基于改进粒子群算法的开关磁阻电机本体优化

针对开关磁阻电机多变量、高非线性以及传统设计过程无法快速而准确获得最优方案的问题,提出一种基于Kriging模型和改进粒子群算法的参数优化策略。首先建立多目标优化模型,采用田口正交方法进行敏感性分析,依据灵敏度大小将优化变量分为两个子空间;其次为提高多目标粒子群算法的收敛速度和全局寻优精度,引入天牛须搜索算法中环境感应机制和遗传算法中交叉变异策略;最后建立Kriging模型,利用改进粒子群算法对两个子空间参数进行迭代寻优。实验结果表明,优化后的转矩脉动减少23%,平均转矩提高2.3%,在大幅度减少转矩脉动情况下保持了较大平均转矩。结论是改进的粒子群算法与Kriging模型相结合策略适用于开关磁阻电机优化过程,可显著提高优化效率,保证求解精度。     

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。     

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%。     

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。     

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。     

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。     

新型转子齿的高速开关磁阻电机转矩脉动抑制

开关磁阻电机具有较大的噪声和振动,噪声和振动的主要原因之一就是转矩脉动。与常规转速的开关磁阻电机相比,高速开关磁阻电机的转矩脉动问题更为严重。为有效抑制高速开关磁阻电机的转矩脉动,设计了一种新的转子齿形,把转子带极靴和转子齿两侧开槽结合在一起。并且对极靴形状和开槽位置大小进行参数优化,得到了最优解。在保证平均输出转矩基本不变的前提条件下,极大的减小了转矩脉动,转矩脉动系数从2.47下降到1.45。通过比较改良前后电机特性,验证了此方法的合理性与正确性,为高速开关磁阻电机后续的优化研究奠定了基础。     

开关磁阻电机转矩脉动及结构优化设计研究

以轮毂电机为动力的四轮独立驱动电动车是电动车未来的发展方向之一。开关磁阻(switched reluctance)电机因为输出扭矩大,性能可靠等特点而成为较理想的驱动电机。针对SR电机输出转矩脉动大,影响电动汽车运行的舒适性和操纵稳定性的问题,深入分析了SR电机转矩脉动产生的原因,提出了相应的优化设计方案,并采用粒子群算法对设计参数进行了优化。研究结果表明:经改进设计以后,在激励电流为10 A时,SR电机的转矩脉动减少了21.42%;在激励电流为20 A时,转矩脉动减少24.32%,对改善四轮独立驱动电动汽车的舒适性和操纵稳定性具有重要意义。     

基于粒子群算法的SRM转矩脉动抑制研究

粒子群算法(PSO)以其实现容易、精度高、收敛快等优点成为智能进化算法的重要分支,是解决非线性问题的有效方法。针对开关磁阻电机(SRM)非线性和强耦合的特点,在直接瞬时转矩控制策略(DITC)的基础上,提出了基于粒子群算法的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制策略。其中,控制外环采用模糊PID对速度进行闭环,控制内环采用以ITAE适应度函数为性能指标的粒子群自适应PID对转矩进行控制。在Matlab/Simulink环境下,仿真结果表明,改进的直接瞬时转矩控制策略可以降低开关磁阻电机低速转矩脉动。     

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。     

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。     

基于响应面法的磁悬浮开关磁阻电机优化设计

为改善磁悬浮飞轮电机的悬浮和转矩性能,提出了一种单绕组磁悬浮开关磁阻电机(single winding bearingless switched reluc-tance machine,SWBSRM)结构优化设计方法.通过有限元分析,结合响应面法与遗传粒子群算法对电机结构参数作进一步优化.首先通过中心复合试验设计建立样...     

开关磁阻电机转矩脉动抑制综述

针对开关磁阻电机转矩脉动较大的缺点,在分析转矩脉动产生机理后,从电机本体结构优化和控制策略设计两个方面综述抑制开关磁阻电机转矩脉动的若干解决方案。指出了各种转矩脉动抑制方法的优缺点,提出了开关磁阻电机转矩脉动抑制的研究方向。     

新型轴向磁通转子错角斜极SRM研究

由于开关磁阻电机定转子呈双凸极结构以及其磁场具有饱和性和强非线性,使该电机在运行时会产生较大的转矩脉动和噪声。本文针对开关磁阻电机转矩脉动较大的特点,提出了一种新型电机结构——轴向磁通转子错角斜极电机,并对该电机进行了有限元仿真,详细分析该电机结构的电感、转矩脉动、损耗等特性并将改进的电机结构与传统开关磁阻电机进行了对比。仿真结果表明,结构改进后的电机改善了传统磁阻电机的性能,增大了平均转矩,减小了转矩脉动,提高了电机效率。     

一种抑制开关磁阻电机转矩脉动的电流控制方法

本文提出一种无需反馈瞬时转矩和计算开通、关断角,即可降低开关磁阻电机转矩脉动的电流控制方法。该方法借鉴同步电机的dq轴控制思想,根据开关磁阻电机的电流、电感特性将参考电流非负处理和修正,以保持输出转矩的平稳。为保证电机的系统效率,减少转速较高时因续流产生的负转矩,采用电流前移法,通过模糊算法调整移动角,进一步完善参考电流。搭建三相9/6极开关磁阻电机仿真系统和实验平台,实现传统电流控制和提出的电流控制,对这两种控制方式在不同转速下的开关磁阻电机转矩脉动进行对比和分析。仿真和实验结果表明,提出的电流控制方法在开关磁阻电机中低速运行时均可有效降低27%～34%的转矩脉动。     

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.     

低转矩脉动同步磁阻电机设计与优化

同步磁阻电机利用其直、交轴磁路磁阻不同而产生磁阻转矩,转子结构简单且避免了稀土永磁材料的使用,电机的加工和制造成本明显降低,但是存在转矩脉动大、功率因数低及效率有待提升的不足。为此,重点开展降低同步磁阻电机转矩脉动且提高其功率因数和效率的电机设计及多目标优化设计研究。首先利用转子不对称结构降低电机的转矩脉动并完成低转矩脉动同步磁阻电机设计,然后基于田口实验法确定电机优化变量,再基于遗传算法兼顾实现转矩脉动、功率因数和效率的多目标优化且通过电机的有限元分析(FEA)验证低转矩脉动同步磁阻电机设计和多目标优化设计方案的合理有效性。     

基于响应面法的三相开关磁阻电机阶梯气隙的优化设计

开关磁阻电机的高转矩脉动影响了该种电机的直驱应用,本文以直驱电动工具为应用背景,对开关磁阻电机的阶梯气隙进行优化设计,以降低其转矩脉动。首先给出了开关磁阻电机基于均匀气隙的电磁设计方案,以该方案为基础,研究了电机转矩脉动、单位相电流所产生平均转矩值随阶梯气隙的变化关系,然后将响应面法与遗传算法相结合对开关磁阻电机的阶梯气隙进行了优化设计研究,最后进行了样机试制、样机性能测试实验及样机的实际电动工具工作实验,实验结果表明了样机电机的良好性能及阶梯气隙优化设计的效果。     

开关磁阻电机直接转矩控制方法的优化

在开关磁阻电机的驱动中,采用直接转矩控制可以显著地改善其输出转矩的稳定性和转矩响应的快速性,而且该算法具有较好的通用性。从控制角度入手,研究降低开关磁阻电机噪声和减小转矩脉动的方法。针对传统直接转矩控制方法转矩脉动大的问题,提出了一种适用于四相开关磁阻电机的电压矢量和开关表的优化方法,取消了磁链滞环,重构了电压矢量。仿真和实验证明,该方法在转速稳定状态下可有效减小转矩脉动并提高转矩电流比。     

开关磁阻电机多目标协同优化设计

针对开关磁阻电机存在多变量、强耦合、高非线性等特点以及传统方法较难快速而准确地获得其最优设计方案的问题,引入了多目标协同优化设计方法。对协同优化算法进行了改进,提出了新型动态松弛因子法以及最优保留策略,在保证算法收敛性的同时,提高了其收敛速度及精度。以效率及转矩脉动为目标,利用改进型协同优化算法对开关磁阻电机的初始设计方案进行了优化,得到了关键几何尺寸和控制参数的全局最优取值。针对优化方案功率密度和热负荷较高的问题,设计了一个定、转子双水冷系统,并通过集中参数热网络模型证明了电机主要部位温度在工程允许范围之内。分析结果表明,改进型协同优化算法的引入达到了提升电机效率并降低其转矩脉动的目的。