本發明涉及一種磁場特性分析方法，具體涉及一種抽水蓄能發電機阻尼繞組磁場特性分析方法，屬于抽水蓄能發電機磁場分析技術領域。
背景技術：
抽水蓄能電站是一種特殊類型的水電站，它的組成部分包括上、下水庫、開關站以及輸水通道等。抽水蓄能電站是由水泵和水輪機兩種工作方式的機組構成的，當夜間因部分用戶用電停止，而各種大型火電、核電不能大幅停機或減少發電，電力系統出現剩余電量時，抽水蓄能電站可以利用這些剩余電量，開動設備把低處的水抽到高處儲藏起來，等到電力系統用電高峰時，再把高處的水放下來，帶動水輪發電機組發電，把電力送回電網，供給用戶用電，發電后的水仍回到低處。抽水蓄能電站的運營，提高了電網的運行可靠性、靈活度、安全度、經濟性。
抽水蓄能電站起、停塊，工況轉換和增、減負荷迅速，運行靈活可靠，強迫停運率較低，跟蹤負荷能力強，適宜承擔電力系統調頻、緊急事故備用和負荷備用，是很好的旋轉備用電源，距離負荷中心地區較勁的抽水蓄能電站，還可作調相運行，平衡系統無功功率，穩定地區電壓，提高電網運行可靠性。
抽水蓄能電站起、停塊，工況轉換和增、減負荷迅速，運行靈活可靠，強迫停運率較低，跟蹤負荷能力強，適宜承擔電力系統調頻、緊急事故備用和負荷備用，是很好的旋轉備用電源，距離負荷中心地區較勁的抽水蓄能電站，還可作調相運行，平衡系統無功功率，穩定地區電壓，提高電網運行可靠性。
抽水蓄能電站既可在水輪工況下運行，又可在水泵工況下運行；既可發電，又可抽水；既可向電網供電，又可吸收電網的電力；既是發電電源，又是用電負荷；既可增加供電能力，又可提高電網負載率。
我國在抽水蓄能電站方面發展比較晚，技術落后于西方發達國家，核心技術還高度依賴發達國家。目前我國已加大抽水蓄能項目的科研投入，但是缺少甚至沒有能準確分析出抽水蓄能發電機磁場與阻尼繞組之間特定關系的有效方法。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種抽水蓄能發電機阻尼繞組磁場特性分析方法，以解決目前沒有能準確分析出抽水蓄能發電機磁場與阻尼繞組之間特定關系的有效方法的問題。
所述一種抽水蓄能發電機阻尼繞組磁場特性分析方法包括以下步驟：
步驟一，建立數學模型和有限元模型并完成仿真。
步驟二，簡化物理模型：
采用以下簡化：①忽略定子齒槽效應，認為磁場線垂直進入定子磁路；②認為沿圓周展開后的轉子和定子長度相等，即將原扇形求解域簡化為矩形；③忽略鐵磁材料磁導率的非線性及隨溫度的變化，認為其為常數；④忽略轉子除大齒外的齒槽效應；⑤忽略電機端部效應，將其簡化為二維磁場問題，采用實際模型的一半作為求解域。
步驟三，確定數學模型：
根據物理模型的數學表示布置模型的節點，其中等效轉子的半周長度為：πd2/2，其中d2為轉子外徑，轉子的外徑半周長對應的就是最后簡化模型的長度；
根據麥克斯韋方程組，確定物理模型內部、交界面、外邊界的數學方程：
式中，
n：交界面處的法向方向
μ1、μ2：隸屬于兩邊不同媒質的磁導率
a1、a2：兩邊區域的磁勢
js、電流的實數、復數形式
w：電流的角頻率
σ：電導率
j：虛數
矢量磁場的復數形式。
步驟四，對不同工況轉換過渡過程中的阻尼條、勵磁繞組、極身、極靴所受電磁力進行計算。
步驟五，區域分解方法與徑向基無單元方法耦合：
根據物理模型的不同區域的電磁特性進行區域劃分，并將徑向基無單元方法應用求解得出要求的徑向基函數的系數。
步驟六，通過實驗發電電動機的有限元模型，得出加載率和阻尼繞組動態轉換電流之間的函數關系，并確定加載率上限。
步驟七，結果分析：
將求解得出的徑向基函數的系數代入徑向基函數，最終求出要求的點的結果：磁場三維分布以及磁力線分布。
優選的：所述第二步中根據物理模型的數學表示布置模型的節點具體為：根據模型的各個區域的電磁特性以及模型的形狀進行劃分，相同電磁特性的劃分為一個子區域，再進行均勻布點。
優選的：所述第三步中區域劃分的規則為：根據模型的特性和形狀，將具有相同電磁特性的一塊區域劃分為一類。
本發明與現有產品相比具有以下效果：利用已建好的模型分析計算各電機在不同工況過渡過程中的阻尼條、勵磁繞組、極身和極靴的電磁力，并研究不同阻尼條節距和阻尼條數目對過渡過程的阻尼繞組動態轉換電流及轉子阻尼條加載率的影響；省去了復雜繁瑣的網絡劃分，程序實現更加簡便，計算結果更加準確快捷；采用區域分解的方法，大大降低最終聯立大方程的維數，更適合并行計算，磁場的計算結果可用于后續的電磁力計算，以及分析電磁力的不平衡性，為判斷電機運行故障做準備。
具體實施方式
下面詳細闡述本發明優選的實施方式。
本發明所述的一種抽水蓄能發電機阻尼繞組磁場特性分析方法包括以下步驟：
步驟一，建立數學模型和有限元模型并完成仿真。
步驟二，簡化物理模型：
采用以下簡化：①忽略定子齒槽效應，認為磁場線垂直進入定子磁路；②認為沿圓周展開后的轉子和定子長度相等，即將原扇形求解域簡化為矩形；③忽略鐵磁材料磁導率的非線性及隨溫度的變化，認為其為常數；④忽略轉子除大齒外的齒槽效應；⑤忽略電機端部效應，將其簡化為二維磁場問題，采用實際模型的一半作為求解域。
步驟三，確定數學模型：
根據物理模型的數學表示布置模型的節點，其中等效轉子的半周長度為：πd2/2，其中d2為轉子外徑，轉子的外徑半周長對應的就是最后簡化模型的長度；
根據麥克斯韋方程組，確定物理模型內部、交界面、外邊界的數學方程：
式中，
n：交界面處的法向方向
μ1、μ2：隸屬于兩邊不同媒質的磁導率
a1、a2：兩邊區域的磁勢
js、電流的實數、復數形式
w：電流的角頻率
σ：電導率
j：虛數
矢量磁場的復數形式。
步驟四，對不同工況轉換過渡過程中的阻尼條、勵磁繞組、極身、極靴所受電磁力進行計算。
步驟五，區域分解方法與徑向基無單元方法耦合：
根據物理模型的不同區域的電磁特性進行區域劃分，并將徑向基無單元方法應用求解得出要求的徑向基函數的系數。
步驟六，通過實驗發電電動機的有限元模型，得出加載率和阻尼繞組動態轉換電流之間的函數關系，并確定加載率上限。
步驟七，結果分析：
將求解得出的徑向基函數的系數代入徑向基函數，最終求出要求的點的結果：磁場三維分布以及磁力線分布。
進一步：所述第二步中根據物理模型的數學表示布置模型的節點具體為：根據模型的各個區域的電磁特性以及模型的形狀進行劃分，相同電磁特性的劃分為一個子區域，再進行均勻布點。
進一步：所述第三步中區域劃分的規則為：根據模型的特性和形狀，將具有相同電磁特性的一塊區域劃分為一類。
本實施方式只是對本專利的示例性說明，并不限定它的保護范圍，本領域技術人員還可以對其局部進行改變，只要沒有超出本專利的精神實質，都在本專利的保護范圍內。