定子雙繞組風力感應發(fā)電機優(yōu)化設計研究.pdf

1、定子雙繞組感應發(fā)電機(DualStator-WindingInductionGenerator,DWIG)是一種勵磁無功連續(xù)可調(diào)的新型交流電機。它不僅繼承了籠型轉(zhuǎn)子感應電機結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易維護的優(yōu)點,而且克服了傳統(tǒng)感應發(fā)電系統(tǒng)電力電子裝置容量和體積大、諧波成分大等缺陷。該電機在獨立電源和風力發(fā)電領(lǐng)域具有廣闊應用前景,然而目前還缺乏對定子雙繞組風力感應發(fā)電機優(yōu)化設計方面的研究。本文分別從電磁設計和優(yōu)化算法兩方面對籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的DWI

2、G進行研究。
　　首先,簡要介紹了DWIG及其發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,對磁動勢進行了詳細分析,據(jù)此推導了等效電路,并分析了功率平衡關(guān)系和控制繞組電流的計算方法;其次,結(jié)合DWIG電磁設計的特點,利用VisualBasic6.0平臺研發(fā)了DWIG電磁設計程序,得出了初始設計方案,并針對主要參數(shù)對電機性能的影響進行了探討,最終形成了一套較初始方案更優(yōu)的方案,為DWIG的優(yōu)化設計提供了電機本體參數(shù);第三,分析了風力DWIG的特點,

3、對其額定轉(zhuǎn)速和變轉(zhuǎn)速工況下的運行特性進行了探討,并進一步得到了優(yōu)化設計中勵磁電容的選取依據(jù);第四,在介紹粒子群優(yōu)化(ParticleSwarmOptimization,PSO)算法和遺傳算法(GeneticAlgorithm,GA)各自特點及其改進研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出了一種遺傳-粒子群綜合算法(Genetic-ParticleSwarmMemeticAlgorithm,GPSMA),并用4個典型的Benchmark函數(shù)驗證了算法的有效

4、性;最后,結(jié)合風力DWIG的特點,建立了風力DWIG的優(yōu)化設計模型,采用GPSMA對其進行了優(yōu)化設計,并對優(yōu)化方案進行了討論分析。
　　結(jié)果表明,本文的電磁設計及運行特性計算公式正確有效;提出的GPSMA不僅保留了PSO算法收斂速度快的優(yōu)點,而且能有效克服PSO算法早熟收斂的缺點,其全局尋優(yōu)能力較強,適合多變量復雜優(yōu)化問題的求解;得到的優(yōu)化設計方案分別減小了控制繞組電流或降低了成本或提高了效率,達到了優(yōu)化目的。
　　本文的研