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Estudio de Optimización Basado en Metamodelos Sistemáticos de Topologías de Barrera del Rotor de Máquinas de Reluctancia Sincrónica

Autores: Ban, Branko; Stipetic, Stjepan

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Estudio de Optimización Basado en Metamodelos Sistemáticos de Topologías de Barrera del Rotor de Máquinas de Reluctancia Sincrónica


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Simulaciones
Topologías de máquinas
Máquina de reluctancia sincrónica
Topologías de rotor
Enfoque de optimización
Tipos de barrera de Zhukovsky

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Hoy en día, debido a la confianza en las herramientas de modelado y la rápida iteración de productos, los diseñadores de máquinas eléctricas se basan principalmente en simulaciones. Este enfoque reduce el tiempo y el costo y es muy útil al comparar diferentes topologías de máquinas. La etapa de prototipo generalmente viene después del agotamiento de todos los recursos de simulación. Al diseñar una máquina de reluctancia sincrónica, el primer paso es la selección del tipo de barrera del rotor. La literatura proporciona varias topologías, pero no indica claramente cuál ofrece el mejor rendimiento. El objetivo de este artículo es determinar la mejor variante para una máquina de seis polos y los requisitos seleccionados utilizando un enfoque de optimización basado en metamodelos. Se derivaron siete topologías de rotor con diferentes complejidades a partir de tipos de barrera circular, hiperbólica y Zhukovsky (circular concéntrica, circular de profundidad variable, hiperbólica con excentricidad fija, hiperbólica con excentricidad variable, Zhukovsky original, Zhukovsky modificado de profundidad variable y Zhukovsky modificado con profundidad de barrera igual). La novedad de la estrategia propuesta radica en la comparación sistemática y justa de diferentes topologías de rotor. Este enfoque reduce significativamente el tiempo total de optimización de varias semanas a unos pocos días. Además, se desarrolló una nueva topología de Zhukovsky modificado de profundidad variable, que fusiona las mejores cualidades de todas las variantes consideradas. Se aplicó una estrategia de optimización idéntica a todas las variantes, y los resultados finales demuestran que el tipo de barrera afecta sustancialmente el rendimiento final de la máquina. Los mejores resultados se logran con la topología de Zhukovsky modificado de profundidad variable. En relación con la peor topología (de referencia), la ganancia de rendimiento es del 14.9% y el factor de potencia aumenta de 0.61 a 0.67. Se realizó un estudio adicional utilizando diferentes números de capas de barrera (3, 4 y 5) para determinar la mejor topología. Los mejores resultados se lograron con las cuatro capas de barrera originales.

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