CN111382533A - 一种变压器电磁振动噪音仿真分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器电磁振动噪音仿真分析方法，包括：创建变压器的电磁场仿真模型；变压器的电磁场仿真模型包括：铁心电磁场仿真模型；通过有限元法求解麦克斯韦方程组的方法计算电磁场仿真模型，得到铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力，将其作为变压器的振动仿真分析模型的输入条件，模拟变压器铁心的电磁振动，再求得变压器的响应位移，并再接着将其作为变压器的声场仿真分析模型的输入条件，模拟变压器铁心的电磁振动噪音，再最终求得变压器的A计权声压级。在本方案中，利用了电磁场‑机械场‑声场的多物理场耦合仿真技术，对变压器的电磁振动噪音进行精确计算，从而为变压器噪声预测提供了理论依据和计算方法。
Description
技术领域
本发明涉及电力变压器噪音仿真技术领域，特别涉及一种变压器电磁振动噪音仿真分析方法。
背景技术
当前，干式变压器噪声主要来源于铁心的电磁振动。在传统的变压器铁心噪音的计算过程中，未考虑硅钢片的磁致伸缩效应的影响，这就难以保证了变压器铁心噪音计算的准确性；而且此效应模拟过程的计算量庞大，过程复杂。
因此，如何克服传统变压器铁心在噪音计算过程中，在未考虑硅钢片的磁致伸缩效应的影响下所带来的弊端，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种变压器电磁振动噪音仿真分析方法，能够实现了对变压器的电磁振动噪音的精确计算。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种变压器电磁振动噪音仿真分析方法，包括：
创建变压器的电磁场仿真模型；其中，变压器的电磁场仿真模型包括：铁心电磁场仿真模型；再通过有限元法求解麦克斯韦方程组的方法计算电磁场仿真模型，并得到铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力；
创建变压器的振动仿真分析模型，并将铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力作为变压器的振动仿真分析模型的输入条件，以此模拟变压器铁心的电磁振动，再求得变压器的响应位移；
创建变压器的声场仿真分析模型，并将变压器的响应位移作为变压器的声场仿真分析模型的输入条件，以此模拟变压器铁心的电磁振动噪音，再求得变压器的A计权声压级。
优选地，所述有限元法求解麦克斯韦方程组的方法采用瞬态场计算电磁场仿真模型，并得到铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力。
优选地，所述有限元法求解麦克斯韦方程组的方法采用瞬态场计算电磁场仿真模型，并得到铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力包括：
基于麦克斯韦方程且考虑硅钢片磁致伸缩应力影响，并忽略铁心的涡流效应，得到变压器铁心区域瞬态电磁场方程为：
式中，A为轴向矢量磁位，Wb/m；
分别为硅钢片在应力、磁致伸缩作用下沿轧制方向、垂直轧制方向的磁阻率；σ为应力，N/m2；J为源电流密度，A/m2；
变压器绕组区域求解方程为：
式中，v为磁阻率矩阵；{V}为电标量位，V；e为电导率矩阵；
通过磁场的势函数计算获得变压器的磁场储能，且磁场储能在有限元计算中的表达式方程为：
通过变压器铁心区域瞬态电磁场方程求解得到的磁场密度和磁场储能，计算变压器铁心所受的电磁力。
优选地，所述计算变压器铁心所受的电磁力包括：
采用虚功法计算变压器铁心所受的电磁力，即变压器铁心区域瞬时电磁力方程为：
式中，W(s，i)为系统的磁场储能，J；i为建立磁场的电流，A。
优选地，所述并将铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力作为变压器的振动仿真分析模型的输入条件包括：
将铁心电磁场仿真模型中各节点所受的电磁力作为变压器的振动仿真分析模型的简谐激励源，并进行稳态结构谐响应振动分析；其中，谐响应分析的运动方程为：
(-ω2M+iωC+K)(u1+iu2)＝(F1+iF2) (6)
式中，ω为简谐激励的角频率，Hz；M为质量矩阵，kg；K为刚度矩阵，N/m2；C为阻尼矩阵，N/(m/s)；u1、u2分别为振动位移的实部与虚部，m；F1、F2分别为结构受力的实部与虚部，N。
优选地，在所述创建变压器的振动仿真分析模型之前还包括：
对变压器的各部件进行振动特性分析，再通过模态仿真分析校验变压器各部件的动态特性。
优选地，通过声学有限元法求解声学Helmholtz方程的方法计算所述声场仿真分析模型，且声学有限元系统方程为：
(K+jωC-ω2M)·Pi＝Vni (7)
式中，M为声学质量矩阵，kg；K为声学刚度矩阵，N/m；C为声学阻尼矩阵，N/(m/s)；Pi为节点声压，Pa；Vni为节点边界条件，m/s。
优选地，所述采用声学有限元法求解声学Helmholtz方程来计算声场仿真分析模型包括：
通过声波的连续方程、运动方程和物态方程可推导得到Helmholtz波动方程，再通过傅里叶变换可得均匀流体中传播的基本声学方程频域方程为：
式中，k为波数，k＝ω/c＝2πf/c，m-1，其中c为声波在流体中的声速，m/s；ρ0为流体密度，kg/m3；q0为外部作用于流体的质量源。
优选地，所述再求得变压器的A计权声压级包括：
根据实际实验传声器的布置位置，在声场仿真分析模型的相应位置上布置若干个监测点；
选择直接频响分析对若干个监测点进行结构振动噪声计算。
优选地，所述选择直接频响分析对若干个监测点进行结构振动噪声计算包括：
利用频响函数计算若干个监测点在不同频率下的A计权声压级，再基于若干个监测点的不同频率下的A计权声压级，计算出每个监测点的等效连续A计权声压级。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的变压器电磁振动噪音仿真分析方法中，通过有限元法求解麦克斯韦方程组的方法计算电磁场仿真模型，进而得到铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力；然后将其作为变压器的振动仿真分析模型的输入条件，并通过振动仿真分析得到铁心电磁场仿真模型中各节点的响应位移；再将其作为变压器的声场仿真分析模型的输入条件，以进一步求解得到变压器的A计权声压级。即为利用了电磁场-机械场-声场的多物理场耦合仿真技术，实现了对变压器的电磁振动噪音的精确计算，不仅提高了变压器电磁振动噪音计算的准确性，同时也为变压器噪声预测提供了理论依据和计算方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的变压器电磁振动噪音仿真分析方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的电磁振动噪声的计算分析技术路线图；
图3为本发明实施例提供的变压器的电磁场仿真模型图；
图4为本发明实施例提供的变压器的瞬态场磁密云图；
图5为本发明另一实施例提供的变压器的瞬态场磁密云图；
图6为本发明实施例提供的变压器在X方向上的受力波形图；
图7为本发明实施例提供的变压器在Y方向上的受力波形图；
图8为本发明实施例提供的变压器在Z方向上的受力波形图；
图9为本发明实施例提供的变压器的振动仿真分析模型图；
图10为本发明实施例提供的变压器的声压监测点布置图；
图11为本发明实施例提供的变压器的声压分布云图；
图12为本发明实施例提供的变压器的声压分布三向切片云图；
图13为本发明实施例提供的变压器的10个监测点处A计权声压级折线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的变压器电磁振动噪音仿真分析方法，如图1所示，包括：
创建变压器的电磁场仿真模型；其中，变压器的电磁场仿真模型包括：铁心电磁场仿真模型；再通过有限元法求解麦克斯韦方程组的方法计算电磁场仿真模型，并得到铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力；
创建变压器的振动仿真分析模型，并将铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力作为变压器的振动仿真分析模型的输入条件，以此模拟变压器铁心的电磁振动，再求得变压器的响应位移；
创建变压器的声场仿真分析模型，并将变压器的响应位移作为变压器的声场仿真分析模型的输入条件，以此模拟变压器铁心的电磁振动噪音，再求得变压器的A计权声压级。
从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的变压器电磁振动噪音仿真分析方法中，通过有限元法求解麦克斯韦方程组的方法计算电磁场仿真模型，进而得到铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力；然后将其作为变压器的振动仿真分析模型的输入条件，并通过振动仿真分析得到铁心电磁场仿真模型中各节点的响应位移；再将其作为变压器的声场仿真分析模型的输入条件，以进一步求解得到变压器的A计权声压级。即为利用了电磁场-机械场-声场的多物理场耦合仿真技术，实现了对变压器的电磁振动噪音的精确计算，不仅提高了变压器电磁振动噪音计算的准确性，同时也为变压器噪声预测提供了理论依据和计算方法。
在本方案中，变压器的电磁振动噪音是会随时间连续变化的瞬态值。为了确保变压器电磁振动噪音的计算精度，可通过选择瞬态场求解以满足上述要求。相应地，所述有限元法求解麦克斯韦方程组的方法采用瞬态场计算电磁场仿真模型，并得到铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力。
具体地，所述有限元法求解麦克斯韦方程组的方法采用瞬态场计算电磁场仿真模型，并得到铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力包括：
基于麦克斯韦方程且考虑硅钢片磁致伸缩应力影响，并忽略铁心的涡流效应，得到变压器铁心区域瞬态电磁场方程为：
式中，A为轴向矢量磁位，Wb/m；
分别为硅钢片在应力、磁致伸缩作用下沿轧制方向、垂直轧制方向的磁阻率；σ为应力，N/m2；J为源电流密度，A/m2；
需要说明的是，在本方案中，变压器铁心磁场振动噪音的计算有考虑了硅钢片磁致伸缩应力的影响，有助于提升变压器电磁振动噪音的计算精度；
变压器绕组区域求解方程为：
式中，v为磁阻率矩阵；{V}为电标量位，V；e为电导率矩阵；
通过磁场的势函数计算获得变压器的磁场储能，且磁场储能在有限元计算中的表达式方程为：
通过变压器铁心区域瞬态电磁场方程求解得到的磁场密度和磁场储能，计算变压器铁心所受的电磁力。
为了进一步优化上述的技术方案，所述计算变压器铁心所受的电磁力包括：采用虚功法计算变压器铁心所受的电磁力，即变压器铁心区域瞬时电磁力方程为：
式中，W(s，i)为系统的磁场储能，J；i为建立磁场的电流，A。
需要说明的是，本方案采用虚功法计算变压器铁心所受的电磁力，可有助于进一步提升了变压器电磁振动噪音的计算精度。
在本方案中，所述并将铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力作为变压器的振动仿真分析模型的输入条件包括：
将铁心电磁场仿真模型中各节点所受的电磁力作为变压器的振动仿真分析模型的简谐激励源，并进行稳态结构谐响应振动分析；其中，谐响应分析的运动方程为：
(-ω2M+iωC+K)(u1+iu2)＝(F1+iF2) (6)
式中，ω为简谐激励的角频率，Hz；M为质量矩阵，kg；K为刚度矩阵，N/m2；C为阻尼矩阵，N/(m/s)；u1、u2分别为振动位移的实部与虚部，m；F1、F2分别为结构受力的实部与虚部，N。
需要说明的是，在本方案中，将铁心电磁场仿真模型中各节点所受的电磁力作为变压器铁心结构谐响应分析的激励源，以此作为变压器铁心机械振动的基础，再通过频域内的振动分析得到铁心表面各节点的振动位移，然后再将其作为变压器声场分析的边界条件，以便进一步求解变压器的声压，进而有助于为变压器的电磁振动噪音的计算，建立了电磁-机械-声场的分析流程，从而提升了变压器噪音计算的准确性。
为了进一步优化上述的技术方案，在所述创建变压器的振动仿真分析模型之前还包括：
对变压器的各部件进行振动特性分析，再通过模态仿真分析校验变压器各部件的动态特性。通过上述操作，以便于为变压器建立起正确的振动仿真分析模型，从而确保了变压器的振动仿真分析模型的创建精度。
在本方案中，采用声学有限元法求解声学Helmholtz方程来计算所述声场仿真分析模型；需要说明的是，计算变压器辐射声场属于边界封闭的外声场求解问题。边界条件包括两部分：封闭的边界和无限远处的边界。在封闭的边界上应满足速度边界条件，即将结构表面振动响应结果导人声场仿真环境中作为声学分析的边界条件，则声学有限元系统方程为：
(K+jωC-ω2M)·Pi＝Vni (7)
式中，M为声学质量矩阵，kg；K为声学刚度矩阵，N/m；C为声学阻尼矩阵，N/(m/s)；Pi为节点声压，Pa；Vni为节点边界条件，m/s。
具体地，所述采用声学有限元法求解声学Helmholtz方程来计算声场仿真分析模型包括：
通过声波的连续方程、运动方程和物态方程可推导得到Helmholtz波动方程，再通过傅里叶变换可得均匀流体中传播的基本声学方程频域方程为：
式中，k为波数，k＝ω/c＝2πf/c，m-1，其中c为声波在流体中的声速，m/s；ρ0为流体密度，kg/m3；q0为外部作用于流体的质量源。
在本方案中，所述再求得变压器的A计权声压级包括：
根据实际实验传声器的布置位置，在声场仿真分析模型的相应位置上布置若干个监测点；需要说明的是，本方案可通过监测某点处的噪声来模拟实际情况中传声器在某点处的噪声大小；
选择直接频响分析对若干个监测点进行结构振动噪声计算。具体地，所述选择直接频响分析对若干个监测点进行结构振动噪声计算包括：
利用频响函数计算若干个监测点在不同频率下的A计权声压级，再基于若干个监测点的不同频率下的A计权声压级，计算出每个监测点的等效连续A计权声压级。
需要说明的是，A计权能够较好的反映人耳对噪声的强度和频率的主观感觉，对一个连续的稳定噪声，它是一种较好的评价方法。但是对于起伏的或不连续的噪声，很难确定A计权声级的大小。为此提出了用噪声能量平均的方法来评价噪声对人的影响，这就是等效连续声级，由于也采用A计权，故亦称等效连续A声级。等效连续A计权声级指在声场中某一点位置，用某一段时间内平均的方法，将这些出现的变化的A声级以一个A声级来表示该段时间内的噪声大小，并称这个A声级为此时间段的等效连续A声级，即：
式中，PA(t)为瞬态A计权声压；P0为参考声压(2×10-5Pa)；LA为变化A声级的瞬时值；T为某段时间的总量；声级单位为dB。
而实际测量噪声是通过不连续的采样进行测量，假如采样时间间隔相等，则：
式中，N为测量的声级总个数；LAi为采样到的第i个A声级。
对于连续的稳定噪声，等效连续声级就等于测得的A声级。频率计权则对不同频率下的声压级做出调整，以满足不同情况下的测量需求，若已知不同频率下的声压级LAfi，则其等效连续声压级LAeq如下式所示:
式中，M为频带总个数；LAfi为采样到的第i个频带的A声级。
下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：
本发明实施例提供的变压器电磁振动噪音仿真分析方法中，从变压器噪声机理入手，分析了变压器铁心的电磁振动噪声，建立了电磁场-机械场-声场的分析流程。具体地，通过电磁场分析，计算了铁心电磁力的大小及分布，将其作为结构谐响应分析的激励源，通过频域内的振动分析得到铁心表面各节点的振动位移，并将其作为变压器声场分析的边界条件，进一步求解变压器声压，分析得到变压器周围空间场点噪声在频率范围100～1000Hz上的声压级，并与试验值进行对比分析，验证了该计算方法的准确性和稳定性，为变压器噪声预测提供了理论依据和计算方法。
本发明提供的电磁场仿真，主要是通过有限元法来求解麦克斯韦方程组的方法计算，从而得到所需的磁密、电磁力等参数的分布和大小，作为变压器铁心磁致伸缩效应的激励条件；根据电磁场仿真结果得到的铁心模型中各节点的磁通密度，计算出铁心各节点所受的电磁力作为电磁振动仿真分析的输入条件，模拟变压器铁心的电磁振动，最终求得变压器的响应位移大小；根据电磁振动仿真得到响应位移，可以作为声场仿真分析的输入条件，模拟变压器铁心的电磁振动噪音，最终求得变压器的A计权声压级大小。
1、电磁振动噪声仿真分析：
电磁场仿真是变压器电磁振动噪声计算分析的基础，在电磁场仿真软件中进行瞬态仿真计算，输出磁密及电磁力时域数据，经历时域-频域的FFT变换之后，得到频域数据作为机械振动分析的基础。经过模态仿真分析校核动态特性得到正确的结构仿真模型，谐响应振动分析时电磁力数据直接读入机械场仿真软件中。振动分析计算的结果作为声场分析的基础直接导入声场仿真软件中进行仿真计算，电磁场-机械场-声场计算仿真分析的技术路线如图2所示。
1.1、电磁场仿真分析
选取一容量为1000kVA的变压器进行仿真建模，建立变压器的铁心、绕组、空气域模型，并将其离散为47848个四面体网格单元，如图3所示。
电磁场仿真主要是通过有限元法来求解麦克斯韦方程组的方法计算，从而得到所需的磁密、电磁力等参数的分布和大小。而且，电磁振动噪音是需要随时间连续变化的电磁场分析结果，通过选择瞬态场求解即可满足要求。瞬态场求解仿真可查看每个时间步上的磁密分布，瞬态场仿真设置仿真时间为20ms，时间步长0.5ms，可输出每个时间步下的瞬时磁密及电磁力分布，选取的磁密典型云图如图4所示。另外，瞬态场仿真的仿真时间设置为25ms的磁密典型云图如图5所示。
通过仿真可得到铁心的整体结构受力分别在X、Y、Z方向的分力。加正弦电流激励源进行瞬态分析时，铁心受电磁力波形分别如图6、图7和图8所示。
由图6和图7可表明电磁力瞬态波形均为周期波，周期为正弦电流源的一半，T＝10ms，频率为正弦电流源的两倍，f＝100Hz，图8显示各时刻瞬态电磁力波形为非正弦，含有不同阶次的谐波，该现象与铁心厚度方向材料属性为非线性相关。
1.2、机械场振动仿真分析
谐响应分析反映的是试件的振动特性，最能反映结构的自身特点，对变压器整机进行振动特性分析，模型包括线圈、垫块、夹件、拉板、小车等部件；前期已通过模态仿真与试验研究，校验了变压器各部件材料参数，主要材料分别设置为考虑各向异性的取向硅钢片和金属导体等，进行自由网格划分，进而建立变压器振动仿真分析模型，如图9所示。
通过加载铁心电磁力，强迫变压器整机发生电磁振动，提取铁心的前10阶次的振动位移，如表1所示：
表1
由以上铁心振动位移结果可以看出，铁心的振动主要为窗平面内的弯曲振动，电磁力激励下的铁心振型与铁心自由模态振型吻合度较高。再提取变压器整机的前10阶次的振动位移，如表2所示：
表2
由以上变压器整机振动位移结果可以看出，100Hz和200Hz的整机振型与铁心振型基本一致，两者的振幅也相差不大，当频率在300Hz以上时，整机振动位移的最大值主要发生在夹件上，而此时铁心的振型在整机中反而不太明显。这是由于变压器的最低阶固有频率达到了260Hz右，在100Hz和200Hz处不存在共振现象，此时的振型主要由铁心结构刚度及其激振力来决定。当频率达到300Hz以上，开始出现结构模态的固有频率，特别是在夹件上存在大量的局部模态，夹件的刚度跟铁心比起来又相对较小，受到铁心部件振动的作用后在夹件的局部位置激励起比铁心更大的振动位移。
除100Hz以外其它频率的铁心振动位移都显著小于变压器整机，说明虽然铁心是变压器电磁振动的主要振源，但它在振动过程中会引起其他部件的联动，夹件振动变形表现的尤为明显，因此在部分频率处会产生比铁心更大的振动位移。
观察夹件的振型主要体现为局部振动，与铁心振动相比，其声辐射面积远比铁心小，因此理论上夹件对噪声的贡献量比铁心小。
1.3、声场仿真分析
通过监测某点处的噪声来模拟实际情况中传声器在某点处的噪声大小。根据实际实验传声器的布置位置，优选地，在计算模型的相应位置上布置10个监测点，如图10所示。
选择直接频响分析进行结构振动噪声计算。由于在频率范围100Hz～1000Hz中共有10个频率的振动计算结果，需要依次进行分析。从100Hz开始，每次分析一个频率的声辐射，计算出电磁振动噪音结果，显示声压云图如图11所示。另外，切片云图中可以查看内部声压大小，其中，X、Y、Z轴三向切片云图如图12所示。
由以上云图可以看出，变压器内部声压大于外表面，将频响函数以曲线的形式可视化，依次显示10个监测点处的A计权声压级频谱曲线，如图13所示。
为了更加形象直观地查看仿真结果数据，将图13转化为表3所示。
表3(10个监测点声压级测试数据)
2、准确性分析：
参考式(11)，基于以上10个测点的不同频率下的A计权声压级，计算出每个测点的等效连续A计权声压级，将10个点的等效连续A计权声压级进行平均声压级计算，与变压器每个测点的噪声试验值进行对比，如表4所示：
表4
基于以上分析可知，以上变压器监测点1、7、10的误差较大，可能与噪音测试的稳定性有关系，其余监测点的仿真噪音与试验值接近；对比平均A计权声压级大小，误差为-3.17％，偏差在±5％以内，满足工程应用要求，仿真具有较高的准确性。
3、稳定性分析：
为了验证噪音仿真计算的稳定性，基于以上仿真流程分析，对该类型其他容量的变压器进行电磁振动噪音分析，整理变压器噪声仿真值，经与试验值进行对标如表5所示。
| 容量 | 800kVA | 1000kVA | 1250kVA | 1600kVA | 2000kVA |
| 仿真值(dB) | 47.2 | 51.6 | 45.6 | 53.4 | 48.0 |
| 试验值(dB) | 49.69 | 53.29 | 45.97 | 54.77 | 49.75 |
| 偏差(dB) | -2.48 | -1.69 | -0.34 | -1.42 | -1.75 |
| 误差 | -4.99％ | -3.17％ | -0.75％ | -2.59％ | -3.52％ |
表5
总的来说，基于以上变压器电磁振动噪音仿真分析结果，以上变压器当中个别监测点误差较大，可能与噪音测试的稳定性有关系，其余监测点的噪音仿真值与试验值接近，对比平均A计权声压级大小，偏差在±5％以内，满足工程应用要求，此仿真技术具有较高的准确性和稳定性，从而为变压器噪声预测提供了理论依据和计算方法。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种变压器电磁振动噪音仿真分析方法，其特征在于，包括：
创建变压器的电磁场仿真模型；其中，变压器的电磁场仿真模型包括：铁心电磁场仿真模型；再通过有限元法求解麦克斯韦方程组的方法计算电磁场仿真模型，并得到铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力；
创建变压器的振动仿真分析模型，并将铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力作为变压器的振动仿真分析模型的输入条件，以此模拟变压器铁心的电磁振动，再求得变压器的响应位移；
创建变压器的声场仿真分析模型，并将变压器的响应位移作为变压器的声场仿真分析模型的输入条件，以此模拟变压器铁心的电磁振动噪音，再求得变压器的A计权声压级。
2.根据权利要求1所述的变压器电磁振动噪音仿真分析方法，其特征在于，所述有限元法求解麦克斯韦方程组的方法采用瞬态场计算电磁场仿真模型，并得到铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力。
3.根据权利要求2所述的变压器电磁振动噪音仿真分析方法，其特征在于，所述有限元法求解麦克斯韦方程组的方法采用瞬态场计算电磁场仿真模型，并得到铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力包括：
基于麦克斯韦方程且考虑硅钢片磁致伸缩应力影响，并忽略铁心的涡流效应，得到变压器铁心区域瞬态电磁场方程为：
式中，A为轴向矢量磁位，Wb/m；
分别为硅钢片在应力、磁致伸缩作用下沿轧制方向、垂直轧制方向的磁阻率；σ为应力，N/m2；J为源电流密度，A/m2；
变压器绕组区域求解方程为：
式中，v为磁阻率矩阵；{V}为电标量位，V；e为电导率矩阵；
通过磁场的势函数计算获得变压器的磁场储能，且磁场储能在有限元计算中的表达式方程为：
通过变压器铁心区域瞬态电磁场方程求解得到的磁场密度和磁场储能，计算变压器铁心所受的电磁力。
4.根据权利要求3所述的变压器电磁振动噪音仿真分析方法，其特征在于，所述计算变压器铁心所受的电磁力包括：
采用虚功法计算变压器铁心所受的电磁力，即变压器铁心区域瞬时电磁力方程为：
式中，W(s，i)为系统的磁场储能，J；i为建立磁场的电流，A。
5.根据权利要求1所述的变压器电磁振动噪音仿真分析方法，其特征在于，所述并将铁心电磁场仿真模型中各节点的磁通密度和所受的电磁力作为变压器的振动仿真分析模型的输入条件包括：
将铁心电磁场仿真模型中各节点所受的电磁力作为变压器的振动仿真分析模型的简谐激励源，并进行稳态结构谐响应振动分析；其中，谐响应分析的运动方程为：
(-ω2M+iωC+K)(u1+iu2)＝(F1+iF2) (6)
式中，ω为简谐激励的角频率，Hz；M为质量矩阵，kg；K为刚度矩阵，N/m2；C为阻尼矩阵，N/(m/s)；u1、u2分别为振动位移的实部与虚部，m；F1、F2分别为结构受力的实部与虚部，N。
6.根据权利要求1所述的变压器电磁振动噪音仿真分析方法，其特征在于，在所述创建变压器的振动仿真分析模型之前还包括：
对变压器的各部件进行振动特性分析，再通过模态仿真分析校验变压器各部件的动态特性。
7.根据权利要求1所述的变压器电磁振动噪音仿真分析方法，其特征在于，通过声学有限元法求解声学Helmholtz方程的方法计算所述声场仿真分析模型，且声学有限元系统方程为：
(K+jωC-ω2M)·Pi＝Vni (7)
式中，M为声学质量矩阵，kg；K为声学刚度矩阵，N/m；C为声学阻尼矩阵，N/(m/s)；Pi为节点声压，Pa；Vni为节点边界条件，m/s。
8.根据权利要求7所述的变压器电磁振动噪音仿真分析方法，其特征在于，所述采用声学有限元法求解声学Helmholtz方程来计算声场仿真分析模型包括：
通过声波的连续方程、运动方程和物态方程可推导得到Helmholtz波动方程，再通过傅里叶变换可得均匀流体中传播的基本声学方程频域方程为：
式中，k为波数，k＝ω/c＝2πf/c，m-1，其中c为声波在流体中的声速，m/s；ρ0为流体密度，kg/m3；q0为外部作用于流体的质量源。
9.根据权利要求1所述的变压器电磁振动噪音仿真分析方法，其特征在于，所述再求得变压器的A计权声压级包括：
根据实际实验传声器的布置位置，在声场仿真分析模型的相应位置上布置若干个监测点；
选择直接频响分析对若干个监测点进行结构振动噪声计算。
10.根据权利要求9所述的变压器电磁振动噪音仿真分析方法，其特征在于，所述选择直接频响分析对若干个监测点进行结构振动噪声计算包括：
利用频响函数计算若干个监测点在不同频率下的A计权声压级，再基于若干个监测点的不同频率下的A计权声压级，计算出每个监测点的等效连续A计权声压级。
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