراحی SRM مبتنی بر بهینه سازی چند منظوره زیرفضای دنباله
چکیده
برای طراحی بهینه موتور رلوکتانسی سنکرون (SRM)، توپولوژی روتر و انتخاب متغیرهای مختلف طراحی به عنوان چالش مهمی باقی می ماند. به طور کلی روتور SRM تنها در جهت محوری یا شعاعی طراحی می شود و متغیرهای طراحی مبتنی بر تجربه کاهش می یابد؛ با این حال، فرآیند فوق وقت گیر است. در این مقاله با مقایسه عملکردهای SRM با ترکیب های مختلف قطب/ شکاف و تعداد موانع شار، توپولوژی SRM با 4 قطب/ 36 کشاف، سیم پیچ های توزیع شده و مانع شار سه لایه پیشنهاد داده می شود. سپس روتور همره با موانع شار نامتقارن و ابتدای هموار پذیرفته می شود. علاوه بر این، روش Taguchi، الگوریتم تکامل تفاضلی (DE) و ارزیابی Pareto با یکدیگر ادغام می شوند تا بهینه سازی چند منظوره زیرفضای دنباله، روش پیشنهادی طراحی SRM به دست می آید. در نهایت، نمونه اولیه 3kW SRM طراحی می شود و تحلیل عنصر محدود (FEA) انجام می شود تا مزیت های فنی توپولوژی پیشنهادی SRM و روش های طراحی مورد ارزیابی قرار گیرد.
1. مقدمه
اخیراً به دلیل نوسان قیمت آهن رباهای دائمی (PM) و ناپایداری تامین مواد PM، موتور رلوکتانسی نامتقارن (SRM) به طور فزاینده در حوزه های مختلفی به ویژه خودروهای الکتریکی و کاربردهای صنعتی جذاب است. موتور SRM دارای عملکرد خوبی از نظر تضعیف شار و پایداری ساختاری برای اجتناب از به کارگیری PM است. با این حال، همچنان دارای معایبی از جمله ریپل زیاد گشتاور، چگالی پایین گشتاور و ضریب توان پایین است که قطب شدگی و کاربری آن را محدود می کند.
5. نتیجه گیری
به منظور بهبود مشخصات ریپل زیاد گشتاور، تراکم کم گشتاور و ضریب توان پایین SRM، این مقاله در ابتدا توپولوژی مناسب SRM را پیشنهاد می دهد. سپس طراحی SRM با ترکیب روش Taguchi، الگوریتم DE و ارزیابی Pareto برای تحقق بهینه سازی چند منظوره زیرفضای توالی انجام می شود. روش FEA مربوط به یک نمونه اولیه 3 کیلو واتی تایید می کند که توپولوژی پیشنهادی SRM و روش طراحی می توانند با الزامات طراحی چند منظوره سازگار باشند و همچنی دارای ارزش مرجع طراحی و کاربری است.
Abstract
For an optimal design of synchronous reluctance motor (SRM), rotor topology and the choice of numerous design variables remain a significant challenge. Generally, the rotor of SRM is only designed in the axial or radial direction, and the design variables are reduced based on experience; however, the above process is time-consuming. In this paper by comparing performances of SRM with different pole/slot combinations and the numbers of flux barriers, the SRM topology with 4-poles/36-slots combinations, distributed windings, and three-layer flux barrier is first proposed. And then, the step-skewed rotor with asymmetry flux barriers and flat tips are adopted. Further, the Taguchi method, differential evolution (DE) algorithm and Pareto evaluation are integrated to implement the sequence subspace multi-objective optimization, the proposed SRM design scheme is obtained. Finally, a 3kW SRM prototype is designed and its FEA (finite element analysis) is carried out to validate the technical advantages of proposed SRM topology and design methods.
I. INTRODUCTION
Recently, due to the price fluctuation of permanent magnets (PM) and the instability of the supply of PM materials, the synchronous reluctance motor (SRM) has become increasingly attractive in various fields, especially in electric vehicles and industrial applications. The SRM has good flux-weakening performance and structural stability to avoid the use of PM. However, it still has some disadvantages such as large torque ripple, low torque density and low power factor, which restricts its popularization and application.
V. CONCLUSION
To improve characteristics of large torque ripple, low torque density and low power factor of SRM, this paper firstly proposes an appropriate SRM topology. And then, the SRM design is accomplished by combining Taguchi method, DE algorithm and Pareto evaluation to realize the sequence subspace multi-objective optimization. The FEA of a 3kW prototype confirms that the proposed SRM topology and design scheme can meet the multi-target design requirements, which also has the value of design reference and applications.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. مقدمه
2. تعیین توپولوژی SRM
3. بهینه سازی چند منظوره SRM
A. ساده سازی توپولوژی روتور SRM
B. تعیین اهداف بهینه سازی
C. بهینه سازی چند منظوره زیرفضای متوالی مربوط به SRM
4. تست نمونه اولیه SRM
5. نتیجه گیری
منابع
Abstract
1. INTRODUCTION
2. DETERMINATION OF SRM TOPOLOGY
3. THE MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION OF SRM
A. The simplifying of SRM rotor topology
B. Determination of Optimization Objectives
C. Sequential Subspace Multi-objective Optimization of SRM
4. SRM PROTOTYPE TESTING
5. CONCLUSION
REFERENCE
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه