بهينه سازي موتور شارسوئيچ شونده آهنربا دائم براي بكارگيري در خودروي هيبريد سري

كارشناسي ارشد

چكيده: با استفاده روز افزون از خودروهاي سوخت¬ فسيلي شرايط زيست¬محيطي جهان روز به روز در حال¬بدتر شدن است. اهميت محيط زيست سبب شده است انسان به دنبال جايگزيني براي اينگونه خودرو¬ها باشد. خودروهاي الكتريكي و هيبريد كه از موتورهاي الكتريكي بهره مي¬برند و آلودگي زيست¬محيطي بسيار كمي دارند مي¬توانند جايگزين مناسبي براي خودروهاي سوخت فسيلي باشند. موتورهاي الكتريكي مختلفي قابليت بكارگيري در خودروهاي هيبريد را دارا هستند. از ميان اين موتورها، موتور شارسوئيچ شونده آهنرباي دائم به دليل داشتن Back-EMF سينوسي، قابليت اطمينان بالا، چگالي گشتاور بالا، سادگي و استحكام در ساختار روتور و توانايي كار در سرعت بالا، براي بكارگيري در خودروي هيبريد مورد توجه قرار گرفته است. براي بكارگيري اين موتور در خودوري هيبريد مي¬بايست پارامترهاي طراحي آن به گونه¬اي باشند كه موتور بيشينه گشتاور در واحد حجم فعال، كمينه تلفات و كمترين قيمت را داشته باشد. در اين پايان نامه پس از معرفي خودروهاي هيبريد متداول و بررسي موتورهاي الكتريكي مناسب به كارگيري در اين گونه خودروها، موتور شارسوئيچ شونده آهنرباي دائم به عنوان يك موتور شايسته در اين نوع كاربري معرفي شده است. در ادامه براي استخراج مدل مدار معادل مغناطيسي موتور شارسوئيچ شونده آهنرباي دائم براي يك دوره¬ي الكتريكي، روتور در موقعيت¬هاي مختلف قرار داده مي-شود و اين موقعيت با گام¬هاي كوچك تغييرداده مي¬شود و پرمانس¬هاي مختلفي را كه در استاتور، روتور و فاصله هوايي به وجود مي¬آيند محاسبه مي¬گردند و يك ماتريس از پرمانس¬ها تشكيل داده مي¬شود. سپس با استفاده از قوانين كيرشهف و در نظر گرفتن منابع MMF، پتانسيل مغناطيسي گره¬هاي ماتريس و شار شاخه¬هاي مختلف آن محاسبه مي¬گردند. پس از استخراج مدل نتايج خروجي مدل با نتايج حاصل از شبيه¬سازي اين موتور در نرم¬افزار المان محدود Cedrat Flux مقايسه و دقت مدل بدست آمده اعتبار سنجي مي¬گردد. در ادامه با بكارگيري مدل بدست آمده و با استفاده از الگوريتم بهينه¬سازي ازدحام ذرات، پارامترهاي بهينه طراحي موتور شارسوئيچ شونده آهنرباي دائم براي رسيدن به اهداف بيشينه گشتاور در واحد حجم فعال، كمينه تلفات و كمترين قيمت در زمان بسيار كوتاهي استخراج مي¬گردند. در بخش پاياني گزارش طراحي اوليه و طراحي بهينه شده در نرم¬افزار المان محدود پياده¬سازي و نتايج اين شبيه سازي¬ها باهم و با نتايج حاصل از يك موتور شارسوئيچ شونده آهنرباي دائم مرجع مقايسه شده¬اند. نتايج مقايسه نشان مي¬دهد مي¬توان با بهره¬گيري از مدل مدار معادل مغناطيسي در مدت زماني بسيار كوتاه و با دقت مناسب به يك مجموعه از پارامترهاي بهينه براي طراحي موتور شارسوئيچ شونده آهنرباي دائم دست يافت. واژه‌هاي كليدي: خودروي هيبريد، موتورشارسوئيچ شونده آهنرباي دائم، بهينه¬سازي

190350

دانشگاه علم و صنعت ايران

الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي

دكتر ابوالفضل واحدي