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研究生:王冠傑
研究生(外文):Guan-Jie Wang
論文名稱:軸向磁通式永磁風力同步發電機之最佳化設計與實現
論文名稱(外文):Optimal Design and Implementation of an Axial-Flux Permanent Magnet Generator for Wind Power
指導教授:江瑞利
指導教授(外文):Zwe-Lee Gaing
口試委員:蘇琨祥郭見隆江瑞利
口試委員(外文):Kun-Shian SuJian-Long KuoZwe-Lee Gaing
口試日期:2011-07-25
學位類別:碩士
校院名稱:高苑科技大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:軸向磁通式永磁發電機田口法有限元素法多重品質性能指標模糊理論粒子群尋優演算法雙反應曲面法
外文關鍵詞:Axial-flux permanent magnet generatorTaguchi methodFinite Element AnalysisMultiple performance characteristic indexFuzzy inferenceParticle swarm optimizationDual response surface method
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本論文主要目的是實現軸向磁通式永磁同步發電機之最佳化設計,研究目標為軸向磁通式風力發電機(AF-PMSG)。由於軸向磁通式永磁風力發電機之幾何結構參數如轉子磁石直徑、轉子磁石厚度、氣隙寬度、線圈內徑等將會對感應電壓與效率等兩個品質目標產生影響,因此本論文分別運用了多重品質特性指標(MPCI)之模糊推論田口法(Fuzzy-inference Taguchi method)及具粒子群尋優(PSO)的雙反應曲面法(RSM)等兩種實驗計畫法,結合有限元素法分析(FEA),針對AF-PMSG作最佳化設計與分析,並以JMAG-Studio10.0電磁分析軟體作為發電機設計與動態性能分析設計平台,以求得最適合的幾何結構參數組合,使發電機能夠獲得高輸出電壓與高效率。
經由發電機之實作與實際量測,成果顯示其能夠獲得最適合的軸向磁通式風力發電機幾何結構參數,以同時獲得高輸出電壓及高效率。

The main purpose of this thesis is to optimal design and implementation of an axial-flux permanent magnet synchronous generator (AF-PMSG) for wind power.
However, the geometric structural parameters of an axial-flux permanent magnet machine, such as the diameter of the rotor magnet, the stator coil diameter, the rotor magnet thickness and the air gap width, will affect obviously the magnitude of induced voltage and the efficiency of an AF-PMSG. In order to find the most suitable combination of the geometry parameters of an AF-PMSG machine to achieve the goal of robust design, two systematic and efficient approaches, such as the fuzzy-inference Taguchi method and the dual response surface methodology with particle swarm optimization (PSO), are employed. Moreover, the JMAG-Studio10.0 electromagnetic analysis software is as platform of the electric machine design and dynamic performance analysis with the finite element analysis (FEA).
Results show that the proposed method can obtain the best combination of the geometry parameters in an AF-PMSG to achieve a high output voltage and high efficiency.

摘要....................................................I
Abstract..............................................II
誌謝..................................................III
目錄...................................................IV
圖目錄...............................................VIII
表目錄.................................................XI
第一章 緒論.............................................1
1.1 研究動機與目的.......................................2
1.2 文獻探討............................................4
1.3 研究方法............................................5
1.4 論文架構............................................5
第二章 風力發電發展趨勢與系統架構..........................7
2.1 風力發電機發展趨勢...................................7
2.1.1 國內風力發電之發展.................................8
2.2 風力發電系統架構....................................10
2.2.1 風力發電機構造....................................11
2.2.2 風力發電機組分類..................................12
2.2.3 風力機原理.......................................18
2.3 永磁同步發電機(PMSG)基本原理與數學模式................21
2.4 發電機感應電壓與輸出功率.............................25
2.5 發電機效率.........................................26
第三章 軸向磁通式風力發電機設計...........................27
3.1 軸向磁通式風力發電機之架構與規格......................27
3.2 轉子磁石種類與特性..................................30
3.3 定子線圈設計.......................................32
3.4 JMAG電磁分析軟體功能簡介與有限元素分析方法............33
3.4.1 電磁分析軟體功能簡介..............................33
3.4.2 有限元素法簡介...................................35
3.4.3 有限元素法之基本概念..............................35
3.4.4 有限元素法理論基礎................................36
3.4.5 有限元素法解析步驟................................39
3.5 軸向磁通式風力發電機之設計成果........................42
第四章 軸向磁通式風力發電機設計最佳化......................45
4.1 田口方法...........................................45
4.2 品質特性定義........................................46
4.3 控制因子及參數選擇..................................47
4.4 單一品質目標........................................48
4.4.1 單一品質特性:相電壓最大值..........................48
4.4.2 單一品質特性:高效率................................53
4.5 具多重性能指標(MPCI)之模糊推論田口法..................56
4.5.1 模糊推論田口法計算流程.............................57
4.5.2 成員函數定義與模糊化...............................59
4.5.3 模糊推論規則表與解模糊化...........................60
4.6 結果討論...........................................64
第五章 具粒子群尋優之雙反應曲面法應用於發電機設計最佳化......69
5.1 雙反應曲面法........................................69
5.2 雙反應曲面法之設計流程...............................70
5.3 雙反應曲面法之雜訊因子未知下的穩健設計.................76
5.4 粒子群尋優演算法....................................77
5.5 具粒子群尋優之雙反應曲面法設計........................82
5.5.1 實驗設計.........................................82
5.5.2 模型建構..........................................84
5.5.3 最佳化參數之搜尋...................................90
5.6 結論................................................93
第六章 結論與未來展望.....................................95
6.1 結論................................................95
6.2 未來展望.............................................96
參考文獻.................................................97


[1] German Advisory Council on Global Change, 2003.
[2] 陳明佑,“利用模糊目標規劃法求解田口式多品質特性最佳化問題”,碩士論文,國立成功大學,2002。
[3] 唐任遠,“現代永磁電機理論與設計”,機械工業出版社,2000。
[4] 呂威賢,“風的故事─從風車到風力機”,科學發展月刊,第383期,p.9,2004年11月。
[5] 資料來源: ITRI工業技術研究院,2007。
[6] S. Muller, M. Deicke, R.W De Doncker, “Adjustable Speed Generators for Wind Turbines based on Doubly-fed Induction Machines and 4-Quadrant IGBT Converters Linked to the Rotor,” Proceedings of IEEE Industry Applications Conference, Volume: 4, Oct. 2000, pp. 2249-2254.
[7] 資料來源:風力發電廠維基百科http://zh.wikipedia.org/zh-tw/。
[8] 蘇育琪,天下雜誌,第401期,2008年7月。
[9] 資料來源:http://awk.caes.tpc.edu.tw/special/envi_epaper/9708/1.htm。
[10] 資料來源:節能減碳教育網http://phsu.ie.ntnu.edu.tw/ienergy/e-learning。
[11] 潘宣宏,“小型風力發電機之混合型交-直流轉換器之研製”,碩士論文,國立成功大學,民國九十五年。
[12] J. G. Slootweg and W. L. Kling,“Is the Answer Blowing in the Wind? ”IEEE power & energy magazine, November/December 2003.
[13] M. R. Patel, “Wind and Solar Power System,” 2nd, CRC press, 2006.
[14] 廖昱奇,“風力發電機之電源轉換器研製”,碩士論文,國立雲林科技大學,民國九十七年。
[15] K. H. Hussein, I. Muta, T. Hoshino and M. Osakada, “Maximum photovoltaic power tracking: an algorithm for rapidly changing atmospheric condition,” IEE Proceedings-Generation Transmission Distribution, Vol. 142, No. 1, Jan, 1995, pp. 59-64.
[16] M. Matsui, T. Kitano, D. H. Xu and Z. Q. Yang, ”A new maximum photovoltaic power tracking control scheme based on power equilibrium at DC link,” Proceedings of Industry Applications Conference, Vol. 2, 1999, pp.804-809.
[17] GWEC, Global Wind 2008 Report, 2009.
[18] “Press Release: Worldwide wind energy capacity at 47616MW-8321 MW added in 2004,” World Wind Energy Association, 2004.
[19] P. R. Upadhyay, and K. R. Rajagopal “FE Analysis and Computer-Aided Design of a Sandwiched Axial-Flux Permanent Magnet Brushless DC Motor,” IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 42, No. 10, October 2006, pp. 3401-3403.
[20] T. Ackermann, Wind Power in Power Systems, John Wiley & Sons Ltd., 2005.
[21] S. Heier, Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems, John Wiley & Sons Ltd., 1998.
[22] 劉萬琨、張志英、李銀風、越萍,“風能與風力發電技術”,五南圖書出版公司,2009年10月。
[23] 資料來源:http://web4.fssh.khc.edu.tw/course/ear/wind.htm
[24] 康宗仁,“永磁式同步發電機之風力發電功率控制系統之研製”,碩士論文,國立臺灣科技大學,民國九十四年。
[25] 茆尚勳,“直驅式跑步機用直流無刷馬達之設計”,國立成功大學機械工程學系碩士論文,民國九十一年。
[26] 劉經民著,“電磁場的數值方法”,華中理工大學出版社,民國八十年。
[27] 李輝煌,“田口方法品質設計的原理與實務”,高立圖書公司,2002。
[28] 田口玄一,“田口式品質工程概論”,中國生產力中心出版。
[29] 葉怡成,“實驗計畫法-製成與產品最佳化”,五南圖書出版,2005。
[30] K. Koyamada, K. Sakai and T. Itoh, “Parameter Optimization Technique Using The Response Surface Methodology,” Annual International Conference of the IEEE EMBS, San Francisco, CA, USA, September 1-5, 2004, pp.2909-2912.
[31] Kuzuno, M, Nishio, T., and Koyamada, K., “Compact modeling for Thermal Simulation Using Response Surface Methodology,” International Symposium on Computational Technologies for Fluid/Thermal/Chemical System With Industrial Applications, ” PVP-Vol. 424-2, 2001, pp.57-63.
[32] Raymond H. Myers, Douglas C. Montgometry, “Response Surface Methodology,” John Wiley & Sons. Inc, 1995.
[33] Douglas C. Montgometry, “Design and Analysis of Experiments 4th edition,” John Wiley & Sons. Inc, 1996.
[34] Raymond H. Myers and Douglas C., “Response surface methodology:process and product optimization using designed experiments,” Wiley,New York, 1995.
[35] Kennedy, J. and Eberhart, R.C. (2001). Swarm Intelligence. Morgan Kaufmann Press.
[36] Eberhart, R.C. and Shi. Y. (1998). Comparison between genetic algorithms and particle swarm optimization. 1998 Annual Conference on Evolutionary Programming, San Diego.
[37] 郭信川、張建仁、劉清祥,“粒子群演算法於最佳化問題之研究”,第一屆台灣作業研究學會學術研討會暨2004年科技與管理學術研討會,台北,民國九十三年,第419-432頁。

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