Tiến Sĩ Nghiên cứu thiết kế tối ưu động cơ đồng bộ ba pha nam châm vĩnh cửu

5

MỤC LỤC
Trang

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 8
DANH MỤC CÁC BẢNG . 15
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ 16
MỞ ĐẦU 19
1. CHƯ NG 1: TỔNG QUAN . 22
1.1 So sánh giữa động cơ IM và động cơ LSPMSM . 23
1.2 Mô hình hóa động cơ LSPMSM . 25
1.3 Cấu tr c rotor động cơ LSPMSM . 27
1.4 Thuật to n thiết kế . 29
1.5 Các nghiên cứu hỗ trợ thiết kế 29
1.6 Tối ưu động cơ 33
1.7 Công cụ mô phỏng 33
1.8 Kết luận . 34
2. CHƯ NG 2: M H NH LI N KẾT GIỮA M CH ĐIỆN – TỪ TRƯỜNG 36
2.1 Mô hình nam châm v nh cửu . 36
2.2 Mô hình trường điện từ . 37
2.2.1 Hệ tọa độ t nh . 37
2.2.2 Hệ tọa độ động . 38
2.3 Phương trình mạch điện 39
2.3.1 X t trường hợp thanh dẫn 39
2.3.2 Phương trình mạch điện – từ trường dây quấn stator 40
2.3.3 Phương trình mạch điện – từ trường thanh dẫn lồng sóc . 43
2.4 Phương trình chuyển động 45
2.5 Xử l kết quả sau mô phỏng 46
2.5.1 T nh hiệu suất . 46
2.5.1.1 Công suất đầu ra . 46
2.5.1.2 Tổng tổn thất 46
2.5.2 T nh hệ số công suất cos 48
2.6 Mô phỏng động cơ LSPMSM 7,5kW . 49
2.6.1 Về stator . 49
2.6.2 Về dây quấn stator . 50
6

2.6.3 Về rotor 50
2.6.4 Về nam châm v nh cửu 51
2.6.5 Điều kiện biên và chia lưới 51
2.6.5.1 Điều kiện biên 51
2.6.5.2 Thực hiện chia lưới 53
2.7 Kết quả mô phỏng động cơ LSPMSM 7,5kW 53
2.7.1 Mật độ từ thông và sức điện động cảm ứng . 54
2.7.2 Hiệu năng ở qu trình qu độ . 55
2.7.3 Hiệu năng ở qu trình x c lập 57
2.8 Kết luận . 58
3. CHƯ NG 3: THIẾT KẾ ĐIỆN TỪ Đ NG C LSPMSM . 59
3.1 T nh to n mật độ từ thông điểm làm việc nam châm v nh cửu . 59
3.1.1 Phân t ch mật độ từ thông nam châm tại điểm làm việc 59
3.1.2 X c định mật độ từ thông răng và gông của stator và rotor. 61
3.1.2.1 Mật độ từ thông răng của stator và rotor. . 61
3.1.2.2 Mật độ từ thông gông stator và rotor. 62
3.1.2.3 T nh to n mật độ từ thông nam châm v nh cửu tại điểm làm việc. 62
3.1.2.4 Kết quả nghiên cứu 64
3.2 Khảo s t ảnh hưởng của k ch thước nam châm đến
mật độ từ thông khe hở không kh 68
3.3 X c định điều kiện thiết kế để động cơ LSPMSM có hệ số cos  1 . 69
3.3.1 Điều kiện để động cơ có hệ số cos  1 69
3.3.2 Kết quả khảo s t . 72
3.3.2.1 Kiểm tra điều kiện cos  1 . 73
3.3.2.2 T nh gi trị cos . 74
3.4 Thuật to n thiết kế chi tiết động cơ LSPMSM 74
3.4.1 Thuật to n thiết kế điện từ động cơ LSPMSM 74
3.4.2 Thiết kế động cơ 7,5kW . 81
3.5 Kết quả khảo s t thực nghiệm . 81
3.5.1 Kết cấu động cơ thực nghiệm 82
3.5.2 Kết quả thực nghiệm 82
3.5.2.1 Hệ thống thực nghiệm 82
3.5.2.2 Sức điện động . 83
7

3.5.2.3 Điện p và d ng điện 86
3.6 Kết luận . 88
4. CHƯ NG 4: T I ƯU Đ NG C LSPMSM 7,5kW . 90
4.1 Kh i qu t về tối ưu hóa . 90
4.2 Phân loại 90
4.3 Phương ph p leo đồi và thuật to n di truyền . 91
4.4 Tối ưu động cơ LSPMSM 7,5 kW 92
4.4.1 Nhiệm vụ tối ưu động cơ LSPMSM 93
4.4.2 Khởi tạo không gian tìm kiếm . 94
4.4.3 C c ràng buộc dùng trong chương trình 95
4.5 Xây dựng mục tiêu và hàm chi ph tổng . 95
4.5.1 Mục tiêu về hiệu suất . 95
4.5.2 Mục tiêu về hệ số công suất cos 95
4.5.3 Mục tiêu về thể t ch nam châm 95
4.5.4 Hàm chi ph tổng 96
4.5.5 Lưu đồ thuật to n cho chương trình t nh tối ưu . 97
4.5.5.1 Thế hệ ban đầu . 97
4.5.5.2 Bước đ nh gi 98
4.5.5.3 Bước lựa chọn 99
4.5.5.4 Bước lai tạo và biến dị . 99
4.5.5.5 Thế hệ tiếp theo 100
4.6 Kết quả chương trình tối ưu 101
4.7 Kiểm tra lại kết quả tối ưu . 102
4.7.1 Mật độ từ thông và sức điện động cảm ứng . 102
4.7.1 Hiệu năng ở qu trình qu độ . 104
4.7.2 Hiệu năng ở qu trình x c lập 105
4.8 Kết luận . 106
5. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN . 108
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110
TÀI LIỆU THAM KHẢO 111
DANH MỤC C C C NG TR NH Đ C NG B CỦA LUẬN N . 118
PHỤ LỤC . 119