دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی برق – قدرت
عنوان:
طراحی بهینه موتور سنکرون مغناطیس دائم
برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده:
موتورهای سنکرون مغناطیس دائم با آهنربای دائم داخلی در مقایسه با موتورهایی دارای آهنربای دائم خارجی به دلیل گشتاور رلوکتانسی حاصل از برجستگی قطب جمع شونده با گشتاور الکترومغناطیسی مورد توجه محققان واقع شدند. زیرا راندمان بالاتر، استفاده از حجم کمتر آهنربای دائم و استحکام مکانیکی بهتر داشتند. طراحی بهینه مستلزم انجام حلقه تکرار طراحی – تحلیل – اصلاح – طراحی می باشد. طراحی توسط روابط پایه انجام می گیرد. اصلاح توسط الگوریتم بهینه سازی صورت می پذیرد.
یک مطلب دیگر :
نظام کیفری اسلام تحلیل هم در حالت ماندگار و هم دینامیکی با استفاده از روش های حل دقیق عددی (مانند روش اجزای محدود) بسیار زمانبر می باشد. روش تقریبی مدار معادل مغناطیسی در عین سرعت بالا در مقایسه با روش های تحلیل دقیق عددی تقریب خوبی از جواب ها ارائه می دهند. لذا برای کاهش زمان اجرای حلقه طراحی بهینه، تحلیل در حالت ماندگار با استفاده از این روش انجام می شود. اصولاً در طراحی بهینه ماشین می توان کلیه پارامترها را به عنوان متغیرهای طراحی فرض کرد و محدوده تغییرات آنها را براساس روابط پایه و تجربه طراح تعیین نمود. بدین ترتیب یک فضای جستجوی چند بعدی به وجود خواهد آمد که بعد آن تعداد پارامترهای طراحی می باشد. بدیهیست که جستجو در چنین فضای چند بعدی وسیعی بسیار زمانگیر خواهد بود. زیرا بسیاری از نقاط این فضا قیود طراحی مانند گشتاور معین در سرعت معین را برآورده نمی کند. لذا زمان زیادی صرف تحلیل نقاطی از فضا می شود که خواست های اولیه طراحی را برآورده نمی کنند. لذا مناسب است قبل از تحلیل طرح ها قابلیت ارضای قیدها توسط بلوکی که به حلقه طراحی بهینه اضافه می شود بررسی گردد. این بلوک الگوریتم سنتز نام دارد که با کاهش دسته ای از پارامترهای طراحی (متغیرهای وابسته) با انجام حلقه های داخلی قیود را ارضا می کند. لذا بعد فضای جستجو کاهش یافته و سرعت حلقه طراحی بهینه نیز افزایش می یابد. به دلیل استاتور کاملا مشابه موتور القایی سه فاز، قید خاص مد نظر، ارائه گشتاور معین در سرعت معین در بازه ای از سرعت (چند نقطه کار) می باشد که با شبیه سازی ابتدا تأثیر پارامترهای موتور بر آن بررسی می شود. آنگاه با در نظر گرفتن تمامی قیود، الگوریتم سنتز مناسب ارائه می گردد. با استفاده از پارامترهای متغیر باقیمانده طراحی
(متغیرهای مستقل) روش بهینه سازی جستجوی تابو با استفاده از حافظه از بررسی طرح های تکراری اجتناب می کند و سرعت بهینه سازی را می افزاید و با استفاده از تکنیک های شدت بخشی و تغییر مسیر به ترتیب به جواب بهینه نزدیک شده و از جواب بهینه محلی رهایی می یابد. لذا حلقه طراحی بهینه به صورت طراحی – ارضای قیود توسط الگوریتم سنتز با کمک متغیرهای وابسته – تحلیل توسط روش مدار معادل مغناطیسی – اصلاح متغیرهای مستقل برای بهینه سازی میانگین راندمان یک بازه گشتاور سرعت توسط روش جستجوی تابو – طراحی، تعیین و اجرا می شود.
مقدمه:
ماشین های سنکرون به دلیل راندمان بالا و مشخصه گشتاور – سرعت مطلوب همواره مورد توجه بوده اند. اما هزینه بالای نگهداری شامل تعویض جاروبک ها ایراد بزرگی برای آن ها می باشد. استفاده از آهنرباهای دائم پر انرژی که در دهه 80 میلادی کشف شدند راه حلی برای این مشکل بود. موتورهای سنکرون مغناطیس دائم با آهنربای دائم داخلی در مقایسه با انواع با آهنربای دائم خارجی گشتاور بالاتر به دلیل گشتاور رلوکتانسی جمع شونده با گشتاور الکترومغناطیسی، حجم آهنربای مورد استفاده کمتر، راندمان بالاتر و استحکام مکانیکی بهتر دارند.
بهینه سازی ضرورت طراحی می باشد. هدف بهینه سازی به دست آوردن طرحیست که حداکثر میانگین راندمان را در بازه ای از سرعت (چند نقطه کار) ارائه دهد. به دلیل ساختار استاتور کاملا مشابه ماشین القایی سه فاز، قید خاص طراحی در اینجا علاوه بر قیودی که در تمام ماشین های القایی وجود دارد ارائه گشتاور معین در سرعت معین می باشد. جستجوی طرح بهینه با در نظر گرفتن کلیه پارامترهای طراحی به عنوان متغیرهای طراحی فضای وسیعی را ایجاد می کند که به دلیل تحلیل طرح های بسیاری که توانایی ارضای قید را ندارند. فرآیند بهینه سازی را زمانگیر می کند. اضافه نمودن بلوکی (الگوریتم سنتز) که با کمک دسته ای از متغیرهای طراحی وظیفه ارضای تمامی قیود را بر عهده دارد، با کاهش ابعاد فضای جستجو و جلوگیری از تحلیل طرح هایی که توانایی ارضای قیود را ندارند فرآیند بهینه سازی را تسریع می کند. همچنین استفاده از یک روش تحلیل سریع (مانند مدار معادل مغناطیسی) که نتایج آن مورد تأیید روش های زمانبر تحلیل دقیق عددی (مانند روش اجزای محدود) می باشد تقریبی مناسب از خروجی های (مانند گشتاور) ماشین ارائه می دهد، می تواند فرآیند بهینه سازی بیشتر تسریع کند.
در فصل اول مروری گذرا بر اهداف این پایان نامه، تحقیقات انجام شده و روش کار ارائه می گردد. در ابتدا نیاز است شناختی اولیه از ساختمان موتور سنکرون مغناطیس دائم با آهنربای دائم داخلی، نحوه عملکرد، روش های تحلیل ایجاد شود. فصل دوم به طور کامل این امر را انجام می دهد. نحوه طراحی ابتدایی با استفاده از روش های پایه و تجربی و حل یک مثال در فصل سوم ذکر می شود. در فصل چهارم معرفی نقش الگوریتم سنتز در کاهش ابعاد جستجو و ارضای قیود بالاخص قید خاص مسأله (گشتاور معین در سرعت معین) و نحوه به دست آوردن آن و معرفی روش بهینه سازی جستجوی تابو که بر پایه استفاده از حافظه به منظور تسریع روند بهینه سازیست صورت می گیرد. سپس 3 نمونه موتور بهینه طراحی و باهم مقایسه می گردد. در فصل پنجم نتایج حاصل و پیشنهادات مربوطه ارائه می گردد. پیوست 1 خصوصیات مواد مغناطیس دائم را بیان می کند.
