17974

17974

بهينه سازي موتور شارسوئيچ شونده آهنربا دائم براي بكارگيري در خودروي هيبريد سري

كارشناسي ارشد

الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي

مرداد 1396

دكتر ابوالفضل واحدي

برق

چكيده: با استفاده روز افزون از خودروهاي سوخت¬ فسيلي شرايط زيست¬محيطي جهان روز به روز در حال¬بدتر شدن است. اهميت محيط زيست سبب شده است انسان به دنبال جايگزيني براي اينگونه خودرو¬ها باشد. خودروهاي الكتريكي و هيبريد كه از موتورهاي الكتريكي بهره مي¬برند و آلودگي زيست¬محيطي بسيار كمي دارند مي¬توانند جايگزين مناسبي براي خودروهاي سوخت فسيلي باشند. موتورهاي الكتريكي مختلفي قابليت بكارگيري در خودروهاي هيبريد را دارا هستند. از ميان اين موتورها، موتور شارسوئيچ شونده آهنرباي دائم به دليل داشتن Back-EMF سينوسي، قابليت اطمينان بالا، چگالي گشتاور بالا، سادگي و استحكام در ساختار روتور و توانايي كار در سرعت بالا، براي بكارگيري در خودروي هيبريد مورد توجه قرار گرفته است. براي بكارگيري اين موتور در خودوري هيبريد مي¬بايست پارامترهاي طراحي آن به گونه¬اي باشند كه موتور بيشينه گشتاور در واحد حجم فعال، كمينه تلفات و كمترين قيمت را داشته باشد. در اين پايان نامه پس از معرفي خودروهاي هيبريد متداول و بررسي موتورهاي الكتريكي مناسب به كارگيري در اين گونه خودروها، موتور شارسوئيچ شونده آهنرباي دائم به عنوان يك موتور شايسته در اين نوع كاربري معرفي شده است. در ادامه براي استخراج مدل مدار معادل مغناطيسي موتور شارسوئيچ شونده آهنرباي دائم براي يك دوره¬ي الكتريكي، روتور در موقعيت¬هاي مختلف قرار داده مي-شود و اين موقعيت با گام¬هاي كوچك تغييرداده مي¬شود و پرمانس¬هاي مختلفي را كه در استاتور، روتور و فاصله هوايي به وجود مي¬آيند محاسبه مي¬گردند و يك ماتريس از پرمانس¬ها تشكيل داده مي¬شود. سپس با استفاده از قوانين كيرشهف و در نظر گرفتن منابع MMF، پتانسيل مغناطيسي گره¬هاي ماتريس و شار شاخه¬هاي مختلف آن محاسبه مي¬گردند. پس از استخراج مدل نتايج خروجي مدل با نتايج حاصل از شبيه¬سازي اين موتور در نرم¬افزار المان محدود Cedrat Flux مقايسه و دقت مدل بدست آمده اعتبار سنجي مي¬گردد. در ادامه با بكارگيري مدل بدست آمده و با استفاده از الگوريتم بهينه¬سازي ازدحام ذرات، پارامترهاي بهينه طراحي موتور شارسوئيچ شونده آهنرباي دائم براي رسيدن به اهداف بيشينه گشتاور در واحد حجم فعال، كمينه تلفات و كمترين قيمت در زمان بسيار كوتاهي استخراج مي¬گردند. در بخش پاياني گزارش طراحي اوليه و طراحي بهينه شده در نرم¬افزار المان محدود پياده¬سازي و نتايج اين شبيه سازي¬ها باهم و با نتايج حاصل از يك موتور شارسوئيچ شونده آهنرباي دائم مرجع مقايسه شده¬اند. نتايج مقايسه نشان مي¬دهد مي¬توان با بهره¬گيري از مدل مدار معادل مغناطيسي در مدت زماني بسيار كوتاه و با دقت مناسب به يك مجموعه از پارامترهاي بهينه براي طراحي موتور شارسوئيچ شونده آهنرباي دائم دست يافت. واژه‌هاي كليدي: خودروي هيبريد، موتورشارسوئيچ شونده آهنرباي دائم، بهينه¬سازي

1396/08/07

10/28/2017 12:00:00 AM

Abstract: Due to the critical condition of environment replacement should be considered for internal combustion vehicles which use fossil fuels. Electrical and Hybrid vehicles can be suitable replacement for internal combustion vehicles. Electric motor has made these vehicles powerful to reject internal combustion vehicles. Among candidate motors for traction application Flux-Switching Permanent-Magnet Motor has benefits such as sinusoidal Back-EMF, high reliability, high torque density, simplicity and substance in structure and ability to operate in high speed. The design of the Flux-Switching Permanent-Magnet Motor should satisfy the requirements of hybrid vehicles. However, after the initial design, parameters should be optimized aim to achieve benefits such as maximum torque per active volume unit, minimizing losses and lowest prices. Using finite element software to achieve optimum solutions is time consuming. In current research, after the introduction of conventional hybrid vehicles and introducing candidate electric motor, that use in such vehicles and investigating the drives of these motors, the Flux-Switching Permanent-Magnet Motor has been introducing as a suitable candidate in this application. In the following, the magnetic equivalent circuit model of the Flux-Switching Permanent-Magnet Motor is obtained. The results of this model has been compared with simulation results of this motor in Cedrat Flux software and the accuracy of this model has been validated. Applying the obtained model and using Particle Swarm Optimization Algorithm which has been introduced and described, parameters of the initial described, parameters of the initial design of the Flux-Switching Permanent-Magnet Motor is optimized to achieve the determinate aim in shorter time compared with finite element Softwares. At the end of report, the initial design and optimized design has been implemented in Cedrat Flux software and the results have been compared. The results indicate an improvement in the achievement of determined targets for the initial design. Keywords: Hybrid vehicle, Flux-Switching Permanent-Magnet Motor, Optimization