[發(fā)明專利]一種電動(dòng)客車用多盤軸向磁通永磁同步電機(jī)效率優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910631785.5
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110347041B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙劍飛;俞濤;劉廷章;楊興武
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京禹為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 吳肖敏

1.一種電動(dòng)客車用多盤軸向磁通永磁同步電機(jī)效率優(yōu)化方法，其特征在于：包括以下步驟，

S1：實(shí)驗(yàn)測得多盤軸向磁通永磁同步電機(jī)的多組轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速與效率的數(shù)據(jù)，建立各定子輸入輸出轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)關(guān)系：

其中：a₁、a₂為兩個(gè)定子的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，所述定子轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)為各個(gè)定子對應(yīng)輸出轉(zhuǎn)矩占多盤軸向永磁同步電機(jī)總轉(zhuǎn)矩的比例，其中a₁+a₂＝1，a₁，a₂∈[0，1]；η₁，η₂分別為兩定子運(yùn)行效率；ω為電機(jī)的機(jī)械角速度；

其中，將電機(jī)總輸出轉(zhuǎn)矩與輸入功率分配為各定子輸出轉(zhuǎn)矩與輸入功率：

T＝T₁+T₂

P_i＝P₁+P₂

式中：T為雙定子-單轉(zhuǎn)子軸向磁通永磁同步電機(jī)輸出總轉(zhuǎn)矩；P_o為電機(jī)總輸出功率，T₁、T₂分別為兩個(gè)定子模塊對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩；P₁、P₂分別為兩定子對應(yīng)輸出功率；

并由之得到電機(jī)總效率與各定子效率、各定子轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)的關(guān)系，

將電機(jī)總效率與各定子轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)效率函數(shù)分別為：

適應(yīng)度函數(shù)為各個(gè)定子的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)效率函數(shù)之和：

A＝f(a₁)+f(a₂)；

S2：通過數(shù)據(jù)擬合，建立以單個(gè)定子的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)效率函數(shù)、電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)總轉(zhuǎn)矩的三維模型；

S3：對所述三維模型進(jìn)行粒子群算法尋優(yōu)，電機(jī)總效率與轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)效率函數(shù)的關(guān)系作為適應(yīng)度函數(shù)，進(jìn)過多次迭代計(jì)算，得出使電機(jī)總效率最大時(shí)的定子轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)的最優(yōu)解：

在一個(gè)D維參數(shù)的搜索空間中，粒子組成的種群規(guī)模大小為Size；每個(gè)粒子代表解空間的一個(gè)候選解，其中第i個(gè)粒子在整個(gè)解空間的位置表示為X_i，其中1≤i≤Size；速度表示為V_i；第i個(gè)粒子從初始到當(dāng)前迭代次數(shù)搜索產(chǎn)生的最優(yōu)解為個(gè)體極值pi，整個(gè)種群目前的最優(yōu)解為BestS；隨機(jī)產(chǎn)生Size個(gè)粒子，隨機(jī)產(chǎn)生初始種群的位置矩陣和速度矩陣；設(shè)定學(xué)習(xí)因子c1、c2，最大進(jìn)化代數(shù)G，kg表示當(dāng)前的進(jìn)化代數(shù)；粒子在解空間中的速度及位置的公式如下：

其中，kg＝1,2,...,G,i＝1,2,...,Size,r₁和r₂為0到1的隨機(jī)數(shù)；c₁為局部學(xué)習(xí)因子，c₂為全局學(xué)習(xí)因子，w(t)為慣性權(quán)重；

w(t)為慣性權(quán)重，代表了粒子更新速度的能力，在迭代初期，應(yīng)取慣性權(quán)重較大，提高粒子群算法的全局搜索能力，在所有解空間內(nèi)，對所有粒子進(jìn)行尋優(yōu)，使得算法大范圍搜索能力得到提高，迭代后期，慣性權(quán)重取值應(yīng)減小，在小范圍內(nèi)尋優(yōu)能力加強(qiáng)，提高精確度；因此，設(shè)置慣性權(quán)重采用指數(shù)遞減的方式：

同時(shí)，為了避免算法過早收斂，對學(xué)習(xí)因子進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)：

在種群搜索前期，c₁較大c₂較小，便于粒子學(xué)習(xí)自身的最優(yōu)解，提高了全局搜索能力；在種群搜索后期，c₂較大c₁較小，便于種群向全局最優(yōu)解靠攏，增強(qiáng)了局部尋優(yōu)性能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)客車用多盤軸向磁通永磁同步電機(jī)效率優(yōu)化方法，其特征在于：所述適應(yīng)度函數(shù)值最小時(shí)，所述電機(jī)總效率最大，所述粒子群算法尋得最優(yōu)解。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)客車用多盤軸向磁通永磁同步電機(jī)效率優(yōu)化方法，其特征在于：所述多盤軸向磁通永磁同步電機(jī)的各個(gè)定子模塊相同，根據(jù)任意轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩情況都有對應(yīng)的各個(gè)定子轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)效率函數(shù)，用于確定電機(jī)總效率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)客車用多盤軸向磁通永磁同步電機(jī)效率優(yōu)化方法，其特征在于：所述電機(jī)總效率包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)效率和電機(jī)制動(dòng)效率。