计算机辅助电磁设计源程序编制的几个问题分析

1.程序语言的选择

在对风力发电机组进行系统测试或系统仿真时，需要已知发电机参数。正确的参数是发电机获得良好稳态特性和动态特性的前提。发电机参数可以通过试验测定，也可以通过电磁计算获得。

目前，应用最为广泛的系统仿真语言就是Matlab语言。为了与仿真语言相一致，发电机电磁设计程序采用了Matlab语言。

2.对标识符的处理

为了保证源程序计算结果的正确性，计算机程序必须严格反映手算程序的设计思路和过程，因此，编制计算机程序就是对手算程序的一个翻译过程，这种翻译过程不能照搬照抄手算程序，必须严格按照计算机语言的特点格式进行特殊的处理。设计出的计算机程序严格按照手算程序中的对应关系，并按照MATLAB的要求进行了局部的改动。对标识符的处理遵循了以下原则：

1）源程序中的标识符应尽可能与手算程序中的物理量符号相一致。

2）在MATLAB中，不能够识别希腊字母，必须改用能够识别的英文字母，表7-6中列出了程序中用到的希腊字母与英文标识符的对应关系。

表7-6 对应关系表

3）物理量的下脚标采用有短线隔开的英文字母或数字，例如：定子铁心内径D_i1的标识符为D_i1、气隙磁密B_δ的标识符为B_delta等。

3.对图表、曲线的处理

电机设计中所用到图表、曲线大体上可分为两种情况，一种是根据较复杂的计算公式绘制而成，例如：各种槽型的槽下部单位漏磁导λ_L，谐波单位漏磁导∑S等；另一种是根据试验数据或经验数据绘制而成，例如：电工钢板的磁化曲线和损耗曲线，永磁材料的退磁曲线等。在手算设计时，设计者可以方便地利用这些图表、曲线，快速准确地查取所需要的数据，因而避免了复杂的公式运算。

然而，在进行计算机辅助电磁设计时，大量的图表、曲线及其查取程序占用了计算机内部的大量资源，也降低了程序的运算速度，因此，需要对图表、曲线进行再处理。这时，一般也分为两种情况，一种情况是尽可能把图表、曲线恢复成原来的公式，例如：槽下部单位漏磁导λ_L、节距漏抗系数K_U、K_L等的计算；对于找不到或无法用数学公式表达的图表、曲线，查取时需要进行插值处理，例如：电工钢板的磁化曲线和损耗曲线等。

所谓插值就是首先把一条已知曲线离散化，用曲线上n个离散点的坐标构造一个多项式，以该多项式来近似代表原来的曲线。若以相邻两个离散点之间的直线来代替原来曲线时，称为一元线性插值；若以相邻三个离散点所构成的抛物线来代替原来曲线时，称为抛物线插值或一元二次插值。本文介绍的发电机电磁设计源程序中主要采用了线性插值。(www.xing528.com)

一元线性插值函数的表达式如下：

式中

4.对返工计算的处理

在手算程序中，当需要某些物理量参与运算时，这些物理量却是未知的，因此，需要假定或预估这些物理量的大小。预估的准确程度主要依靠设计者的经验，一般说来，一次搞定的可能性极小，因此，必须设置返工计算来对这些预估物理量进行校核，以便保证设计计算的精度要求。这些返工计算在计算机程序中就表现为循环计算。以下举例说明：

这是for循环开始语句，定义FS为循环变量用来代替bf进入循环。在Matlab中for循环是有限循环，所以必须给定循环次数，这里给定循环次数为10次。

这是循环体结束部分，这里定义计算值与给定值的差值，如果差值与原值的比例大于0.01则重新进入循环，再次进行查表计算，如果差值与原值的比例小于0.01，则可以进行下一步运算。

对于不同类型发电机，需要返工计算的物理量及其起始点并不完全相同，一般情况下，除需要对饱和系数和电动势系数进行返工计算以外，还需要对发电机功率的计算精度进行控制。对功率计算精度的控制也是以返工计算的形式来实现的，但具体形式多种多样，有的程序是直接校核发电机的输出功率，有的则通过发电机效率校核来实现，还有的通过电机转速或转差率的校核来间接实现对功率计算的精度控制。在计算机辅助电磁设计源程序中，上述返工计算都是利用for循环语句来实现的。

图7-36 双馈型发电机计算机辅助电磁设计源程序流程图