طراحی بهینه ماشین الکتریکی استفاده شده در فضا پیماها با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات چند هدفه فازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 داﻧﺸﮑﺪه ﻓﻨﯽ و ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ، داﻧﺸﮕﺎه زاﺑﻞ، زاﺑﻞ، اﯾﺮان

2 داﻧﺸﮑﺪه ﺑﺮق و ﮐﺎﻣﭙﯿﻮﺗﺮ، داﻧﺸﮕﺎه ﺳﯿﺴﺘﺎن و ﺑﻠﻮﭼﺴﺘﺎن، زاﻫﺪان، اﯾﺮان

10.22034/jfsa.2022.315912.1102

چکیده

ماشینهای آهنربای دائمی که در فضاپیماها استفاده میشوند باید از قابلیت کنترل شار آهنربا برخوردار باشند. برای همین منظور بر روی روتور آنها علاوه بر آهنربا سیم پیچی تحریک هم قرار می گیرد که در اهداف کنترلی کاربرد زیادی دارد. کاهش نوسانات (ریپل) گشتاور و افزایش مقدار متوسط گشتاور دو هدف مهم در طراحی ماشینهای الکتریکی می باشند. در این مقاله ابتدا گشتاور متوسط و ریپل گشتاور برای ماشین مورد نظر در چند حالت با استفاده از روشهای عددی تعیین میشود. سپس برای آنها توابع تحلیلی با استفاده از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه بدست می آید. ضرایب ثابت در شبکه عصبی ها طوری تنطیم میشوند که نه تنها خطا به داده های آموزش، آزمایش، اعتبارسنجی و کل داده ها بسیار کم باشد بلکه خطا برای داده های آزمایش با خطا برای داده های آموزش بسیار نزدیک باشد. بعد از آن با الگوریتم چند هدفه ازدحام ذرات فازی ابعاد ماشین به گونه ای تعیین میگردد که ریپل گشتاور مینیمم و مقدار متوسط گشتاور ماکزیمم شود. تعیین نقطه بهینه در سطح پرتو با استفاده از روش ماکزیمم-مینیمم فازی تعیین خواهد شد. در این مقاله تحلیل عددی با نرم افزار Maxwell و محاسبات شبکه عصبی، بهینه سازی و فازی با Matlab انجام میگردد.

کلیدواژه‌ها


[l] A. Hosseinpour, M. Mardaneh and A. Rahideh "Investigation of the Effects of Different Magnetization Patterns on the Performance of Series Hybrid Excitation Synchronous Machines" Progress In Electromagnetics Research M, Vol. 64, 109- 121 , 2018.
[2] Y. Amara, S. Hlioui, Rachid Beltkira, G. Barakat and M. Gabsi "Comparison of open circuit flux control capability of a series double excitation machine and a parallel double excitation machine" IEEE Trans. Yeh. Technol., vol. 60, no. 9, Nov 2011.
[3] Y. Wang and Z. Deng "Hybrid excitation topologies and control strategies of stator permanent magnet machines for DC power system" IEEE Trans. Ind. Elec., vol. 59, no. 12, 2012.
[4] W. Geng, Z. Zhang, K. Jiang and Yangguang Yan, "A new parallel hybrid excita- tion machine: permanent-magnet/variable-reluctance machine with bidirectional field-regulating capability" IEEE Trans. Ind. Elec., vol. 62, no. 3, Mar. 2015.
[5] K. Kamiev, J. Pyrh¨onen, J. Nerg,V. Zaboin and J. Tapia "Modeling and testing of an armature-reaction-compensated (PM) synchronous generator" IEEE Trans. Energy Convers., vol. 28, no. 4, Dec. 2013.
[6] X. Zhu, M. Cheng, W. Hua, J. Zhang, and W. Zhao, "Design and analysis of a new hybrid excited doubly salient machine capable of field control," in Conf. Rec. IEEE IAS Annu. Meeting, Tampa, FL, USA, 2006, vol. 5,pp. 2382–2389.
[7] W. Hua, M. Cheng, and G. Zhang, "A novel hybrid excitation flux switching motor for hybrid vehicles," IEEE Trans. Magn., vol. 45, no. 10,pp. 4728–4731, Oct. 2009.
[8] R. L. Owen, Z. Q. Zhu, and G. W. Jewell, "Hybrid-excited flux-switching permanent-magnet machines with iron flux bridges," IEEE Trans. Magn., vol. 46, no. 6, pp. 1726–1729, Jun. 2010.
[9] Z. Zhang, S. Ma, J. Dai and Y. Yan "Investigation of Hybrid Excitation Syn- chronous Machines With Axial Auxiliary Air-Gaps and Non-Uniform Air-Gaps" IEEE Trans. Ind Appl., vol. 50, no. 3, May/Jun. 2014.
[10] L. Xiaogang and T. A. Lipo, "A synchronous/permanent magnet hybrid AC ma- chine," IEEE Trans. Energy Convers., vol. 15, no. 2, pp. 203–210, Jun. 2000
[11] A. Hosseinpour, M. Mardaneh and A. Rahideh "Two-dimensional analytical model for double field excitation synchronous machines" IET Generation, Trans- mission & Distribution , Vol. 15, Is. 6, pp. 1081-1093, 2021.
[12] S. I. Kim, J. Cho, S. Park, T. Park and S. Lim "Characteristics comparison of a conventional and modified spoke-type ferrite magnet motor for traction drives of low-speed electric vehicles " IEEE Trans. on Ind. Appl., vol. 49, no. 6, pp. 2516-2523, 2013.
[13] K. Kamiev, J. Nerg, J. Pyrhönen, V. Zaboin, and J. Tapia "Feasibility of an armature-reaction-compensated permanent-magnet synchronous generator in is- land operation" IEEE Trans. Ind. Elec., vol. 61, no. 9, Sep. 2014.
[14] H. Bali, Y. Amara, G. Barakat, R. Ibtiouen and M. Gabsi "Analytical modeling of open circuit magnetic field in wound field and series double excitation syn- chronous machines" IEEE Trans. Magn., vol. 46, no. 10, Oct. 2010.
[15] A. Hosseinpour and A. Khaje " Determine Optimal Value of Pole Arc to Pole Pitch Ratio in order to Increasing Average Torque and Decreasing Unbalance Magnetic Force in Hybrid Electrical Vehicle " International Journal of Industrial Electronics, Control and Optimization, Vol.4 , Issue. 4, 2021.