[发明专利]一种特高压并联电抗器振动噪声计算方法

权利要求书

1.一种特高压并联电抗器振动噪声计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立电抗器三维仿真模型；

(2)将所述电抗器三维仿真模型导入Maxwell 3D软件中，将求解器设置为瞬态磁场求解器，设定时间求解步长，采用虚位移法计算得到电抗器绕组与铁心所受电磁力；

(3)对步骤(2)中得到的电抗器绕组与铁心所受电磁力数据进行FFT变换，得到电磁力的频率、幅值与相位；

(4)基于所述电抗器三维仿真模型，以步骤(3)中计算得到的电磁力数据作为载荷激励，进行模态分析与谐响应分析，获得电抗器的振动速度；

(5)基于所述电抗器三维仿真模型，以步骤(4)计算得到的电抗器振动速度作为载荷激励，进行噪声分析，获得电抗器噪声分布，完成并联电抗器振动噪声的计算。

2.根据权利要求1所述的一种特高压并联电抗器振动噪声计算方法，其特征在于：所述步骤(1)中：

在电抗器三维仿真模型建立的过程中，首先利用3D软件先建立电抗器各部分零件模型，然后进行零件的装配，最终以装配体呈现。

3.根据权利要求1或2所述的一种特高压并联电抗器振动噪声计算方法，其特征在于：所述步骤(1)具体为：

在3D软件中，建立1:1真实比例数据的电抗器三维仿真模型，并保存为*.x_t格式。

4.根据权利要求1所述的一种特高压并联电抗器振动噪声计算方法，其特征在于：所述步骤(2)的具体实施步骤为：

将电抗器三维仿真模型导入Maxwell 3D软件中；

设置求解器为瞬态磁场求解器，同时，设定时间求解步长；

定义绕组材料属性和铁心材料属性，施加激励，并且在Winding中设置绕组并联支路数，假设电流在绕组中均匀分布，通过网格划分完成电抗器绕组与铁心所受电磁力的计算。

5.根据权利要求4所述的一种特高压并联电抗器振动噪声计算方法，其特征在于：所述完成电抗器绕组与铁心所受电磁力的计算，具体包括以下步骤：

进行电磁场计算，所述电抗器电磁场满足Maxwell方程和三维瞬态电磁场方程，具体为：

式中：A为矢量磁势；v为材料磁阻率；J为电流密度，为涡流密度；x、y、z分别表示三维坐标x、y、z轴；t为时间；

根据式(1)计算得到磁势；

通过虚位移法求解电磁力，电磁力计算公式为：

式中：F为电磁力；J为电流密度；A为矢量磁势；dg为虚位移，V为积分体积。

6.根据权利要求1所述的一种特高压并联电抗器振动噪声计算方法，其特征在于：所述步骤(4)具体为：

将电抗器三维仿真模型导入ANSYS Workbench中；

对绕组和铁心施加由步骤(3)计算得到的电磁力载荷激励，包括电磁力的幅值与相位；

在谐响应分析中定义结构-噪声耦合传递文件；利用模态分析与谐响应分析遵循动力学方程进行模态分析与谐响应分析，获得电抗器的振动速度；所述动力学方程为：

式中：M为质量矩阵；C为阻尼矩阵；K为刚度矩阵；为加速度矢量；为速度矢量，{x}为位移矢量；{F(t)}为力矢量；

所述的结构-噪声耦合传递文件，用于将获得的振动速度作为载荷激励传到噪声场中。

7.根据权利要求6所述的一种特高压并联电抗器振动噪声计算方法，其特征在于：所述步骤(5)具体为：

将电抗器三维仿真模型导入ANSYS Acoustic中；

在噪声场中定义耦合噪声源，设置噪声计算边界条件、声音传播区域材料属性，同时将求解方法、频率范围、求解步长设置为与谐响应分析一致；

在噪声计算过程中，假设流体为理想介质，电抗器满足的波动方程为：

式中：p为声压；c₀为声速，x、y、z分别表示三维坐标x、y、z轴；t为时间。

将声压转化成声压级，计算公式如下：

式中：p_e为声压的有效值；p₀为基准声压。