[发明专利]一种基于代理模型的感应电机外特性优化方法

权利要求书

1.一种基于代理模型的感应电机外特性优化方法，其特征包括以下步骤：

步骤1：根据等效电路分析了电机外特性的影响因素，包括基速和最大输出功率，选择电机结构参数为设计变量，然后采用响应面法建立目标的代理模型，利用有限元分析方法获得初始样本对应的电机基速和最大输出功率的参数值；

步骤2：以基速最大和最大输出功率最大为目标，建立外特性优化模型，并采用多目标优化算法ToP进行参数优化；

2.根据权利要求1所述的一种基于代理模型的感应电机外特性优化方法，其特征在于，步骤1中根据等效电路分析异步电机外特性的影响因素，确定设计变量，然后建立代理模型，具体的过程方法为：

(1)根据驱动电机负载运行时的电压方程，将转子侧电路折合到定子同侧，折算前后电机内部的电磁状态保持不变，即损耗、功率均不变，得到异步电机T型等效电路；

(2)根据等效电路分析结构参数对电机外特性的影响，确定定子槽口宽度Bs₀、转子槽口高Hs₀、转子槽深Hs₂、转子上槽宽Bs₁及下槽宽Bs₂为优化变量；

(3)利用拉丁超立方抽样方法获取初始样本，利用有限元分析方法获得样本对应的电机基速和最大输出功率的参数值；

(4)基于响应面法，建立基速和最大输出功率的代理模型，实现设计变量和目标函数之间的近似表达；

步骤2中建立外特性优化模型，然后用多目标优化算法进行优化，具体过程为：

(1)确定设计变量

Bs₀为定子槽口宽度，Hs₀为转子槽口高，Hs₂为转子槽深，Bs₁为转子上槽宽，Bs₂为下槽宽；

(2)确定目标函数

基速目标函数n_b和最大输出功率目标函数P_max；

(3)设置约束条件

①效率约束：

η_max≥η

式中，η是电机最大效率的下界，η_max是电机的最大效率；

②定子槽口宽度约束：

Bs_0min≤Bs₀≤Bs_0max

式中，Bs_0min和Bs_0max分别为电机最小和最大定子槽口宽度；

③转子槽口高约束：

Hs_0min≤Hs₀≤Hs_0max

式中，Hs_0min和Hs_0max分别为电机的最小和最大转子槽口高；

④转子槽深约束：

Hs_2min≤Hs₂≤Hs_2max

式中，Hs_2min和Hs_2max分别为电机最小和最大转子槽深；

⑤转子上槽宽约束：

Bs_1min≤Bs₁≤Bs_1max

式中，Bs_1min和Bs_1max分别为电机最小和最大转子上槽宽；

⑥转子下槽宽约束：

Bs_2min≤Bs₂≤Bs_2max

式中，Bs_2min和Bs_2max分别为电机最小和最大转子下槽宽；

(4)采用多目标优化算法ToP进行求解，采用优化后结构参数能提高电机外特性。