[发明专利]一种直驱永磁风力发电机多工况全局效率最优设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及直驱永磁风力发电机的设计技术，具体涉及一种直驱永磁风力发电机多工况全局效率最优设计方法。

背景技术

目前直驱永磁风力发电机的一般设计方法是在传统的同步发电机设计方法基础上结合永磁电机特有的磁路设计方法，针对单一额定状态，以电压恒定和恒速恒频运行的前提条件设计而成的，因此存在不能满足直驱永磁风力发电机变速变频运行、定子电压随负载和转速变化而变化、运行特性受变流器和控制策略影响等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够实现直驱永磁风力发电机在变速变频、定子电压随负载和转速变化而变化、运行特性受变流器和控制策略影响的情况下多工况高效运行的直驱永磁风力发电机多工况全局效率最优设计方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种直驱永磁风力发电机多工况全局效率最优设计方法，步骤包括：

1)确定直驱永磁风力发电机的系统设计参数；

2)以变流器的电流电压约束与控制算法约束为约束条件、以多个工况点的加权平均效率最高或加权平均功率损失最小为目标函数，基于所述系统设计参数建立设计数学模型；

3)基于额定点设计得到系统设计参数的一组初始工况值，基于所述初始工况值，采用模拟退火算法对所述设计数学模型进行多工况迭代求解，得到多组求解结果；

4)从所有求解结果中选择一组最优结果作为设计得到的最优系统设计参数输出。

优选地，所述步骤1)中确定的直驱永磁风力发电机的系统设计参数包括定子铁心内径D_i1、定子铁心长度L_s、定子轭磁密幅值B_ysm、定子槽高h_s、定子槽宽b_s、永磁体高度h_m、永磁体宽度b_m、对极距τ_p、每极每相槽数q。

优选地，所述步骤2)中的电流电压约束如式(1)所示；

u≤UlimI≤Ilim---(1)]]>

式(1)中，u为变流器电压、i为变流器电流，U_lim为电压约束值，I_lim为电流约束值。

优选地，所述步骤2)中的控制算法约束如式(2)所示三条约束中的任意一条；

i→minu=ucQs=0---(2)]]>

式(2)中，i为变流器电流，→min表示最优电流控制，u为变流器电压、u_c为恒定电压约束值，Q_s为单位功率因数。

优选地，所述步骤2)中的目标函数如式(3)或式(4)所示；