开关磁阻风力发电机-齿轮传动系统集成设计与分析

为实现开关磁阻型风电机组轻量化的设计目标、提高设计效率，提出一种开关磁阻风力发电机-齿轮传动系统参数集成设计方法。该方法以开关磁阻风力发电机和齿轮传动系统结构参数为设计变量，以系统质量最小为优化目标。基于有限元法计算开关磁阻发电机磁链与转矩特性矩阵。在此基础上，建立开关磁阻发电机非线性动态仿真模型以计算开关磁阻发电机动态转矩，并应用模拟退火算法优化开关角，获得最大发电机转矩，最后采用下山单纯形优化方法迭代发电机-齿轮系统质量，获得满足设计要求前提下系统质量收敛时的设计变量值。该优化过程优化套优化，可最大程度降低系统质量。上述设计流程通过脚本实现自动化运行以提高设计效率，可实现开关磁阻发电机-齿轮系统轻量化参数集成设计。基于该方法，针对8 MW风电机组进行参数设计，并与现有的相同发电容量永磁型风电机组的质量和发电机转矩性能对比。结果表面：通过该方法设计开关磁阻风力发电机-齿轮传动系统可保证发电机具有良好的转矩性能，同时可有效降低系统质量，且可极大地提升设计效率。