一种降低转矩脉动的同步磁阻电机转子优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种降低转矩脉动的同步磁阻电机转子优化设计方法，首先通过有限元分析获得转子结构参数与转矩和转矩脉动之间关系的样本库，然后基于深度神经网络建立电机转子的快速计算模型；以不削弱转矩密度和最小化转矩脉动为目标，利用免疫克隆算法优化转子在不同工作点的结构参数；最后，通过仿真分析验证了该方法的正确性和有效性。本发明专利技术方法考虑了电机在不同工作点的性能，降低了转矩脉动，提升了转矩密度，提高了电机的运行性能。

【技术实现步骤摘要】
一种降低转矩脉动的同步磁阻电机转子优化设计方法
本专利技术涉及同步磁阻电机优化设计的
，特别是涉及一种降低转矩脉动的同步磁阻电机转子优化设计方法。
技术介绍
近年来，由于稀土永磁体的高成本和有限的供应，永磁同步电机的发展受限。因此，研究一种少稀土永磁体，甚至无稀土永磁体的电机具有重要意义。同步磁阻电机的转子结构中没有永磁体，其遵循的原理是磁通量始终沿磁阻最小的路径闭合。同步磁阻电机具有成本低，转矩密度高，效率高等优点，具有广阔应用前景。但是，转矩脉动始终是同步磁阻电机的问题。电负载的空间谐波与转子各向异性之间的相互作用会导致转矩波动，这在大多数应用中是无法容忍的。可以通过全局优化同步磁阻电机的转子结构参数来实现转矩脉动的抑制。电机转子参数的全局优化包括两个关键步骤：快速计算模型的建立以及全局优化算法的选择。其中，快速有效建模方法的研究是电机转子参数结构优化设计的核心问题。电机建模的常用方法是磁等效电路法，响应面方法，人工神经网络等其他方法。磁等效电路法建立的模型可以定性地反映电动机参数和电动机性能之间的关系，但是该模型不够准确。响应面模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低转矩脉动的同步磁阻电机转子优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)确定同步磁阻电机待优化的转子结构参数x

【技术特征摘要】
1.一种降低转矩脉动的同步磁阻电机转子优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定同步磁阻电机待优化的转子结构参数x1、x2…xn为初始转子结构参数，根据转子尺寸和形状得到的最小值xiN与最大值xjM,需要满足的初始范围为x1∈(x1N，x1M)、x2∈(x2N，x2M)…xn∈(xnN，xnM)；i＝1，2，…n，j＝1，2，…n，其中，n为正整数；
(2)采用有限元仿真建立样本库，根据步骤(1)中n个转子结构参数的范围，采用n因素m水平，其中：m为正整数，共有mn种正交组合方式，考虑到电机在不同工作点的运行状况，定子绕组以额定电流的50％﹑100％和200％励磁；用有限元仿真计算mn组不同的转子结构参数下的平均转矩Tavg1﹑Tavg0.5﹑Tavg2和转矩脉动Trip1﹑Trip0.5﹑Trip2,得到样本库；其中，Tavg1﹑Tavg0.5﹑Tavg2分别表示在100％，50％和200％额定电流下励磁的平均转矩，Trip1﹑Trip0.5﹑Trip2分别表示在100％，50％和200％额定电流下励磁的转矩脉动；
(3)基于深度神经网络建模，确定输入变量和输出变量之间的关系，其中：输入变量为转子结构参数x1、x2…xn，输出变量为平均转矩和转矩脉动；将步骤(2)中得到的mn组数据归一化到[0,1]区间；随机选择数据的80％为训练样本数据，20％为测试样本数据；确定隐藏层层数和各层神经元数目，选取ReLU为激活函数，对训练样本进行训练；最后，回归测试数据，以决定系数R2为标准，检验模型精度；
(4)采用免疫克隆算法对模型进行优化，以转矩密度不削弱，转矩脉动最小化为优化目标，同时考虑不同工作点的运行状况，故目标函数如公式(1)所示：



得...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍晓华，梁樑，许东滢，徐翌翔，燕婧文，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34