[發明專利]基于遺傳算法的低速海流發電機參數優化方法

在審

• 申請號: 201910038816.6
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109840361A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 姚君琦;王天真;程宇濤;張米露;謝濤
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/12
• 代理公司: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

本發明公開了一種基于遺傳算法的低速海流發電機參數優化方法，包括：采集需投放發電機海域內海流流速數據；計算得到發電機外部實時轉矩及轉子轉速；選取發電機的半徑，繞組，定子半徑以及極對數作為遺傳算法優化參數；產生的每個發電機個體；通過外部轉矩和轉子轉速計算發電機磁動勢和電磁功率；將發電機總體平均損耗最小作為優化目標，計算發電機內部銅耗與鐵耗；輸出當前海域發電效率較高的發電機模型。本發明通過對所需海域的海流發電機進行參數設計優化，經過實驗數據的測試，證明優化后的電機在內部損耗上相比于原有的發電機有所下降，比原有發電機擁有更高的發電效率。

技術領域：

本發明涉及海流發電技術，永磁同步電機優化設計等領域，具體涉及一種基于遺傳算法的永磁同步發電機內部參數設計優化方法。

背景技術：

為應對環境的污染問題以及化石能源的日益短缺，世界各國大力發展以風電技術和光伏技術為代表的新能源發電技術，海流能作為可再生海洋能源的重要組成部分，開發的潛力巨大，如果能有效利用這一可再生能源，將滿足世界日益增長的能源需求。為此，許多國家大力發展對海洋能源利用的研究，尤其像是中國、日本、英國、法國等具有長海岸線的國家。而海流發電機作為獲取海流能的主要方式，其本體的設計和優化就變得尤為重要。

經對現有技術文獻的檢索發現，Comparative Study of 1MW PM and HTSSynchronous Generators for Marine Current Turbine(Zhi Li,Naoki Maki,TetsuyaIda,et al.Comparative Study of 1MW PM and HTS Synchronous Generators forMarine Current Turbine[J].IEEE Transactions on Applied Superconductivity,2018,PP(99):1-1.)通過電磁設計方式開發了永磁繞組和高溫超導繞組兩種勵磁極發電機拓撲結構，但優化過程考慮的是穩態發電情況，當海流變化劇烈時，將不能達到設計初期的要求。Design and operation of very slow-speed generators for a Bristolcylinder sea wave generating device(Ngu S S,Dorrell D G,Cossar C.Design andoperation of very slow-speed generators for a Bristol cylinder sea wavegenerating device[C]//Energy Conversion Congress and Exposition.IEEE,2012:946-953.)介紹了一種直接驅動的無刷發電機在Bristol Cylinder海浪裝置上的運行情況，考慮的是極低速轉速的情況下，所設計的發電機直徑和極對數很大，對于流速大的情況下會導致發電效率的下降。Design and performance evaluation of halbach arraylinear generator for wave energy converters(Elgebaly A E,El-Nemr M K.Designand performance evaluation of halbach array linear generator for wave energyconverters[C]//Gcc Conference and Exhibition.IEEE,2015:1-6.)采用有限元法和空間諧波分析法進行電磁設計直線發電機，可以提高能量的提取，但是直線發電機較易受到電壓波動的影響，針對海流發電易波動的大前提下控制上會增加難度。

針對以上問題，本發明基于遺傳算法設計了一種直驅式低速永磁同步發電機內部參數的優化方法。

發明內容：

本發明的目的在于克服傳統海流發電機組在設計時無法全面考慮海流流速變化的情況，導致設計出來的發電機在所下放的海域無法達到發電效率最高的問題。為了實現上述目的，本發明采用了如下設計方案：