[发明专利]定子绕组匝间短路下爪极发电机的电磁噪声仿真方法

权利要求书

1.一种定子绕组匝间短路下爪极发电机的电磁噪声仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据爪极发电机的电磁参数和定子绕组匝间短路故障情形，通过软件分别建立绕组匝间短路时爪极发电机的工作电路模型以及爪极发电机的电磁场有限元模型，在工作电路模型中仿真得到定子绕组匝间短路时爪极发电机的定子三相电流，

S2、将所述定子三相电流加载到电磁场有限元模型的电路模型中，将爪极发电机当做电动机进行电磁场仿真，得到绕组匝间短路时爪极发电机受到的电磁力，

S3、将所述电磁力通过网格映射的方式加载到爪极发电机的结构有限元模型上，计算得到绕组匝间短路时爪极发电机的电磁噪声的仿真结果；

所述绕组匝间短路时爪极发电机的工作电路模型的建立过程具体包括：根据同一根绕组匝间短路故障和不同根绕组匝间短路故障情形，并结合整流电路，在软件中建立相应的爪极发电机定子绕组匝间短路工作电路模型；根据需要分析的电磁噪声的最高频率以及频率分辨率，确定电流仿真的仿真步长和仿真步数；根据爪极发电机的电磁参数和运行工况，对工作电流进行仿真，以输出绕组匝间短路时的定子三相电流；

所述爪极发电机的电磁场有限元模型的建立过程具体包括：根据爪极发电机的实际尺寸，在电磁仿真软件中建立爪极发电机的三维几何模型；根据爪极发电机实际的并绕绕组根数和定子绕组匝间短路形式，在每个定子槽中建立相应数量的导体；设置边界条件并进行网格划分，得到爪极发电机的电磁场有限元模型；

所述步骤S2具体包括：S21、根据爪极发电机的实际电路和绕组匝间短路形式，在电磁场有限元模型的电路模块建立绕组匝间短路时的电路模型；S22、将所述绕组匝间短路时的电路模型中的绕组与几何模型定子槽中的导体关联起来，并设置绕组的匝数和电阻等参数；S23、将步骤S1仿真得到的定子三相电流加载到绕组匝间短路时的电路模型中，将爪极发电机当做电动机进行电磁场仿真，以输出绕组匝间短路时爪极发电机受到的电磁力。

2.根据权利要求1所述的定子绕组匝间短路下爪极发电机的电磁噪声仿真方法，其特征在于，所述步骤S3中采用边界元法计算得到绕组匝间短路时爪极发电机的电磁噪声的仿真结果。

3.根据权利要求1所述的定子绕组匝间短路下爪极发电机的电磁噪声仿真方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31、考虑定子铁芯和绕组的各向异性、电机的装配和安装条件，对爪极发电机整机进行有限元约束模态分析，得到包含模态信息的爪极发电机结构有限元模型；

S32、将步骤S2仿真得到的电磁力通过网格映射的方式加载到爪极发电机的结构有限元模型上，并采用模态叠加法仿真计算绕组匝间短路时爪极发电机表面的振动加速度信号；

S33、将爪极发电机表面的振动加速度信号转移到边界元网格上，采用边界元法计算得到绕组匝间短路时的电磁噪声的仿真结果。