CN113673188A - 一种确定并联电抗器气隙结构的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种确定并联电抗器气隙结构的方法和系统。所述方法和系统根据并联电抗器的电抗值要求，基于并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值；根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k；在确定整体气隙长度值H和气隙个数k的基础上，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型，计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力，通过比较不同气隙结构时的平均麦克斯韦力确定并联电抗器铁芯的最优气隙尺寸。所述方法和系统通过对气隙大小进行优化设计，在满足电抗值的情况下来尽量的降低其铁芯之间的麦克斯韦力，从而达到了从根源上降低电抗器铁芯的振动噪声。

Description

一种确定并联电抗器气隙结构的方法和系统

技术领域

本发明涉及电力设备设计领域,并且更具体地，涉及一种确定并联电抗器气隙结构的方法和系统。

背景技术

国外的电抗器厂家从设计阶段就开始考虑如何进行减振降噪，但是国内电抗器厂家的设计和制造主要从绝缘、性能和安全上考虑，很少针对电抗器本体噪声控制开展相关理论研究，厂家在设计和制造时缺乏相关的理论基础进行指导设计。国内在变压器类设备的本体降噪方面的研究开展的相对较晚，直到1980年代国内一些学者才陆续开始对变压器的振动进行试验和研究，缺乏对变压器内部的铁芯的振动机理的研究，在变压器设计阶段缺乏噪声控制方面的相关精确仿真技术研发的投入。虽然近年来，国内已经开展的一些研究工作不够深入且缺乏系统性；与国外的仿真技术相比来讲是比较落后，而且无法指导低噪声变压器的设计和制造，对于电抗器来说该问题更加突出。目前从设计制造阶段就开始进行铁芯和绕组的振动控制，从而达到减振降噪的目的已成为国际上主流的研究和发展趋势。引起并联电抗器振动与噪声的主要因素是主磁路间隙材料在麦克斯韦力作用下伸缩而引起的铁饼振动。因此，气隙的设计对降低铁芯振动具有重要意义。但是现有技术中的并联电抗器气隙设计方案都是均匀化设计，每层间隙尺寸一致，并没有考虑铁芯振动噪声的影响。

发明内容

为了解决现有技术中并联电抗器气隙设计方案都是均匀化设计，每层间隙尺寸一致，并没有考虑铁芯振动噪声的影响的技术问题，本发明提供一种确定并联电抗器气隙结构的方法，所述方法包括：

步骤1、根据并联电抗器的电抗值要求，以及并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值H；

步骤2、根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k；

步骤3、根据确定的气隙个数k和所述单个气隙长度的初始值δ，单个铁芯饼的厚度d，总的铁芯饼厚度D，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ ，并在所述三维计算模型M ₀ 的绕组上加载电压或者电流，根据所述绕组上的电流密度J ₀ 和电阻率ρ ₀ ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F ₀ ；

步骤4、根据所述整体气隙长度值H，气隙个数k和设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j 对所述并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 的气隙尺寸进行重新优化，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j ，并在所述三维计算模型M _j 的绕组上加载电压或者电流，根据所述绕组上的电流密度J _j 和电阻率ρ _j ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F _j ，其中，1≤j≤N，N为自然数；

步骤5、当F _j <F _j-1时，令j=j+1,并重新设置单个气隙长度的变化量∆δ _j 后返回步骤4；

步骤6、当F _j >F _j-1时，按照设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j-1确定的并联电抗器气隙结构是所述并联电抗器的最优气隙结构；当F _j =F _j-1时，按照单个气隙长度的变化量为（∆δ _j +∆δ _j-1 ）/2确定的并联电抗器气隙结构是所述并联电抗器的最优气隙结构。

进一步地，所述根据并联电抗器的电抗值要求，以及并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值H，其计算公式为：

H=μWS/L

式中，L为并联电抗器的电感值，μ为并联电抗器采用的铁磁材料的磁导率，W为并联电抗器绕组的匝数, S为铁芯截面积。

进一步地，所述根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k，其计算公式为：

H=k*δ

δ=(δ ₁+δ ₂)/2

式中，δ的取值范围为δ ₁ <δ<δ ₂，其中δ ₁ ，δ ₂别为单个气隙的长度取值的下限和上限。

进一步地，所述根据所述绕组上的电流密度J ₀ 和电阻率ρ ₀ ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F ₀ ，其计算公式为：

式中，A ₀ 为三维计算模型M ₀ 上的铁芯及其周围的磁矢位，B ₀ 为根据所述磁矢位A ₀ 的旋度确定的三维计算模型M ₀ 上的铁芯及其周围的磁感应强度，f _0-i 为三维计算模型M ₀ 上的每个铁芯表面所受的麦克斯韦力，n表示的磁场法向方向上的向量算子。

进一步地，所述根据所述整体气隙长度值H，气隙个数k和设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j 对所述并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 的气隙尺寸进行重新优化，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j 包括：

当气隙个数k为偶数时：

将三维计算模型M ₀ 从中间进行平分，则铁芯柱上半部分和下半部分的气隙个数为k/2；

将铁芯柱上半部分和下半部分的气隙从中间划分，分别形成靠近铁轭方向的部分和靠近铁芯柱中心方向的部分，且每部分的气隙个数为k/4；

当气隙个数k/4为整数时，分别从铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的中心开始，靠近铁轭方向的部分中的k/4个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的k/4个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数k/4为非整数时，铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点位于气隙上，则为铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点的气隙的尺寸不变；除所述尺寸不变的气隙外，将k/4向下取整，得到

，则靠近铁轭的部分中的

个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的

个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数k为奇数时：

将三维计算模型M ₀ 从中间进行平分，铁芯柱上半部分和下半部分的分界点位于气隙上，设置为铁芯柱上半部分和下半部分的分界点的气隙的尺寸为单个气隙长度的初始值δ，铁芯柱上半部分和下半部分气隙个数分别为(k-1)/2；

将铁芯柱上半部分和下半部分的气隙从中间划分，分别形成靠近铁轭方向的部分和靠近铁芯柱中心方向的部分，且每部分的气隙个数为(k-1)/4；

当气隙个数(k-1)/4为整数时，分别从铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的中心开始，靠近铁轭方向的部分中的(k-1)/4个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的(k-1)/4个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数(k-1)/4为非整数时，铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点位于气隙上，则为铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点的气隙的尺寸不变；除所述尺寸不变的气隙外，将(k-1)/4向下取整，得到

，则靠近铁轭的部分中的

个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的

个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

根据单个气隙长度的变化量∆δ _j 对三维计算模型M ₀ 的所有气隙尺寸进行调整后生成的模型为并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j 。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种确定并联电抗器气隙结构的系统，所述系统包括：

第一计算单元，用于根据并联电抗器的电抗值要求，以及并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值H；

第二计算单元，用于根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k；

第三计算单元，用于根据确定的气隙个数k和所述单个气隙长度的初始值δ，单个铁芯饼的厚度d，总的铁芯饼厚度D，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ ，并在所述三维计算模型M ₀ 的绕组上加载电压或者电流，根据所述绕组上的电流密度J ₀ 和电阻率ρ ₀ ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F ₀ ；

第四计算单元，用于根据所述整体气隙长度值H，气隙个数k和设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j 对所述并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 的气隙尺寸进行重新优化，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j ，并在所述三维计算模型M _j 的绕组上加载电压或者电流，根据所述绕组上的电流密度J _j 和电阻率ρ _j ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F _j ，其中，1≤j≤N，N为自然数；

结果分析单元，用于当F _j <F _j-1时，令j=j+1,并重新设置单个气隙长度的变化量∆δ _j 后返回第四计算单元；当F _j >F _j-1时，按照设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j-1确定的并联电抗器气隙结构是所述并联电抗器的最优气隙结构；当F _j =F _j-1时，按照单个气隙长度的变化量为（∆δ _j +∆δ _j-1 ）/2确定的并联电抗器气隙结构是所述并联电抗器的最优气隙结构。

进一步地，所述第一计算单元根据并联电抗器的电抗值要求，以及并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值H，其计算公式为：

H=μWS/L

式中，L为并联电抗器的电感值，μ为并联电抗器采用的铁磁材料的磁导率，W为并联电抗器绕组的匝数, S为铁芯截面积。

进一步地，所述第二计算单元根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k，其计算公式为：

H=k*δ

δ=(δ ₁+δ ₂)/2

式中，δ的取值范围为δ ₁ <δ<δ ₂，其中δ ₁ ，δ ₂别为单个气隙的长度取值的下限和上限。

进一步地，所述第三计算单元根据所述绕组上的电流密度J ₀ 和电阻率ρ ₀ ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F ₀ ，其计算公式为：

式中，A ₀ 为三维计算模型M ₀ 上的铁芯及其周围的磁矢位，B ₀ 为根据所述磁矢位A ₀ 的旋度确定的三维计算模型M ₀ 上的铁芯及其周围的磁感应强度，f _0-i 为三维计算模型M ₀ 上的每个铁芯表面所受的麦克斯韦力，n表示的磁场法向方向上的向量算子。

进一步地，所述第四计算单元根据所述整体气隙长度值H，气隙个数k和设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j 对所述并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 的气隙尺寸进行重新优化，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j 包括：

当气隙个数k为偶数时：

将三维计算模型M ₀ 从中间进行平分，则铁芯柱上半部分和下半部分的气隙个数为k/2；

将铁芯柱上半部分和下半部分的气隙从中间划分，分别形成靠近铁轭方向的部分和靠近铁芯柱中心方向的部分，且每部分的气隙个数为k/4；

当气隙个数k/4为整数时，分别从铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的中心开始，靠近铁轭方向的部分中的k/4个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的k/4个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数k/4为非整数时，铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点位于气隙上，则为铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点的气隙的尺寸不变；除所述尺寸不变的气隙外，将k/4向下取整，得到

，则靠近铁轭的部分中的

个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的

个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数k为奇数时：

将三维计算模型M ₀ 从中间进行平分，铁芯柱上半部分和下半部分的分界点位于气隙上，设置为铁芯柱上半部分和下半部分的分界点的气隙的尺寸为单个气隙长度的初始值δ，铁芯柱上半部分和下半部分气隙个数分别为(k-1)/2；

将铁芯柱上半部分和下半部分的气隙从中间划分，分别形成靠近铁轭方向的部分和靠近铁芯柱中心方向的部分，且每部分的气隙个数为(k-1)/4；

当气隙个数(k-1)/4为整数时，分别从铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的中心开始，靠近铁轭方向的部分中的(k-1)/4个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的(k-1)/4个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数(k-1)/4为非整数时，铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点位于气隙上，则为铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点的气隙的尺寸不变；除所述尺寸不变的气隙外，将(k-1)/4向下取整，得到

，则靠近铁轭的部分中的

个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的

个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

根据单个气隙长度的变化量∆δ _j 对三维计算模型M ₀ 的所有气隙尺寸进行调整后生成的模型为并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j 。

本发明技术方案提供的确定并联电抗器气隙结构的方法和系统根据并联电抗器的电抗值要求，基于并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值；根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k；在确定整体气隙长度值H和气隙个数k的基础上，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型，计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力，通过比较不同气隙结构时的平均麦克斯韦力确定并联电抗器铁芯的最优气隙尺寸。所述方法和系统通过对气隙大小进行优化设计，在满足电抗值的情况下来尽量的降低其铁芯之间的麦克斯韦力，从而达到了从根源上降低电抗器铁芯的振动噪声。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的确定并联电抗器气隙结构的方法的流程图；

图2为根据本发明优选实施方式的并联电抗器模型的示意图；

图3为根据本发明优选实施方式的确定并联电抗器气隙结构的系统的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的确定并联电抗器气隙结构的方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的确定并联电抗器气隙结构的方法100从步骤101开始。

在步骤101，根据并联电抗器的电抗值要求，以及并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值H。

在步骤102，根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k；

在步骤103，根据确定的气隙个数k和所述单个气隙长度的初始值δ，单个铁芯饼的厚度d，总的铁芯饼厚度D，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ ，并在所述三维计算模型M ₀ 的绕组上加载电压或者电流，根据所述绕组上的电流密度J ₀ 和电阻率ρ ₀ ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F ₀ ；

在步骤104，根据所述整体气隙长度值H，气隙个数k和设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j 对所述并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 的气隙尺寸进行重新优化，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j ，并在所述三维计算模型M _j 的绕组上加载电压或者电流，根据所述绕组上的电流密度J _j 和电阻率ρ _j ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F _j ，其中，1≤j≤N，N为自然数；

在步骤105，当F _j <F _j-1时，令j=j+1,并重新设置单个气隙长度的变化量∆δ _j 后返回步骤104；

在步骤106，当F _j >F _j-1时，按照设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j-1确定的并联电抗器气隙结构是所述并联电抗器的最优气隙结构；当F _j =F _j-1时，按照单个气隙长度的变化量为（∆δ _j +∆δ _j-1 ）/2确定的并联电抗器气隙结构是所述并联电抗器的最优气隙结构。

优选地，所述根据并联电抗器的电抗值要求，以及并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值H，其计算公式为：

H=μWS/L

式中，L为并联电抗器的电感值，μ为并联电抗器采用的铁磁材料的磁导率，W为并联电抗器绕组的匝数, S为铁芯截面积。

优选地，所述根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k，其计算公式为：

H=k*δ

δ=(δ ₁+δ ₂)/2

式中，δ的取值范围为δ ₁ <δ<δ ₂，其中δ ₁ ，δ ₂别为单个气隙的长度取值的下限和上限。

优选地，所述根据所述绕组上的电流密度J ₀ 和电阻率ρ ₀ ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F ₀ ，其计算公式为：

式中，A ₀ 为三维计算模型M ₀ 上的铁芯及其周围的磁矢位，B ₀ 为根据所述磁矢位A ₀ 的旋度确定的三维计算模型M ₀ 上的铁芯及其周围的磁感应强度，f _0-i 为三维计算模型M ₀ 上的每个铁芯表面所受的麦克斯韦力，n表示的磁场法向方向上的向量算子。

本申请所述方法在应用中，根据所述整体气隙长度值H，气隙个数k和设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j 对所述并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 的气隙尺寸进行重新优化，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j 后计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F _j 的步骤与基于三维计算模型M ₀ 计算并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F ₀ 的步骤相同，此处不再赘述。

优选地，所述根据所述整体气隙长度值H，气隙个数k和设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j 对所述并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 的气隙尺寸进行重新优化，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j 包括：

当气隙个数k为偶数时：

将三维计算模型M ₀ 从中间进行平分，则铁芯柱上半部分和下半部分的气隙个数为k/2；

将铁芯柱上半部分和下半部分的气隙从中间划分，分别形成靠近铁轭方向的部分和靠近铁芯柱中心方向的部分，且每部分的气隙个数为k/4；

当气隙个数k/4为整数时，分别从铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的中心开始，靠近铁轭方向的部分中的k/4个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的k/4个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数k/4为非整数时，铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点位于气隙上，则为铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点的气隙的尺寸不变；除所述尺寸不变的气隙外，将k/4向下取整，得到

，则靠近铁轭的部分中的

个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的

个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数k为奇数时：

将三维计算模型M ₀ 从中间进行平分，铁芯柱上半部分和下半部分的分界点位于气隙上，设置为铁芯柱上半部分和下半部分的分界点的气隙的尺寸为单个气隙长度的初始值δ，铁芯柱上半部分和下半部分气隙个数分别为(k-1)/2；

将铁芯柱上半部分和下半部分的气隙从中间划分，分别形成靠近铁轭方向的部分和靠近铁芯柱中心方向的部分，且每部分的气隙个数为(k-1)/4；

当气隙个数(k-1)/4为整数时，分别从铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的中心开始，靠近铁轭方向的部分中的(k-1)/4个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的(k-1)/4个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数(k-1)/4为非整数时，铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点位于气隙上，则为铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点的气隙的尺寸不变；除所述尺寸不变的气隙外，将(k-1)/4向下取整，得到

，则靠近铁轭的部分中的

个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的

个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

根据单个气隙长度的变化量∆δ _j 对三维计算模型M ₀ 的所有气隙尺寸进行调整后生成的模型为并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j 。

图2为根据本发明优选实施方式的并联电抗器模型的示意图。如图2所示，所述并联电抗器模型中一共有5个铁芯饼TB1至TB5，有6个间隙H1至H6，但是间隙H1和H6是装置为由于加工误差引起导致无法安装所预留的调整间隙，在气隙优化时并不考虑这两个顶端的间隙，因此该实施例实际优化的气隙数量k =4，也即H2至H5，按优化方法将其进行均分，则1/2分界点位于铁饼上，则上半部铁芯柱有2个间隙，则再将1/2分界点以上和以下的部分分别从气隙的中间进行均分，则1/4分界点也位于铁饼上，而且气隙数量k 等于4，满足k为偶数，且k /4也为整数，因此，按照气隙优化的方法，间隙H2和H5尺寸增大，间隙H3和H4尺寸减小，具体的参数调整以及计算结果如表1所示。由表1可以看出，当4个气隙距离均为初始气隙距离为45cm时，平均麦克斯韦力F ₀ 为25799.2N，进行第一次优化后，平均麦克斯韦力F ₁ 为24456.8N，F ₁ 小于F ₀ ，需要继续优化，而进行第二次优化后，平均麦克斯韦力F ₂ 为25026.76N，满足F ₂ 大于F ₁ ，可以看出进行第一次优化，间隙尺寸组合为H2=H5=50cm，H3=H4=40cm时的麦克斯韦力最小，因此，第一次优化的气隙组合是最优解。

表1 气隙参数调整

气隙编号	初始气隙距离（cm）	第一次优化（cm）	第二次优化（cm）
				H2	45	50	60
H3	45	40	30
				H4	45	40	30
H5	45	50	60
				平均麦克斯韦力（N）	25799.2	24456.8	25026.76

图3为根据本发明优选实施方式的确定并联电抗器气隙结构的系统的结构示意图。如图3所示，本优选实施方式所述的确定并联电抗器气隙结构的系统300包括：

第一计算单元301，用于根据并联电抗器的电抗值要求，以及并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值H；

第二计算单元302，用于根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k；

第三计算单元303，用于根据确定的气隙个数k和所述单个气隙长度的初始值δ建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ ，并在所述三维计算模型M ₀ 的绕组上加载电压或者电流，根据所述绕组上的电流密度J ₀ 和电阻率ρ ₀ ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F ₀ ；

第四计算单元304，用于根据所述整体气隙长度值H，气隙个数k和设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j 对所述并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 的气隙尺寸进行重新优化，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j ，并在所述三维计算模型M _j 的绕组上加载电压或者电流，根据所述绕组上的电流密度J _j 和电阻率ρ _j ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F _j ，其中，1≤j≤N，N为自然数；

结果分析单元305，用于当F _j <F _j-1时，令j=j+1,并重新设置单个气隙长度的变化量∆δ _j 后返回第四计算单元；当F _j >F _j-1时，按照设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j-1确定的并联电抗器气隙结构是所述并联电抗器的最优气隙结构；当F _j =F _j-1时，按照单个气隙长度的变化量为（∆δ _j +∆δ _j-1 ）/2确定的并联电抗器气隙结构是所述并联电抗器的最优气隙结构。

优选地，所述第一计算单元301根据并联电抗器的电抗值要求，以及并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值H，其计算公式为：

H=μWS/L

式中，L为并联电抗器的电感值，μ为并联电抗器采用的铁磁材料的磁导率，W为并联电抗器绕组的匝数, S为铁芯截面积。

优选地，所述第二计算单元302根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k，其计算公式为：

H=k*δ

δ=(δ ₁+δ ₂)/2

式中，δ的取值范围为δ ₁ <δ<δ ₂，其中δ ₁ ，δ ₂别为单个气隙的长度取值的下限和上限。

优选地，所述第三计算单元303根据所述绕组上的电流密度J ₀ 和电阻率ρ ₀ ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F ₀ ，其计算公式为：

式中，A ₀ 为三维计算模型M ₀ 上的铁芯及其周围的磁矢位，B ₀ 为根据所述磁矢位A ₀ 的旋度确定的三维计算模型M ₀ 上的铁芯及其周围的磁感应强度，f _0-i 为三维计算模型M ₀ 上的每个铁芯表面所受的麦克斯韦力，n表示的磁场法向方向上的向量算子。

优选地，所述第四计算单元304根据所述整体气隙长度值H，气隙个数k和设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j 对所述并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 的气隙尺寸进行重新优化，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j 包括：

当气隙个数k为偶数时：

将三维计算模型M ₀ 从中间进行平分，则铁芯柱上半部分和下半部分的气隙个数为k/2；

将铁芯柱上半部分和下半部分的气隙从中间划分，分别形成靠近铁轭方向的部分和靠近铁芯柱中心方向的部分，且每部分的气隙个数为k/4；

当气隙个数k/4为整数时，分别从铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的中心开始，靠近铁轭方向的部分中的k/4个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的k/4个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数k/4为非整数时，铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点位于气隙上，则为铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点的气隙的尺寸不变；除所述尺寸不变的气隙外，将k/4向下取整，得到

，则靠近铁轭的部分中的

个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的

个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数k为奇数时：

将三维计算模型M ₀ 从中间进行平分，铁芯柱上半部分和下半部分的分界点位于气隙上，设置为铁芯柱上半部分和下半部分的分界点的气隙的尺寸为单个气隙长度的初始值δ，铁芯柱上半部分和下半部分气隙个数分别为(k-1)/2；

将铁芯柱上半部分和下半部分的气隙从中间划分，分别形成靠近铁轭方向的部分和靠近铁芯柱中心方向的部分，且每部分的气隙个数为(k-1)/4；

当气隙个数(k-1)/4为整数时，分别从铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的中心开始，靠近铁轭方向的部分中的(k-1)/4个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的(k-1)/4个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数(k-1)/4为非整数时，铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点位于气隙上，则为铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点的气隙的尺寸不变；除所述尺寸不变的气隙外，将(k-1)/4向下取整，得到

，则靠近铁轭的部分中的

个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的

个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

根据单个气隙长度的变化量∆δ _j 对三维计算模型M ₀ 的所有气隙尺寸进行调整后生成的模型为并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j 。

本发明所述确定并联电抗器气隙结构的系统得到并联电抗器气隙最优结构的步骤与本发明所述确定并联电抗器气隙结构的方法采取的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种确定并联电抗器气隙结构的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、根据并联电抗器的电抗值要求，以及并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值H；

步骤2、根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k；

步骤3、根据确定的气隙个数k和所述单个气隙长度的初始值δ，单个铁芯饼的厚度d，总的铁芯饼厚度D，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ ，并在所述三维计算模型M ₀ 的绕组上加载电压或者电流，根据所述绕组上的电流密度J ₀ 和电阻率ρ ₀ ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F ₀ ；

步骤4、根据所述整体气隙长度值H，气隙个数k和设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j ，在保持铁芯饼的尺寸不变的情况下，对所述并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 的气隙尺寸进行重新优化，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j ，并在所述三维计算模型M _j 的绕组上加载电压或者电流，根据所述绕组上的电流密度J _j 和电阻率ρ _j ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F _j ，其中，1≤j≤N，N为自然数；

步骤5、当F _j <F _j-1时，令j=j+1,并重新设置单个气隙长度的变化量∆δ _j 后返回步骤4；

步骤6、当F _j >F _j-1时，按照设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j-1 确定的并联电抗器气隙结构是所述并联电抗器的最优气隙结构；当F _j =F _j-1时，按照单个气隙长度的变化量为

（∆δ _j +∆δ _j-1 ）/2确定的并联电抗器气隙结构是所述并联电抗器的最优气隙结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据并联电抗器的电抗值要求，以及并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值H，其计算公式为：

H=μWS/L

式中，L为并联电抗器的电感值，μ为并联电抗器采用的铁磁材料的磁导率，W为并联电抗器绕组的匝数, S为铁芯截面积。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k，其计算公式为：

H=k*δ

δ=(δ ₁+δ ₂)/2

式中，δ的取值范围为δ ₁ <δ<δ ₂，其中,δ ₁ ，δ ₂别为单个气隙的长度取值的下限和上限。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述绕组上的电流密度J ₀ 和电阻率ρ ₀ ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F ₀ ，其计算公式为：

式中，A ₀ 为三维计算模型M ₀ 上的铁芯及其周围的磁矢位，B ₀ 为根据所述磁矢位A ₀ 的旋度确定的三维计算模型M ₀ 上的铁芯及其周围的磁感应强度，f _0-i 为三维计算模型M ₀ 上的每个铁芯表面所受的麦克斯韦力，n表示的磁场法向方向上的向量算子。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述整体气隙长度值H，气隙个数k和设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j 对所述并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 的气隙尺寸进行重新优化，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j 包括：

当气隙个数k为偶数时：

将三维计算模型M ₀ 从中间进行平分，则铁芯柱上半部分和下半部分的气隙个数为k/2；

将铁芯柱上半部分和下半部分的气隙从中间划分，分别形成靠近铁轭方向的部分和靠近铁芯柱中心方向的部分，且每部分的气隙个数为k/4；

当气隙个数k/4为整数时，分别从铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的中心开始，靠近铁轭方向的部分中的k/4个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的k/4个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数k/4为非整数时，铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点位于气隙上，则为铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点的气隙的尺寸不变；除所述尺寸不变的气隙外，将k/4向下取整，得到

，则靠近铁轭的部分中的

个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的

个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数k为奇数时：

将三维计算模型M ₀ 从中间进行平分，铁芯柱上半部分和下半部分的分界点位于气隙上，设置为铁芯柱上半部分和下半部分的分界点的气隙的尺寸为单个气隙长度的初始值δ，铁芯柱上半部分和下半部分气隙个数分别为(k-1)/2；

将铁芯柱上半部分和下半部分的气隙从中间划分，分别形成靠近铁轭方向的部分和靠近铁芯柱中心方向的部分，且每部分的气隙个数为(k-1)/4；

当气隙个数(k-1)/4为整数时，分别从铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的中心开始，靠近铁轭方向的部分中的(k-1)/4个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的(k-1)/4个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数(k-1)/4为非整数时，铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点位于气隙上，则为铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点的气隙的尺寸不变；除所述尺寸不变的气隙外，将(k-1)/4向下取整，得到

，则靠近铁轭的部分中的

个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的

个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

根据单个气隙长度的变化量∆δ _j 对三维计算模型M ₀ 的所有气隙尺寸进行调整后生成的模型为并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j 。

6.一种确定并联电抗器气隙结构的系统，其特征在于，所述系统包括：

第一计算单元，用于根据并联电抗器的电抗值要求，以及并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值H；

第二计算单元，用于根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k；

第三计算单元，用于根据确定的气隙个数k和所述单个气隙长度的初始值δ，单个铁芯饼的厚度d，总的铁芯饼厚度D，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 并在所述三维计算模型M ₀ 的绕组上加载电压或者电流，根据所述绕组上的电流密度J ₀ 和电阻率ρ ₀ ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F ₀ ；

第四计算单元，用于根据所述整体气隙长度值H，气隙个数k和设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j 对所述并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 的气隙尺寸进行重新优化，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j ，并在所述三维计算模型M _j 的绕组上加载电压或者电流，根据所述绕组上的电流密度J _j 和电阻率ρ _j ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F _j ，其中，1≤j≤N，N为自然数；

结果分析单元，用于当F _j <F _j-1时，令j=j+1,并重新设置单个气隙长度的变化量∆δ _j 后返回第四计算单元；当F _j >F _j-1时，按照设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j-1确定的并联电抗器气隙结构是所述并联电抗器的最优气隙结构；当F _j =F _j-1时，按照单个气隙长度的变化量为（∆δ _j +∆δ _j-1 ）/2确定的并联电抗器气隙结构是所述并联电抗器的最优气隙结构。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一计算单元根据并联电抗器的电抗值要求，以及并联电抗器的特征参数值计算所述并联电抗器的整体气隙长度值H，其计算公式为：

H=μWS/L

式中，L为并联电抗器的电感值，μ为并联电抗器采用的铁磁材料的磁导率，W为并联电抗器绕组的匝数, S为铁芯截面积。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二计算单元根据所述整体气隙长度值H和单个气隙长度的初始值δ确定所述并联电抗器的气隙个数k，其计算公式为：

H=k*δ

δ=(δ ₁+δ ₂)/2

式中，δ的取值范围为δ ₁ <δ<δ ₂，其中δ ₁ ，δ ₂别为单个气隙的长度取值的下限和上限。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第三计算单元根据所述绕组上的电流密度J ₀ 和电阻率ρ ₀ ，空气磁导率μ ₀ ，铁芯的相对磁导率μ ₁和磁阻率υ ₀ 计算所述并联电抗器的所有铁芯饼的平均麦克斯韦力F ₀ ，其计算公式为：

式中，A ₀ 为三维计算模型M ₀ 上的铁芯及其周围的磁矢位，B ₀ 为根据所述磁矢位A ₀ 的旋度确定的三维计算模型M ₀ 上的铁芯及其周围的磁感应强度，f _0-i 为三维计算模型M ₀ 上的每个铁芯表面所受的麦克斯韦力，n表示的磁场法向方向上的向量算子。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第四计算单元根据所述整体气隙长度值H，气隙个数k和设置的单个气隙长度的变化量∆δ _j 对所述并联电抗器铁芯的三维计算模型M ₀ 的气隙尺寸进行重新优化，建立并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j 包括：

当气隙个数k为偶数时：

将三维计算模型M ₀ 从中间进行平分，则铁芯柱上半部分和下半部分的气隙个数为k/2；

将铁芯柱上半部分和下半部分的气隙从中间划分，分别形成靠近铁轭方向的部分和靠近铁芯柱中心方向的部分，且每部分的气隙个数为k/4；

当气隙个数k/4为整数时，分别从铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的中心开始，靠近铁轭方向的部分中的k/4个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的k/4个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数k/4为非整数时，铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点位于气隙上，则为铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点的气隙的尺寸不变；除所述尺寸不变的气隙外，k/4向下取整，得到

，则靠近铁轭的部分中的

个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的

个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数k为奇数时：

将三维计算模型M ₀ 从中间进行平分，铁芯柱上半部分和下半部分的分界点位于气隙上，设置为铁芯柱上半部分和下半部分的分界点的气隙的尺寸为单个气隙长度的初始值δ，铁芯柱上半部分和下半部分气隙个数分别为(k-1)/2；

将铁芯柱上半部分和下半部分的气隙从中间划分，分别形成靠近铁轭方向的部分和靠近铁芯柱中心方向的部分，且每部分的气隙个数为(k-1)/4；

当气隙个数(k-1)/4为整数时，分别从铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的中心开始，靠近铁轭方向的部分中的(k-1)/4个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的(k-1)/4个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

当气隙个数(k-1)/4为非整数时，铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点位于气隙上，则为铁芯柱上半部分和下半部分的气隙的1/2分界点的气隙的尺寸不变；除所述尺寸不变的气隙外，将(k-1)/4向下取整，得到

，则靠近铁轭的部分中的

个气隙的尺寸逐渐增大，第一个增大∆δ _j ，第二个增大2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸大于δ₂时，则停止增加所述气隙的尺寸；靠近铁芯柱中心方向的部分中的

个气隙的尺寸逐步减小，第一个减少∆δ _j ，第二个减少2∆δ _j ，依次类推，当单个气隙尺寸小于δ₁时，则停止减少所述气隙的尺寸；

根据单个气隙长度的变化量∆δ _j 对三维计算模型M ₀ 的所有气隙尺寸进行调整后生成的模型为并联电抗器铁芯的三维计算模型M _j 。

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