定子绕组的构建方法、装置和电子设备与流程
本发明涉及电机构建领域，具体而言，涉及一种定子绕组的构建方法、装置和电子设备。
背景技术：
1、目前，同步电机的定子绕组在设计时通常采用单层或双层的绕组结构，如果通过增加匝数以提升同步电抗等电磁性能，则会出现槽满率过高，引发嵌线困难、绝缘薄弱的情况，导致增加定子绕组的制造成本；而如果简化结构以降低制造成本，则又会出现不能满足高电抗、高惯量的电磁性能要求的情况，影响同步电机的电磁性能，导致传统的构建定子绕组的方式，通常难以兼顾定子绕组的构建成本和同步电机的电磁性能。
2、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、本发明实施例提供了一种定子绕组的构建方法、装置和电子设备，以至少解决相关技术中构建定子绕组时，不能平衡同步电机的电磁性能与定子绕组的构建成本的技术问题。
2、根据本发明实施例的一个方面，提供了一种定子绕组的构建方法，包括：获取同步电机的电机配置参数；基于电机配置参数，构建同步电机中定子绕组的绕组拓扑，其中，绕组拓扑用于表征对定子绕组对应的定子槽进行分区得到多个定子槽区，以及对多个定子槽区的结构进行配置的方案，多个定子槽区对应的导体层数不同；基于绕组拓扑对定子绕组的结构进行构建。
3、进一步地，基于电机配置参数，构建同步电机中定子绕组的绕组拓扑，包括：基于电机配置参数，确定定子绕组对应的每极每相槽数和导体等效截面积；基于每极每相槽数，对定子绕组对应的定子槽进行划分，得到多个定子槽区；基于导体等效截面积和多个定子槽区的槽区参数，确定定子绕组对应的混合绕组槽满率；基于槽区参数、导体等效截面积和混合绕组槽满率，构建绕组拓扑。
4、进一步地，基于电机配置参数，确定定子绕组对应的导体等效截面积，包括：基于电机配置参数，确定定子绕组对应的每相电流、每相并联支路数和允许电流密度；基于每相电流和每相并联支路数，确定定子绕组对应的每根导体电流；基于每根导体电流和允许电流密度，确定导体等效截面积。
5、进一步地，基于导体等效截面积和多个定子槽区的槽区参数，确定定子绕组对应的混合绕组槽满率，包括：基于槽区参数，确定多个定子槽区对应的每槽内总导体根数和每极每相槽区槽数；基于多个定子槽区对应的每槽内总导体根数和导体最小截面积，确定多个定子槽区对应的导体总截面积；基于多个定子槽区对应的导体总截面积和定子绕组对应的槽体几何面积，确定多个定子槽区对应的槽满率；基于多个定子槽区对应的每极每相槽区槽数，对多个定子槽区对应的槽满率进行加权融合，得到混合绕组槽满率。
6、进一步地，基于电机配置参数，确定定子绕组对应的每极每相槽数，包括：获取同步电机的设计需求；基于设计需求，确定定子绕组对应的总槽数；基于电机配置参数，确定定子绕组对应的极对数和相数；基于总槽数、极对数和相数，确定每极每相槽数。
7、进一步地，基于绕组拓扑对定子绕组的结构进行构建，包括：基于电机配置参数和多个定子槽区的槽区参数，确定绕组拓扑对应的电抗参数，其中，电抗参数用于反映定子绕组在绕组拓扑下的稳态无功输出能力和故障瞬间的响应速度；将电抗参数与参数指标进行匹配，得到匹配结果；响应于电抗参数与参数指标匹配，基于绕组拓扑对定子绕组的结构进行构建；响应于电抗参数与参数指标不匹配，获取指标差异结果，并基于指标差异结果对绕组拓扑进行调整，得到新的绕组拓扑，以重新执行基于电机配置参数和多个定子槽区的槽区参数，对绕组拓扑进行评估，得到参数评估结果的步骤，直到参数评估结果表征绕组拓扑不需要进行调整，基于绕组拓扑对定子绕组的结构进行构建，其中，指标差异结果用于表征绕组拓扑对应的电抗参数与参数指标之间的差异情况。
8、进一步地，电抗参数包括：定子绕组对应的同步电抗和暂态电抗；基于电机配置参数和多个定子槽区的槽区参数，确定绕组拓扑对应的电抗参数，包括：基于电机配置参数和多个定子槽区的槽区参数，确定定子绕组对应的主磁化电感、定子漏电感和同步角速度；基于主磁化电感和同步角速度，确定定子绕组对应的主磁化电抗，并基于定子漏电感和同步角速度，确定定子绕组对应的等效漏电抗；基于主磁化电抗和等效漏电抗，确定同步电抗；基于主磁化电感和定子漏电感，确定暂态电抗。
9、进一步地，基于电机配置参数和多个定子槽区的槽区参数，确定定子绕组对应的主磁化电感，包括：基于电机配置参数和多个定子槽区的槽区参数，确定多个定子槽区对应的槽区基波系数；基于多个定子槽区对应的每极每相槽区槽数，对多个定子槽区对应的槽区基波系数进行加权融合，得到定子绕组对应的等效基波绕组系数；基于电机配置参数，确定定子绕组对应的每相总匝数和气隙磁参数；基于等效基波绕组系数、每相总匝数和气隙磁参数，确定主磁化电感。
10、进一步地，基于电机配置参数和多个定子槽区的槽区参数，确定定子绕组对应的定子漏电感，包括：基于电机配置参数，确定定子绕组对应的槽区结构参数；基于多个定子槽区的槽区参数，确定多个定子槽区对应的等效漏磁导；基于多个定子槽区对应的每极每相槽区槽数，对多个定子槽区对应的等效漏磁导进行加权融合，得到定子绕组对应的每极每相等效漏磁导；基于槽区结构参数、每极每相等效漏磁导和漏电抗修正系数，确定定子漏电感。
11、进一步地，基于主磁化电感和定子漏电感，确定暂态电抗，包括：获取定子绕组对应的励磁绕组等效电感、阻尼绕组等效电感；基于主磁化电感、励磁绕组等效电感和阻尼绕组等效电感，确定定子绕组对应的等效磁路电感；基于定子漏电感和等效磁路电感，确定定子绕组对应的暂态电感；基于暂态电感和同步角速度，确定暂态电抗。
12、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种定子绕组的构建装置，包括：参数获取模块，用于获取同步电机的电机配置参数；拓扑构建模块，用于基于电机配置参数，构建同步电机中定子绕组的绕组拓扑，其中，绕组拓扑用于表征对定子绕组对应的定子槽进行分区得到多个定子槽区，以及对多个定子槽区的结构进行配置的方案，多个定子槽区对应的导体层数不同；绕组构建模块，用于基于绕组拓扑对定子绕组的结构进行构建。
13、进一步地，拓扑构建模块还用于：基于电机配置参数，确定定子绕组对应的每极每相槽数和导体等效截面积；基于每极每相槽数，对定子绕组对应的定子槽进行划分，得到多个定子槽区；基于导体等效截面积和多个定子槽区的槽区参数，确定定子绕组对应的混合绕组槽满率；基于槽区参数、导体等效截面积和混合绕组槽满率，构建绕组拓扑。
14、进一步地，拓扑构建模块还用于：基于电机配置参数，确定定子绕组对应的每相电流、每相并联支路数和允许电流密度；基于每相电流和每相并联支路数，确定定子绕组对应的每根导体电流；基于每根导体电流和允许电流密度，确定导体等效截面积。
15、进一步地，拓扑构建模块还用于：基于槽区参数，确定多个定子槽区对应的每槽内总导体根数和每极每相槽区槽数；基于多个定子槽区对应的每槽内总导体根数和导体最小截面积，确定多个定子槽区对应的导体总截面积；基于多个定子槽区对应的导体总截面积和定子绕组对应的槽体几何面积，确定多个定子槽区对应的槽满率；基于多个定子槽区对应的每极每相槽区槽数，对多个定子槽区对应的槽满率进行加权融合，得到混合绕组槽满率。
16、进一步地，拓扑构建模块还用于：获取同步电机的设计需求；基于设计需求，确定定子绕组对应的总槽数；基于电机配置参数，确定定子绕组对应的极对数和相数；基于总槽数、极对数和相数，确定每极每相槽数。
17、进一步地，绕组构建模块还用于：基于电机配置参数和多个定子槽区的槽区参数，确定绕组拓扑对应的电抗参数，其中，电抗参数用于反映定子绕组在绕组拓扑下的稳态无功输出能力和故障瞬间的响应速度；将电抗参数与参数指标进行匹配，得到匹配结果；响应于电抗参数与参数指标匹配，基于绕组拓扑对定子绕组的结构进行构建；响应于电抗参数与参数指标不匹配，获取指标差异结果，并基于指标差异结果对绕组拓扑进行调整，得到新的绕组拓扑，以重新执行基于电机配置参数和多个定子槽区的槽区参数，对绕组拓扑进行评估，得到参数评估结果的步骤，直到参数评估结果表征绕组拓扑不需要进行调整，基于绕组拓扑对定子绕组的结构进行构建，其中，指标差异结果用于表征绕组拓扑对应的电抗参数与参数指标之间的差异情况。
18、进一步地，电抗参数包括：定子绕组对应的同步电抗和暂态电抗；绕组构建模块还用于：基于电机配置参数和多个定子槽区的槽区参数，确定定子绕组对应的主磁化电感、定子漏电感和同步角速度；基于主磁化电感和同步角速度，确定定子绕组对应的主磁化电抗，并基于定子漏电感和同步角速度，确定定子绕组对应的等效漏电抗；基于主磁化电抗和等效漏电抗，确定同步电抗；基于主磁化电感和定子漏电感，确定暂态电抗。
19、进一步地，绕组构建模块还用于：基于电机配置参数和多个定子槽区的槽区参数，确定多个定子槽区对应的槽区基波系数；基于多个定子槽区对应的每极每相槽区槽数，对多个定子槽区对应的槽区基波系数进行加权融合，得到定子绕组对应的等效基波绕组系数；基于电机配置参数，确定定子绕组对应的每相总匝数和气隙磁参数；基于等效基波绕组系数、每相总匝数和气隙磁参数，确定主磁化电感。
20、进一步地，绕组构建模块还用于：基于电机配置参数，确定定子绕组对应的槽区结构参数；基于多个定子槽区的槽区参数，确定多个定子槽区对应的等效漏磁导；基于多个定子槽区对应的每极每相槽区槽数，对多个定子槽区对应的等效漏磁导进行加权融合，得到定子绕组对应的每极每相等效漏磁导；基于槽区结构参数、每极每相等效漏磁导和漏电抗修正系数，确定定子漏电感。
21、进一步地，绕组构建模块还用于：获取定子绕组对应的励磁绕组等效电感、阻尼绕组等效电感；基于主磁化电感、励磁绕组等效电感和阻尼绕组等效电感，确定定子绕组对应的等效磁路电感；基于定子漏电感和等效磁路电感，确定定子绕组对应的暂态电感；基于暂态电感和同步角速度，确定暂态电抗。
22、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，包括：存储器，存储有可执行程序；处理器，用于运行程序，其中，程序运行时执行本发明各个实施例中的方法。
23、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的可执行程序，其中，在可执行程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行本发明各个实施例中的方法。
24、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现本发明各个实施例中的方法。
25、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机程序产品，包括非易失性计算机可读存储介质，非易失性计算机可读存储介质存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本发明各个实施例中的方法。
26、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本发明各个实施例中的方法。
27、在本发明实施例中，采用获取同步电机的电机配置参数；基于电机配置参数，构建同步电机中定子绕组的绕组拓扑，其中，绕组拓扑用于表征对定子绕组对应的定子槽进行分区得到多个定子槽区，以及对多个定子槽区的结构进行配置的方案，多个定子槽区对应的导体层数不同；基于绕组拓扑对定子绕组的结构进行构建的方式，通过对同步电机的电机配置参数进行分析，将定子绕组对应的定子槽动态划分为多个导体层数不同的定子槽区，可以在提高同步电机的电磁性能的同时，降低对应的构建成本，进而解决了相关技术中构建定子绕组时，不能平衡同步电机的电磁性能与定子绕组的构建成本的技术问题。