基于再生粒子群算法的風力永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)優(yōu)化設計研究.pdf

1、近20年來，風電技術(shù)得到了迅速發(fā)展，具體表現(xiàn)為多類型、大容量(MW級)風力發(fā)電機系統(tǒng)的出現(xiàn)、大型分布式風電場的建立以及海上風力發(fā)電技術(shù)的應用等。本文依托重慶市自然科學基金項目《MW級風力永磁同步發(fā)電機及其系統(tǒng)的優(yōu)化設計研究》，重點對復雜問題的優(yōu)化理論和大型風力永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)的設計方法進行研究。通過對可能存在的傳動鏈類型進行優(yōu)化設計和定量分析，探討其系統(tǒng)成本、效率、年發(fā)電量、損耗等參數(shù)隨容量的變化規(guī)律。本文的研究結(jié)果將為進一步推動風電

2、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、提高我國自主研發(fā)能力以及為風電場發(fā)電設備選型提供理論支持。
　　 首先，本文介紹了風力永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)可能存在的傳動鏈類型及其研究現(xiàn)狀；其次，針對復雜優(yōu)化問題中常見的早熟和局部收斂等問題，在現(xiàn)有粒子群算法研究的基礎上，受人工干預鳥群覓食行為的啟發(fā)，提出了一種再生粒子群算法，并通過Matlab編程，將該算法與其它改進的粒子群算法進行了比較；第三，建立了風力機、齒輪箱、永磁同步發(fā)電機、變頻器及其它電氣組件成本和損耗的近

3、似解析模型，同時還建立了永磁同步發(fā)電機的有限元計算模型；第四，以直驅(qū)、半直驅(qū)和3級齒輪箱驅(qū)動3種不同傳動鏈結(jié)構(gòu)為研究對象，分別以系統(tǒng)成本最低和系統(tǒng)效率最高為優(yōu)化目標，建立了相應的優(yōu)化模型，在Visual Basic6.0軟件平臺上，采用再生粒子群算法，對0.75MW、1.5MW、3MW、5MW和10MW5種不同容量等級的風力永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計，在此基礎上，對3種傳動鏈結(jié)構(gòu)的風力永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)的成本、效率、重量、年發(fā)電量

4、、單位成本的年發(fā)電量、系統(tǒng)各組件的成本和損耗等進行了定量分析，總結(jié)了其隨容量增加的變化規(guī)律；最后，通過對1臺1.5MW直驅(qū)永磁同步發(fā)電機的有限元計算結(jié)果與磁路設計結(jié)果的比較，以及將設計結(jié)果中的主要技術(shù)參數(shù)與國內(nèi)外文獻報道中的數(shù)據(jù)進行對比，驗證了優(yōu)化設計結(jié)果的正確性。
　　 結(jié)果表明，本文提出的再生粒子群算法能夠有效克服早熟現(xiàn)象，具有較好的收斂能力，適用于多變量復雜優(yōu)化問題的求解；通過將優(yōu)化理論與系統(tǒng)設計相結(jié)合而提出的系統(tǒng)優(yōu)化設計