基于粒子群优化算法的可变速抽水蓄能发电电动机电磁优化设计

胡金明，陶大军，孙玉田，李桂芬，胡 刚，张春莉，韩继超

基于粒子群优化算法的可变速抽水蓄能发电电动机电磁优化设计

胡金明1,2，陶大军1,2，孙玉田2，李桂芬2，胡 刚2，张春莉2，韩继超1,2

（1. 大型电机电气与传热技术国家地方联合工程研究中心(哈尔滨理工大学)，哈尔滨 150080；2. 水力发电设备国家重点实验室(哈尔滨大电机研究所)，哈尔滨 150040）

本文结合可变速抽水蓄能发电电动机的指标与运行特点，在研究其设计流程和设计要点的基础上，以一台10MW交流励磁发电电动机为例，基于粒子群优化算法，以电机的效率、成本为优化设计目标。在保证热负荷满足通风要求的情况下，对定子每极每相槽数、定子槽宽、转子槽宽进行了寻优设计，实现了材料成本降低、效率提高的设计目标，形成了交流励磁发电电动机的电磁设计方案。通过对该电机电磁方案的空载特性分析，提出了对空载线电压波形畸变率过高问题的优化设计方案，建立了基于试验设计和曲线拟合以定、转子槽口宽度和单边气隙长度为优化变量的线电压基波幅值和波形畸变率的拟合公式，在其基础上通过三维粒子群优化，获得了进一步优化的发电电动机电磁优化设计方案。

抽水蓄能；发电电动机；电磁设计；粒子群算法

0 前言

随着国家清洁能源战略的发展，大力发展可再生能源，实现能源生产转型，是未来可持续发展的重要途径，2030~2050年，将是可再生能源的重要发展时期[1-2]。由于许多清洁能源发电具有间歇性和随机性特点，故平抑电源与负荷的不对称峰谷差是实现电网安全稳定运行的基础要求，而抽水蓄能是当前能够实现大规模削峰填谷，增加电网对可再生能源发电消纳的最为重要、有效的方式[3]。……