混合励磁开关磁阻电机转矩特性多目标优化

针对开关磁阻电机低功率密度和低材料利用率的问题,为了进一步提高电机的转矩特性,设计了一台航空用三相12/10极混合励磁开关磁阻电机并对其转矩特性进行多目标优化。首先对新型电机的结构及其电磁转矩原理进行分析,然后进行电机设计,并选取设计变量,最后基于混沌粒子群算法与响应表面法对电机的平均转矩和转矩脉动进行多目标优化。仿真结果表明优化后电机的平均转矩提高了4.78%,转矩脉动减少42%,在保持较大的平均转矩情况下大幅度减少转矩脉动,实现了平稳起动过程。结论是混沌粒子群算法与响应表面法相结合的优化方法适合于新型电机的设计与优化过程,该方法可显著节约优化时间,提高效率,保证了求解精度,提高了全局寻优能力。     

基于KELM-SAPSO的开关磁阻电机优化设计

开关磁阻电机由于其双凸极结构和铁芯磁通密度的高度饱和性,使得建立准确的非线性模型极其困难,传统的设计方法难以设计出最优方案。为了优化在起动过程中开关磁阻起动/发电机的转矩特性,缩短起动时间,首先采用传统设计方法设计了一台开关磁阻电机,并且选取了设计参数;然后针对非参数建模结构简单,容易辨识的特点利用核极限学习机进行非参数建模;最后使用模拟退火粒子群算法对平均转矩和转矩脉动进行多目标寻优。仿真结果表明,建立的非参数模型拟合精度高,优化后电机的平均转矩增加了3.95 N·m,转矩脉动减少0.23。仿真实验表明,核极限学习机和模拟退火粒子群相结合的算法适合于电机的设计与优化过程,具有参数设置少、泛化能力强、不易陷入局部最优解、耗时较少等优点。     

电动车用开关磁阻电机驱动系统多指标同步优化

为了提高电动汽车用开关磁阻电机综合性能,在获得开关磁阻电机磁链特性曲线的基础上建立了其非线性动态模型;以改善平均转矩,降低转矩脉动,提高电机效率为目标,提出了一种多指标同步优化开关角度的方法,建立了最优开通角、关断角与转速、负载转矩之间的函数关系;设计了基于可变开通角、关断角的驱动系统优化控制器;定义了均方根电流比例系数、转矩平顺度比例系数和等效功率比例系数3个概念,将多指标同步优化策略与平均转矩最优化策略进行了对比分析,分析及实验结果表明:利用多指标同步优化开关角度的方法建立的转矩优化控制器能很好地平衡平均转矩、转矩脉动和电机效率3个参数指标,达到了优化开关磁阻电机转矩动态特性的目的。     

基于差分进化算法的开关磁阻电机转矩脉动抑制

针对开关磁阻电机(switched reluctance motors,SRM)转矩脉动大的问题,提出一种基于差分进化算法的开关磁阻电机转矩控制方法。利用差分进化算法的优秀寻优能力,将其应用到转矩分配函数开关角在线寻优过程中,直接将转矩脉动作为优化目标来确定最佳开关角。以1台12/8极开关磁阻电机为研究对象,构建了以DSP为控制核心的转矩控制系统实验平台,实验结果证明了基于差分进化算法的控制方法能有效抑制开关磁阻电机转矩脉动。     

电动汽车用开关磁阻电机驱动系统设计及优化

为了达到车用开关磁阻电机驱动系统动态特性优化的目的,建立了其动态仿真模型,分析了负载转矩、开通角、关断角对转矩脉动及电机效率的影响及其规律.以降低转矩脉动,提高电机效率为目标,提出了一种双指标同步优化开关磁阻电机控制参数的方法,建立了基于负载转矩与电机转速的可变开通角、关断角控制参数模型.针对不同优化策略结果的对比分析以及实验结果表明,提出的双指标同步优化策略能很好地降低转矩脉动,提高电机效率,达到了优化开关磁阻电机驱动系统动态特性的目的.     

基于NSGA-Ⅲ的开关磁阻发电机多目标优化设计

为了减小开关磁阻发电机转矩脉动、提高发电机运行效率及功率密度,提出一种基于改进非支配排序遗传算法的开关磁阻发电机的多目标优化方法。搭建1kW四相8/6极SRG多目标优化设计模型,通过开关磁阻发电机参数化分析确定优化变量;基于响应面法搭建开关磁阻发电机优化目标函数的响应面模型;采用NSGA-Ⅲ优化算法对开关磁阻发电机的结构参数和控制参数进行优化,通过改进的精英策略全局寻优得到Pareto最优解集。通过仿真实验对比开关磁阻发电机优化前后的运行性能,验证了所提优化方法的有效性。     

电动车用开关磁阻电机转矩控制器设计与优化

电动汽车用开关磁阻电机转矩动态特性对电动汽车整车动力性能与乘坐舒适性能起着至关重要的作用。为了降低开关磁阻电机转矩脉动,提高其平均转矩,达到优化转矩动态特性的目的,在MATLAB/Simulink环境中建立了开关磁阻电机非线性动态模型;利用动态模型仿真数据确立了电机转矩动态性能与转速、关断角之间的函数关系;以降低转矩脉动,提高平均转矩为目标,建立了最优关断角与转速之间的函数关系;设计了基于可变关断角的转矩优化控制器。仿真结果表明,本文建立基于可变关断角的转矩优化控制器能很好地降低转矩脉动,提高平均转矩,达到了优化开关磁阻电机转矩动态特性的目的。     

开关角对斜槽转子SRM稳态转矩的多目标优化

开关磁阻电机转子斜槽结构可有效减小电磁径向力,但会导致转矩特性变化。针对该问题,给出了线性模型下斜槽转子开关磁阻电机稳态转矩的解析方法,然后建立了四相8/6极开关磁阻电机模型,采用三维有限元仿真方法,计及端部漏磁,以电流开通角、关断角和转子斜槽角度为优化参数,以平均转矩变化量最小和转矩脉动最小为优化目标,基于正交试验法设计试验方案,通过极差和方差分析确定了相应参数的优组合,并将优化前后的转矩特性进行了比较,结果表明:小的斜槽角度对转矩特性的影响并不大,优化后电机的平均转矩相比优化前只变化了16.01%,但其转矩脉动下降了23.63%。     

磁悬浮开关磁阻电机建模与参数优化设计

针对磁悬浮开关磁阻电机参数设计问题,提出一种基于最小二乘支持向量机与粒子群优化算法的电机结构参数优化设计方法.采用三维有限元仿真建立样本空间,构建悬浮力、电磁转矩与绕组间互感的最小二乘支持向量机非参数模型;并基于该非参数模型,选择满足额定电磁转矩为约束条件,悬浮力最大且绕组间互感最小为优化目标,采用粒子群优化算法获取电...     

电动车用开关磁阻电机驱动系统转矩脉动优化设计

开关磁阻电机驱动系统的转矩脉动严重影响了电动汽车的性能。为了达到电动汽车用开关磁阻电机转矩脉动优化的目的,在Matlab/Simulink环境中建立了开关磁阻电机非线性动态模型;利用动态模型仿真得到的转矩数据分析了开通角和关断角对转矩脉动的影响规律;以降低转矩脉动为目标,得到了电机转矩脉动最优化开通角以及最优化关断角与转速之间的关系;设计了基于开通角和关断角可随转速变化的优化控制器。通过优化前后对比分析表明,本文建立的优化控制器能有效抑制开关磁阻电机的转矩脉动,为电动汽车用开关磁阻电机驱动系统的优化提供一定的参考价值。     

新型开关磁阻电机优化设计

为降低开关磁阻电机转矩脉动以及提高转矩出力,提出一种在定转子齿上依次开槽的优化设计方案,对所开槽进行参数化处理,使用控制变量法分析各个开槽参数对性能指标的影响,以性能指标最优为目标选取参数,并利用有限元方法分析了电流转矩特性验证效果。由于该方案无法对多个开槽参数协同优化,因此进一步提出方案二,即借助多学科优化工具optiSLang,使用多目标粒子群算法对开槽参数进行全局优化,得到Pareto最优解集后再使用TOPSIS法客观地从中选取出全局最优解。优化后,与未开槽时相比,转矩脉动下降了32.347%,平均转矩上升了12.594%,效果令人满意。     

多目标算法分层优化策略在开关磁阻电机中的应用

针对电机多参数多目标协同优化较为复杂的问题,提出了基于非支配排序遗传算法分层迭代优化的思想。首先,介绍定子分段混合励磁开关磁阻电机的设计流程和工作原理。其次,选择电机的待优化参数和优化目标,并引入Pearson相关系数分析电机参数与优化目标的相关性,根据相关性结果对待优化参数进行分层;建立各层优化参数与优化目标的非线性模型,将非线性目标模型引入多目标优化算法。最终,在Pareto前沿中选取最优个体,完成对电机结构参数和控制参数的分层迭代优化,确定电机的最优结构参数和控制参数,并通过有限元分析软件进行验证。相比较于初始模型,优化后电机的效率略有提高,平均转矩增加12.44%,转矩脉动减小64.96%。根据最优参数制造出实验样机,实验结果验证了优化设计的有效性和优越性。     

基于混沌免疫接种粒子群算法的电力系统多目标无功优化

针对基本粒子群优化算法的收敛性能受初始粒子分布影响较大的问题,应用混沌优化理论具有遍历性的突出优点和人工免疫系统中接种疫苗的方法,即混沌免疫接种粒子群优化算法,将该方法应用于电力系统多目标无功优化模型求解.混沌免疫接种粒子群算法是采用混沌优化生成初始粒子即无功优化控制变量值,并选择其中较优的粒子作为初始粒子群,改善了随...     

基于果蝇算法的开关磁阻电机多目标优化研究

针对采用传统算法对开关磁阻电机(SRM)本体进行多目标优化时存在算法复杂、调节参数多、计算量大且易陷入局部最优解等问题,提出一种基于果蝇算法(FOA)的SRM本体多目标优化设计方法。利用极限学习机算法建立SRM非参数模型,采用FOA算法对其进行优化,实现了SRM定转子极弧的全局最优设计,最后对该优化算法的效果进行了仿真验证,同时与传统粒子群优化算法(PSO)进行了对比分析,结果表明,FOA算法不仅获得了较PSO算法更好的转矩波动系数和效率指标,而且具有参数设置少、收敛速度快且不易陷入局部最优解等特点,具有较好的应用价值。     

用于配电网多目标无功优化的改进粒子群优化算法

针对配电网多目标无功优化的应用需求以及优化算法存在的收敛性和多样性问题,基于Pareto熵的多目标粒子群优化算法,提出一种应用于多目标无功优化的改进粒子群优化算法。该算法在全局外部档案更新过程中引入冗余集策略,避免迭代过程中陷入局部最优解。将算法应用于配电网无功优化中时,采用离散变量取整方法,加快算法的收敛速度。建立网损、电压偏差及无功补偿装置投资最小的配电网多目标无功优化模型,并以IEEE 33节点配电网络为算例进行仿真,结果表明改进后的算法兼顾了优化的收敛性和多样性,能够在不同的优化要求下得到有效的无功优化方案。     

Control Optimization of a Slotted Switched Reluctance Generator for High-torque Applications

This article describes the control optimization of a slotted switched reluctance generator for low-speed applications. The machine is simulated with the finite-element method. The turn-off and turn-on angles are optimized by means of a genetic algorithm to maximize the output power and minimize the torque ripple. First, these two criteria are optimized separately with a mono-objective genetic algorithm, and then a multi-objective Pareto genetic algorithm is used. An analysis of optimized parameters and resulting current waveforms is also performed. Experimental results based on a 6/4 switched reluctance generator are also presented.     

一种在线数据驱动的永磁直线电机优化设计

针对电机优化设计是一个非线性度高、强耦合、计算成本高的问题,文中介绍了一种在线数据驱动的电机优化设计方法。该设计方法采用kriging代理模型快速获得电机的近似数学模型,通过期望提高的在线加点策略实现高精度模型,结合多目标粒子群算法最终获得电机多目标优化的Pareto前沿。在线数据驱动的优化设计原始样本少,且能以最少数量的样本加点来改善模型精度,大大减少了计算成本。该法用于一台12槽10极永磁直线电机,结果显示优化的电机较原始其推力波动降低了64%且平均转矩提高了6%,计算周期缩短了60%。此优化设计方法同样适用于其它优化问题,具有一定的参考价值。     

开关磁阻电机直接瞬时转矩控制的优化研究

为改善开关磁阻电机(SRM)的转矩脉动和效率,提出了一种改进的SRM直接瞬时转矩控制(DITC)方法。该方法采用了灵活的转矩分配方式获得各相参考转矩,用来对瞬时转矩进行闭环控制;同时增加了角度优化方案,根据每相绕组导通期间的累积转矩误差、转速和参考转矩等变量,通过模糊算法实现电机开通角度的在线调整,动态的改善转矩误差和电机的效率。在MATLAB/Simulink软件中分别根据改进前后的DITC方法建立SRM控制系统仿真模型,仿真试验结果表明所提的优化方法能够达到较小的转矩误差和相电流,实现了电机的平稳、高效控制。     

电力系统无功优化多目标处理与算法改进

电力系统无功优化属于典型的多目标非线性复杂优化问题,求解非常困难。近年来,众多智能优化算法应用于该问题,其中粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法最具代表性;但PSO算法性能仍有待提高,如可能陷入局部极值。提出一种多策略融合粒子群优化(Particle Swarm Optimization with Multi-Strategy Integration,MSI-PSO)算法,对速度更新公式引入选择操作,分阶段加速因子调整和惯性权重动态调整,以平衡粒子局部搜索与全局探索能力;同时,随机选取部分性能差的粒子,将其速度更新公式中的个体认知部分修改为社会认知部分,以提高算法搜索精度和收敛速度。建立以系统网络损耗最小和系统电压稳定裕度最大为目标的无功优化仿真模型,分别考虑加权法、隶属度函数法和Pareto法实施多目标处理。针对IEEE30节点测试系统进行仿真实验,结果表明,和其他几种改进PSO算法以及基于pareto最优解集PSO算法进行对比,所提MSI-PSO算法具有更好的性能,能够有效求解电力系统多目标无功优化问题。     

用于飞轮储能系统的轴向分相电机的电磁分析与优化设计

针对轴向分相电机参数优化问题,在分析电机基本电磁特性的基础上,探究一种关键结构参数提取及其优化设计方法。首先,通过有限元分析探究电机悬浮及转矩性能与结构参数间的一般规律,并基于所得各结构参数的变化曲线进行敏感度分析,获取待优化的关键结构参数。其次结合极限学习机学习速度快、建模精度高的优点,构建多目标统一优化模型。然后以改善平均悬浮力及转矩性能为优化目标,利用粒子群算法进行全局寻优以获得最优参数配置。有限元仿真结果表明,优化后电机的悬浮力和平均转矩分别提高了10.07%和6.67%,验证了所述优化方法的有效性。