بهبود ساختار هندسی رتور ماشین سنکرون رلوکتانسی با استفاده ترکیبی از شبکه عصبی، الگوریتم ژنتیک و روش اجزای محدود
الموضوعات :
مرتضی حق‌پرست
1
(دانشگاه شهرکرد)
صمد تقی‌پور بروجنی
2
(دانشگاه شهركرد)
عباس کارگر
3
(دانشگاه شهرکرد)
الکلمات المفتاحية: موتور سنکرون رلوکتانسی بهینه‌سازی برجستگی مغناطیسی روش اجزای محدود شبکه عصبی الگوریتم ژنتیک,
ملخص المقالة :
یک روش مناسب برای رسیدن به بازده و ضریب توان بالا در ماشین‌های سنکرون رلوکتانسی، افزایش برجستگی مغناطیسی (Ld/Lq) در این ماشین‌ها است. این کار معمولاً از طریق تغییر ساختار هندسی ماشین و به ویژه با تغییر تعداد و شکل سدهای شار رتور انجام می‌شود. در این مقاله از یک روش هوشمند برای بهینه‌سازی موتور سنکرون رلوکتانسی بر مبنای برجستگی مغناطیسی استفاده شده است. به این منظور مشخصات موتور از جمله هندسه ورق‌های استاتور، طول محوری ماشین، نوع سیم‌بندی و تعداد سدکننده‌های شار رتور ثابت فرض شده و شش پارامتر برای تعیین مکان سدهای شار رتور تعريف شده است. سپس به ازاي تغييرات پله‌ای اين پارامترها، برجستگی مغناطیسی رتور با استفاده از روش اجزای محدود (FEM) محاسبه شده و با به کارگیری این مقادیر برای آموزش يك شبكه عصبي (NN)، تابعی برای مدل‌کردن برجستگی مغناطیسی در موتور فراهم شده است. با در نظر گرفتن این مدل عصبی به عنوان تابع هدف درون الگوريتم ژنتيك (GA)، پارامترهای ماشین سنکرون رلوکتانسی بهينه‌سازي شده و بهترين ساختار موتور با بیشترین برجستگی مغناطیسی به دست آمده است. در پایان توانایی تخمین درست شبکه عصبی توسط شبیه‌سازی FEA، و قابلیت سنکرون ماندن موتور در بار نامی توسط شبیه‌سازی دینامیکی تأیید شده است.
[1] ABB, Synchronous Reluctance Motor-Drive Packages, http://www.abb.com/product/us/9AAC171953.aspx.
[2] J. D. Park, C. Kalev, and H. F. Hofmann, "Control of high-speed solid-rotor synchronous reluctance motor/generator for flywheel-based uninterruptible power supplies," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 55, no. 8, pp. 3038-3046, Aug. 2008.
[3] H. Hofmann and S. R. Sanders, "High speed synchronous reluctance machine with minimized rotor losses," IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 36, no. 2, pp. 531-539, Mar./Apr. 2000.
[4] A. Vagati, M. Pastorelli, and G. Franceschini, "High-performance control of synchronous reluctance motors," IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 33, no. 4, pp. 983-991, Jul./Aug. 1997.
[5] M. J. Kamper, F. S. Van der Merwe, and S. Williamson, "Direct finite element design optimization of the cageless reluctance synchronous machine," IEEE Trans. on Energy Conversion, vol. 11, no. 3, pp. 547-555, Sep. 1996.
[6] D. A. Staton, T. J. E. Miller, and S. E. Wood, "Maximising the saliency ratio of the synchronous reluctance motor," in Electric Power Applications, IEE Proc. B, vol. 140, no. 4, pp. 249-259, Jul. 1993.
[7] V. B. Honsinger, "The inductances Ld and Lq of reluctance machines," IEEE Trans. on Power App. and Sys., vol. 90, no. 1, pp. 298-304, Jan./Feb. 1971.
[8] T. Matsuo and T. A. Lipo, "Rotor design optimization of synchronous reluctance machine," IEEE Trans. on Energy Conversion, vol. 9, no. 2, pp. 359-365, Jun. 1994.
[9] S. J. Mun, Y. H. Cho, and J. H. Lee, "Optimum design of synchronous reluctance motors based on torque/volume using finite-element method and sequential unconstrained minimization technique," IEEE Trans. on Magnetics, vol. 44, no. 11, Part 2, pp. 4143-4146, Nov. 2008.
[10] S. Taghipour Boroujeni, N. Bianchi, and L. Alberti, "Fast estimation of line-start reluctance machine parameters by finite element analysis," IEEE Trans. on Energy Conversion, vol. 26, no. 1, pp. 1-8, Mar. 2011.
[11] J. H. Holland, Adaption in Natural and Artificial Systems, Ann Arbor, Michigan: University of Michigan Press, 1970.
