Design of Synchronous Generator with Permanent Magnets Based on Genetic Algorithm

Abstract

The synchronous generator with permanent magnets is proposed as an effective mean for transformation mechanical energy in electrical one under its use in wind energy plant with vertical rotors. It is considered the design problem of synchronous generator with permanent magnets. It is shown that this problem is the problem of conditional multicriteria optimization. The objective functions of this task are: machine cost, energy loss, weight loss, torque of rotation. The approach of its transformation into unconditional multicriteria optimization is proposed. Based on analysis of magnetic field it is determined the basic parameters of generator which strong influence on its efficiency. For the problem solution of given problem it is used the genetic algorithm. The structure of chromosome is determined. The results of design are represented.

Класичні методи проектування електричних машин спрямовані на досягнення працездатності електричної машини і не забезпечують мінімальних витрат при виготовленні і при експлуатації. Останнім часом оптимізація стає важливою частиною сучасного процесу проектування електричних машин. Мета процесу оптимізації, як правило, зводиться до забезпечення мінімуму вартості машини, втрат енергії, маси, або забезпечення максимуму моменту і коефіцієнта корисної дії. Більшість вимог проектування електричної конструкції машини перебувають в протиріччі один з одним (зменшення обсягу або маси, підвищення коефіцієнта корисної дії, тощо.). Розглянуто компоненти і процедура виконання алгоритму для оптимізації проектування синхронних генераторів. В процесі оптимізації для підвищення швидкості обчислення і точності аналітичний розрахунок використовується разом з розрахунком методом кінцевих елементів. Результатом процесу оптимізація за допомогою генетичного алгоритму є безліч рішень, з яких інженер вибирає найкраще.

Классические методы проектирования электрических машин направлены на достижение работоспособности электрической машины и не обеспечивают минимальных затрат при изготовлении и при эксплуатации. В последнее время оптимизация становится важной частью современного процесса проектирования электрических машин. Цель процесса оптимизации, как правило, сводится к обеспечению минимума стоимости машины, потерь энергии, массы, или обеспечения максимума момента и коэффициента полезного действия. Большинство требований проектирования электрической конструкции машины находятся в противоречии друг с другом (уменьшение объема или массы, повышение коэффициента полезного действия и т. д.). Рассмотрены компоненты и процедура выполнения алгоритма для оптимизации проектирования синхронных генераторов. В процессе оптимизации для повышения скорости вычисления и точности аналитический расчет используется вместе с расчетом методом конечных элементов. Результатом процесса оптимизация с помощью генетического алгоритма является множество решений, из которых инженер выбирает самое лучшее.