CN113221397B - 电气设备铁心的振动位移计算方法、装置及终端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电气技术领域，提供了一种电气设备铁心的振动位移计算方法、装置及终端设备，该方法包括：根据目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及目标铁心所在电场的电场参数计算矢量磁位，从而计算目标铁心对应的磁场分布；根据磁场分布计算目标铁心对应的麦克斯韦力；将质量矩阵、磁场刚度矩阵以及麦克斯韦力输入预设机械振动方程，基于谐波平衡法求解目标铁心的振动位移。本发明提供的方法在机械振动方程中充分考虑质量矩阵、磁场刚度矩阵以及麦克斯韦力对振动的影响，能够提高振动位移计算的准确性；在求解过程中应用谐波平衡法，能够在频域下计算振动位移并提高计算速度，并为振动位移的谐波分析提供依据。
Description
技术领域
本发明属于电气技术领域，尤其涉及一种电气设备铁心的振动位移计算方 法、装置及终端设备。
背景技术
铁心结构在电气设备中应用广泛，如变压器和发电机中都存在铁心。铁心 结构在运行的过程中产生的振动，不仅会加速电气设备的老化，还会影响电网 的正常运行。另一方面，铁心结构振动的噪音也会影响人们的健康和日常生活。 为了保证电气设备的正常运行，分析铁心的磁场与振动情况十分必要。
目前关于电气设备铁心的振动研究通常是基于实际产品或模型进行实际检 测并进行时域求解，铁心的振动位移计算的准确性不高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电气设备铁心的振动位移计算方法、 装置及终端设备，以解决现有技术中铁心的振动位移计算准确性不高的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种电气设备铁心的振动位移计算方法， 包括：
获取目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及所述目标铁心所在电场的电 场参数；
根据所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述电场参数计算矢量磁位；
根据所述矢量磁位计算所述目标铁心对应的磁场分布；
根据所述磁场分布计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力；
将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述麦克斯韦力输入预设机械振 动方程，并基于谐波平衡法对所述机械振动方程进行求解，得到所述目标铁心 的振动位移。
本发明实施例的第二方面提供了一种电气设备铁心的振动位移计算装置， 包括：
参数获取模块，用于获取目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及所述目 标铁心所在电场的电场参数；
矢量磁位计算模块，用于根据所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述 电场参数计算矢量磁位；
磁场分布计算模块，用于根据所述矢量磁位计算所述目标铁心对应的磁场 分布；
麦克斯韦力计算模块，用于根据所述磁场分布计算所述目标铁心对应的麦 克斯韦力；
振动位移计算模块，用于将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述麦 克斯韦力输入预设机械振动方程，并给予谐波平衡法对所述机械振动方程进行 求解，得到所述目标铁心的振动位移。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及 存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行 所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可 读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述 方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例提供了一 种电气设备铁心的振动位移计算方法，包括：根据目标铁心的质量矩阵、磁场 刚度矩阵以及目标铁心所在电场的电场参数计算矢量磁位，从而计算目标铁心 对应的磁场分布；根据磁场分布计算目标铁心对应的麦克斯韦力；将质量矩阵、 磁场刚度矩阵以及麦克斯韦力属于预设机械振动方程，基于谐波平衡法求解目标铁心的振动位移。本发明实施例提供的电气设备铁心的振动位移计算方法充 分考虑质量矩阵、磁场刚度矩阵以及麦克斯韦力对振动的影响，在求解过程中 应用谐波平衡法，能够在频域下计算振动位移并提高计算的速度和准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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 动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的电气设备铁心的振动位移计算方法的实现流程 示意图；
图2是本发明实施例提供的电气设备铁心的振动位移计算装置示意图；
图3是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术 之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当 清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中， 省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节 妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1示出了本发明实施例提供的电气设备铁心的振动位移计算方法的实现 流程，参见图1，该方法包括：
S101：获取目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及所述目标铁心所在电 场的电场参数；
在本实施例中，根据目标铁心的材料和结构，即目标铁心的固有性质，构 建目标铁心的质量矩阵和磁场刚度矩阵。
在本实施例中，不同种类、不同规格以及不同工况的电气设备中具有不同 的电场，根据目标铁心所在的电气设备获取对应的电场参数。
S102：根据所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述电场参数计算矢量 磁位；
在本发明的一个实施例中，所述电场参数包括所述电场的谐波次数最大值 和电流密度空间分布频域向量；
S102包括：
将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵、所述电场的谐波次数最大值以及所 述电流密度空间分布频域向量输入非线性磁场方程，并对所述非线性磁场方程 求解，得到所述矢量磁位；
所述非线性磁场方程为：
其中，j为虚数，n为所述电场的谐波次数，ω为所述电场的基波角频率， M为所述质量矩阵，K(ν0)为磁阻率直流分量对应的磁场刚度矩阵，K(νn-m)为 磁阻率第n个分量与磁阻率第m个分量的差值对应的磁场刚度矩阵，Af,n为矢 量磁位的n次谐波解，Af,m为矢量磁位的m次谐波解，Pf为所述电场的电流密 度空间分布频域向量，Nh为所述电场的谐波次数最大值。
在本实施例中，非线性磁场方程为有限元方程。根据质量矩阵、磁场刚度 矩阵、电场谐波次数最大值、电流密度空间分布频域向量以及非线性磁场方程 可以准确的计算目标铁心感生磁场的矢量磁位。
S103：根据所述矢量磁位计算所述目标铁心对应的磁场分布；
在本实施例中，通过求解频域下的非线性磁场方程计算矢量磁位，最终得 到目标铁心对应的空间磁场分布情况。
具体的，目标铁心对应的空间磁场分布情况由磁通密度和磁场强度进行描 述，S103即为通过矢量磁位计算目标铁心对应的磁通密度和磁场强度。
S104：根据所述磁场分布计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力；
在本发明的一个实施例中，所述磁场分布包括磁通密度和磁场强度；
S104包括：
根据所述磁通密度、所述磁场强度以及麦克斯韦力计算公式计算所述目标 铁心对应的麦克斯韦力；
所述麦克斯韦力计算公式为：
其中，Fmw为所述麦克斯韦力，S为空气中包围整个目标铁心的封闭曲面， T为根据所述磁通密度和所述磁场强度计算的二阶张量，B为磁通密度，Bx为 磁通密度的x分量，By为磁通密度的y分量，H为磁场强度，Hx为磁场强度 的x分量，Hy为磁场强度的y分量，N为节点差值函数。
S105：将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述麦克斯韦力输入预设 机械振动方程，并基于谐波平衡法对所述机械振动方程进行求解，得到所述目 标铁心的振动位移。
在本实施例中，考虑麦克斯韦力作用构建磁-机械耦合数值模型，可以使振 动位移的计算更加符合实际情况。
在本发明的一个实施例中，所述机械振动方程为：
其中，M为质量矩阵，为X振动位移矩阵，t为时间，K为磁场刚度矩阵， Fmw为麦克斯韦力，n为所述电场的谐波次数，Nh为所述电场的谐波次数最大 值，Xf,n为振动位移矩阵的n次谐波分量，Fmwf,n为麦克斯韦力的n次谐波分 量，j为虚数，ω为所述电场的基波角频率。
任意连续多自由度系统的振动微分方程为考虑机械场矩阵的二阶微分方程， 在本实施例中，机械振动方程为时域下的微分方程，即为磁-机械耦合数值模型， 其中的振动位移矩阵和麦克斯韦力为周期变量，可表示为复指数形式。
在本发明的一个实施例中，所述基于谐波平衡法对所述机械振动方程进行 求解，得到所述目标铁心的振动位移，包括：
将时域下的所述机械振动方程转化为频域下的二次机械场方程；
基于谐波平衡法对所述二次机械场方程求解，得到所述目标铁心的振动位 移。
在本实施例中，将机械振动方程中的周期变量用复指数形式表示后，基于 谐波平衡法消去其中的时间项，即可将时域下的机械振动方程转化为频域下的 二次机械场方程。
在本发明的一个实施例中，所述二次机械场方程为：
其中，M为质量矩阵，n为所述电场的谐波次数，Nh为所述电场的谐波次 数最大值，ω为所述电场的基波角频率，Xf,n为振动位移矩阵的n次谐波分 量，j为虚数，t为时间，K为磁场刚度矩阵，Fmwf,n为麦克斯韦力的n次谐波 分量，Ma,b为所述质量矩阵中第a行第b列的元素，γ为电导率，Na为第a个 单元节点差值函数，Nb为第b个单元节点差值函数，Ω为包含Ma,b的封闭区域。
本实施例在对二次机械场方程求解的过程中应用谐波平衡有限元算法并考 虑刚度矩阵和质量矩阵对弹性方程的影响，可以提高计算效率和准确性。求解 得到的振动位移为矩阵形式，振动位移矩阵即为各次谐波下的振动位移解。
本发明实施例提供的电气设备铁心的振动位移计算方法可以充分考虑质量 矩阵、磁场刚度矩阵以及麦克斯韦力对振动的影响，在磁-机械耦合场中应用频 域下的谐波平衡分解算法计算振动位移，能够实现振动位移在频域下的求解并 提高计算的速度和准确性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后， 各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施 过程构成任何限定。
参见图2，本发明实施例提供的电气设备铁心的振动位移计算装置10，包 括：
参数获取模块110，用于获取目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及所 述目标铁心所在电场的电场参数；
矢量磁位计算模块120，用于根据所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及 所述电场参数计算矢量磁位；
磁场分布计算模块130，用于根据所述矢量磁位计算所述目标铁心对应的 磁场分布；
麦克斯韦力计算模块140，用于根据所述磁场分布计算所述目标铁心对应 的麦克斯韦力；
振动位移计算模块150，用于将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所 述麦克斯韦力输入预设机械振动方程，并给予谐波平衡法对所述机械振动方程 进行求解，得到所述目标铁心的振动位移。
本发明实施提供的电气设备铁心的振动位移计算装置能够充分考虑质量矩 阵、磁场刚度矩阵以及麦克斯韦力对振动的影响，在求解过程中应用谐波平衡 法，从而能够在频域下计算振动位移并提高计算的速度和准确性。
在本实施例中，所述电场参数包括所述电场的谐波次数最大值和电流密度 空间分布频域向量；所述矢量磁位计算模块120具体用于：
将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵、所述电场的谐波次数最大值以及所 述电流密度空间分布频域向量输入非线性磁场方程，并对所述非线性磁场方程 求解，得到所述矢量磁位；
所述非线性磁场方程为：
其中，j为虚数，n为所述电场的谐波次数，ω为所述电场的基波角频率， M为所述质量矩阵，K(ν0)为磁阻率直流分量对应的磁场刚度矩阵，K(νn-m)为 磁阻率第n个分量与磁阻率第m个分量的差值对应的磁场刚度矩阵，Af,n为矢 量磁位的n次谐波解，Af,m为矢量磁位的m次谐波解，Pf为所述电场的电流密 度空间分布频域向量，Nh为所述电场的谐波次数最大值。
在本发明的一个实施例中，所述磁场分布包括磁通密度和磁场强度；
所述麦克斯韦力计算模块140具体用于：
根据所述磁通密度、所述磁场强度以及麦克斯韦力计算公式计算所述目标 铁心对应的麦克斯韦力；
所述麦克斯韦力计算公式为：
其中，Fmw为所述麦克斯韦力，S为空气中包围整个目标铁心的封闭曲面， T为根据所述磁通密度和所述磁场强度计算的二阶张量，B为磁通密度，Bx为 磁通密度的x分量，By为磁通密度的y分量，H为磁场强度，Hx为磁场强度 的x分量，Hy为磁场强度的y分量，N为节点差值函数。
在本发明的一个实施例中，所述机械振动方程为：
其中，M为质量矩阵，为X振动位移矩阵，t为时间，K为磁场刚度矩阵， Fmw为麦克斯韦力，n为所述电场的谐波次数，Nh为所述电场的谐波次数最大 值，Xf,n为振动位移矩阵的n次谐波分量，Fmwf,n为麦克斯韦力的n次谐波分 量，j为虚数，ω为所述电场的基波角频率。
在本发明的一个实施例中，所述振动位移计算模块150具体用于：
将时域下的所述机械振动方程转化为频域下的二次机械场方程；
基于谐波平衡法对所述二次机械场方程求解，得到所述目标铁心的振动位 移。
在本发明的一个实施例中，所述二次机械场方程为：
其中，M为质量矩阵，n为所述电场的谐波次数，Nh为所述电场的谐波次 数最大值，ω为所述电场的基波角频率，Xf,n为振动位移矩阵的n次谐波分 量，j为虚数，t为时间，K为磁场刚度矩阵，Fmwf,n为麦克斯韦力的n次谐波 分量，Ma,b为所述质量矩阵中第a行第b列的元素，γ为电导率，Na为第a个 单元节点差值函数，Nb为第b个单元节点差值函数，Ω为包含Ma,b的封闭区域。
图3是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图3所示，该实施例 的终端设备3包括：处理器30、存储器31以及存储在所述存储器31中并可在 所述处理器30上运行的计算机程序32，例如电气设备铁心的振动位移计算程序。所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各个电气设备铁心的振 动位移计算方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至104。或者，所 述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各装置实施例中各模块/单元的 功能，例如图2所示模块110至150的功能。
示例性的，所述计算机程序32可以被分割成一个或多个模块/单元，所述 一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器31中，并由所述处理器30执行， 以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计 算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序32在所述终端设备3中的 执行过程。例如，所述计算机程序32可以被分割成参数获取模块、矢量磁位计 算模块、磁场分布计算模块、麦克斯韦力计算模块以及振动位移计算模块(虚 拟装置中的模块)。
所述终端设备3可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等 计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是终端设备3的示例，并不构成对终端设备3的 限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部 件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可 以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用 集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或 者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理 器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器31可以是所述终端设备3的内部存储单元，例如终端设备3 的硬盘或内存。所述存储器31也可以是所述终端设备3的外部存储设备，例如 所述终端设备3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)， 安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器31还可以既包括所述终端设备3的内部存储单元也包括外部存储设备。 所述存储器31用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和 数据。所述存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上 述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上 述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不 同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功 能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬 件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模 块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上 述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程， 在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详 述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示 例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来 实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用 和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现 所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法， 可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示 意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现 时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一 个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或 通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为 单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者 也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部 单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中， 也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元 中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的 形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品 销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解， 本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指 令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中， 所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、 对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括： 能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、 磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机 存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软 件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根 据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照 前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特 征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发 明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电气设备铁心的振动位移计算方法，其特征在于，包括：
获取目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及所述目标铁心所在电场的电场参数；
根据所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述电场参数计算矢量磁位；
根据所述矢量磁位计算所述目标铁心对应的磁场分布；
根据所述磁场分布计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力；
将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述麦克斯韦力输入预设机械振动方程，并基于谐波平衡法对所述机械振动方程进行求解，得到所述目标铁心的振动位移；
所述基于谐波平衡法对所述机械振动方程进行求解，得到所述目标铁心的振动位移，包括：
将时域下的所述机械振动方程转化为频域下的二次机械场方程；将所述机械振动方程中的周期变量用复指数形式表示，基于谐波平衡法消去其中的时间项，将时域下的机械振动方程转化为频域下的二次机械场方程；
基于谐波平衡法对所述二次机械场方程求解，得到所述目标铁心的振动位移；
所述机械振动方程为：
；
其中，为质量矩阵，为/>振动位移矩阵，/>为时间，/>为磁场刚度矩阵，/>为麦克斯韦力，n为所述电场的谐波次数，/>为所述电场的谐波次数最大值，/>为振动位移矩阵的n次谐波分量，/>为麦克斯韦力的n次谐波分量，j为虚数，ω为所述电场的基波角频率；其中，所述机械振动方程为时域下的微分方程，所述振动位移矩阵和所述麦克斯韦力为周期变量，用复指数形式表示；
所述二次机械场方程为：
；
其中，为质量矩阵，n为所述电场的谐波次数，/>为所述电场的谐波次数最大值，ω为所述电场的基波角频率，/>为振动位移矩阵的n次谐波分量，j为虚数，/>为时间，/>为磁场刚度矩阵，/>为麦克斯韦力的n次谐波分量，/>为所述质量矩阵中第a行第b列的元素，γ为电导率，/>为第a个单元节点差值函数，/>为第b个单元节点差值函数，/>为包含/>的封闭区域。
2.如权利要求1所述的一种电气设备铁心的振动位移计算方法，其特征在于，所述电场参数包括所述电场的谐波次数最大值和电流密度空间分布频域向量；所述根据所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述电场参数计算矢量磁位，包括：
将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵、所述电场的谐波次数最大值以及所述电流密度空间分布频域向量输入非线性磁场方程，并对所述非线性磁场方程求解，得到所述矢量磁位；
所述非线性磁场方程为：
其中，j为虚数，n为所述电场的谐波次数，ω为所述电场的基波角频率，M为所述质量矩阵，为磁阻率直流分量对应的磁场刚度矩阵，/>为磁阻率第n个分量与磁阻率第m个分量的差值对应的磁场刚度矩阵，/>为矢量磁位的n次谐波解，/>为矢量磁位的m次谐波解，P f为所述电场的电流密度空间分布频域向量，/>为所述电场的谐波次数最大值。
3.如权利要求1所述的一种电气设备铁心的振动位移计算方法，其特征在于，所述磁场分布包括磁通密度和磁场强度；
所述根据所述磁场分布计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力，包括：
根据所述磁通密度、所述磁场强度以及麦克斯韦力计算公式计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力；
所述麦克斯韦力计算公式为：
；
其中，为所述麦克斯韦力，S为空气中包围整个目标铁心的封闭曲面，/>为根据所述磁通密度和所述磁场强度计算的二阶张量，/>为磁通密度，/>为磁通密度的x分量，/>为磁通密度的y 分量，/>为磁场强度， />为磁场强度的x分量，/>为磁场强度的y分量，为节点差值函数。
4.一种电气设备铁心的振动位移计算装置，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及所述目标铁心所在电场的电场参数；
矢量磁位计算模块，用于根据所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述电场参数计算矢量磁位；
磁场分布计算模块，用于根据所述矢量磁位计算所述目标铁心对应的磁场分布；
麦克斯韦力计算模块，用于根据所述磁场分布计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力；
振动位移计算模块，用于将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述麦克斯韦力输入预设机械振动方程，并基于谐波平衡法对所述机械振动方程进行求解，得到所述目标铁心的振动位移；
基于谐波平衡法对所述机械振动方程进行求解，得到所述目标铁心的振动位移，包括：
将时域下的所述机械振动方程转化为频域下的二次机械场方程；将所述机械振动方程中的周期变量用复指数形式表示，基于谐波平衡法消去其中的时间项，将时域下的机械振动方程转化为频域下的二次机械场方程；
基于谐波平衡法对所述二次机械场方程求解，得到所述目标铁心的振动位移；
所述机械振动方程为：
；
其中，为质量矩阵，为/>振动位移矩阵，/>为时间，/>为磁场刚度矩阵，/>为麦克斯韦力，n为所述电场的谐波次数，/>为所述电场的谐波次数最大值，/>为振动位移矩阵的n次谐波分量，/>为麦克斯韦力的n次谐波分量，j为虚数，ω为所述电场的基波角频率；其中，所述机械振动方程为时域下的微分方程，所述振动位移矩阵和所述麦克斯韦力为周期变量，用复指数形式表示；
所述二次机械场方程为：
；
其中，为质量矩阵，n为所述电场的谐波次数，/>为所述电场的谐波次数最大值，ω为所述电场的基波角频率，/>为振动位移矩阵的n次谐波分量，j为虚数，/>为时间，/>为磁场刚度矩阵，/>为麦克斯韦力的n次谐波分量，/>为所述质量矩阵中第a行第b列的元素，γ为电导率，/>为第a个单元节点差值函数，/>为第b个单元节点差值函数，/>为包含/>的封闭区域。
5.如权利要求4所述的一种电气设备铁心的振动位移计算装置，其特征在于，所述电场参数包括所述电场的谐波次数最大值和电流密度空间分布频域向量；所述矢量磁位计算模块具体用于：
将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵、所述电场的谐波次数最大值以及所述电流密度空间分布频域向量输入非线性磁场方程，并对所述非线性磁场方程求解，得到所述矢量磁位；
所述非线性磁场方程为：
其中，j为虚数，n为所述电场的谐波次数，ω为所述电场的基波角频率，M为所述质量矩阵，为磁阻率直流分量对应的磁场刚度矩阵，/>为磁阻率第n个分量与磁阻率第m个分量的差值对应的磁场刚度矩阵，/>为矢量磁位的n次谐波解，/>为矢量磁位的m次谐波解，P f为所述电场的电流密度空间分布频域向量，/>为所述电场的谐波次数最大值。
6.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述方法的步骤。
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| CN111597681A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-08-28 | 国网山东省电力公司滨州供电公司 | 一种直流偏磁条件下三相组式变压器铁心振动计算方法 |
| CN112131763A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-12-25 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 一种三维有限元多物场高压并联电抗器振动计算方法 |
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| Xiaojun Zhao等.Vibration Characteristic Analysis of Laminated Core under DC Bias by Using Coupled Magneto-Mechanical Model in Frequency Domain.《semantic scholar》.2019,论文第2节. * |
| 应用磁–机械耦合场频域解法的铁芯直流偏磁振动特性分析;赵小军等;《高电压技术》;20200430;论文摘要、第1-2节 * |
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