[发明专利]基于遗传算法的低速海流发电机参数优化方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法的低速海流发电机参数优化方法，包括：采集需投放发电机海域内海流流速数据；计算得到发电机外部实时转矩及转子转速；选取发电机的半径，绕组，定子半径以及极对数作为遗传算法优化参数；产生的每个发电机个体；通过外部转矩和转子转速计算发电机磁动势和电磁功率；将发电机总体平均损耗最小作为优化目标，计算发电机内部铜耗与铁耗；输出当前海域发电效率较高的发电机模型。本发明通过对所需海域的海流发电机进行参数设计优化，经过实验数据的测试，证明优化后的电机在内部损耗上相比于原有的发电机有所下降，比原有发电机拥有更高的发电效率。

技术领域：

本发明涉及海流发电技术，永磁同步电机优化设计等领域，具体涉及一种基于遗传算法的永磁同步发电机内部参数设计优化方法。

背景技术：

为应对环境的污染问题以及化石能源的日益短缺，世界各国大力发展以风电技术和光伏技术为代表的新能源发电技术，海流能作为可再生海洋能源的重要组成部分，开发的潜力巨大，如果能有效利用这一可再生能源，将满足世界日益增长的能源需求。为此，许多国家大力发展对海洋能源利用的研究，尤其像是中国、日本、英国、法国等具有长海岸线的国家。而海流发电机作为获取海流能的主要方式，其本体的设计和优化就变得尤为重要。

经对现有技术文献的检索发现，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.)通过电磁设计方式开发了永磁绕组和高温超导绕组两种励磁极发电机拓扑结构，但优化过程考虑的是稳态发电情况，当海流变化剧烈时，将不能达到设计初期的要求。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.)介绍了一种直接驱动的无刷发电机在Bristol Cylinder海浪装置上的运行情况，考虑的是极低速转速的情况下，所设计的发电机直径和极对数很大，对于流速大的情况下会导致发电效率的下降。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.)采用有限元法和空间谐波分析法进行电磁设计直线发电机，可以提高能量的提取，但是直线发电机较易受到电压波动的影响，针对海流发电易波动的大前提下控制上会增加难度。

针对以上问题，本发明基于遗传算法设计了一种直驱式低速永磁同步发电机内部参数的优化方法。

发明内容：

本发明的目的在于克服传统海流发电机组在设计时无法全面考虑海流流速变化的情况，导致设计出来的发电机在所下放的海域无法达到发电效率最高的问题。为了实现上述目的，本发明采用了如下设计方案：