基于再生粒子群算法的風(fēng)力永磁同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、近20年來(lái)，風(fēng)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(jí))風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的出現(xiàn)、大型分布式風(fēng)電場(chǎng)的建立以及海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用等。本文依托重慶市自然科學(xué)基金項(xiàng)目《MW級(jí)風(fēng)力永磁同步發(fā)電機(jī)及其系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究》，重點(diǎn)對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的優(yōu)化理論和大型風(fēng)力永磁同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)可能存在的傳動(dòng)鏈類型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jìn)一步推動(dòng)風(fēng)電

2、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、提高我國(guó)自主研發(fā)能力以及為風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電設(shè)備選型提供理論支持。
　　 首先，本文介紹了風(fēng)力永磁同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可能存在的傳動(dòng)鏈類型及其研究現(xiàn)狀；其次，針對(duì)復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題中常見的早熟和局部收斂等問(wèn)題，在現(xiàn)有粒子群算法研究的基礎(chǔ)上，受人工干預(yù)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(guò)Matlab編程，將該算法與其它改進(jìn)的粒子群算法進(jìn)行了比較；第三，建立了風(fēng)力機(jī)、齒輪箱、永磁同步發(fā)電機(jī)、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(shí)還建立了永磁同步發(fā)電機(jī)的有限元計(jì)算模型；第四，以直驅(qū)、半直驅(qū)和3級(jí)齒輪箱驅(qū)動(dòng)3種不同傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)為研究對(duì)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(biāo)，建立了相應(yīng)的優(yōu)化模型，在Visual Basic6.0軟件平臺(tái)上，采用再生粒子群算法，對(duì)0.75MW、1.5MW、3MW、5MW和10MW5種不同容量等級(jí)的風(fēng)力永磁同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)3種傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)的風(fēng)力永磁同步發(fā)電機(jī)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(jìn)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(guò)對(duì)1臺(tái)1.5MW直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)的有限元計(jì)算結(jié)果與磁路設(shè)計(jì)結(jié)果的比較，以及將設(shè)計(jì)結(jié)果中的主要技術(shù)參數(shù)與國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了優(yōu)化設(shè)計(jì)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(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題的求解；通過(guò)將優(yōu)化理論與系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合而提出的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)