1.一種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，所述方法包括以下步驟：
1)確定電機(jī)基本參數(shù)，包括電機(jī)的視在功率、功率因數(shù)、額定電壓、額定電流及額定轉(zhuǎn)速；
2)根據(jù)電勵(lì)磁同步電機(jī)磁路計(jì)算公式，通過轉(zhuǎn)子機(jī)械慣性時(shí)間常數(shù)與電樞反應(yīng)電抗目標(biāo)值計(jì)算確定轉(zhuǎn)子主要尺寸、氣隙長(zhǎng)度、磁負(fù)荷與線負(fù)荷，通過定子繞組電阻與定子槽漏電抗目標(biāo)值選擇并計(jì)算定子槽型、定子槽尺寸以及定子繞組主要參數(shù)；
3)根據(jù)電勵(lì)磁同步電機(jī)磁路計(jì)算公式，通過阻尼繞組漏抗與勵(lì)磁繞組漏抗目標(biāo)值，選擇并計(jì)算轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組與阻尼繞組的槽型和尺寸，計(jì)算勵(lì)磁繞組與阻尼繞組主要參數(shù)，勵(lì)磁繞組的主要參數(shù)包括：勵(lì)磁繞組電阻、漏電抗、端部漏電抗，阻尼繞組的主要參數(shù)包括：阻尼繞組直軸與交軸電阻、直軸與交軸漏電抗、端部電阻、端部漏電抗；
4)在步驟2)與步驟3)的基礎(chǔ)上，完成電機(jī)初步電磁設(shè)計(jì)，包括硅鋼片材料的選擇、定子繞組與勵(lì)磁繞組線規(guī)的選擇與端部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、阻尼籠尺寸與端部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等，使定子繞組與阻尼繞組主要電阻參數(shù)標(biāo)幺值與原型機(jī)基本相同，轉(zhuǎn)子繞組標(biāo)幺值與原型機(jī)基本相同；
5)根據(jù)步驟4)完成的電機(jī)初步電磁設(shè)計(jì)，建立參數(shù)化電機(jī)有限元仿真模型，校核初步設(shè)計(jì)的結(jié)果，采用凍結(jié)磁導(dǎo)率有限元計(jì)算方法，根據(jù)同步電機(jī)雙軸等效電路模型逐個(gè)驗(yàn)證電抗參數(shù)并依次修正電機(jī)的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)尺寸；
6)根據(jù)步驟5)修正后的電機(jī)模型，通過有限元數(shù)值計(jì)算方法計(jì)算電機(jī)穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)參數(shù)，校核電機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果與預(yù)期目標(biāo)是否一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)電勵(lì)磁同步電機(jī)包括隱極同步電機(jī)與凸極同步電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟1)中，確定電機(jī)基本參數(shù)時(shí)需要考慮與電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)的匹配，包括：額定電壓的優(yōu)化選擇應(yīng)提高試驗(yàn)安全性，并綜合考慮電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)各段電壓等級(jí)的選擇，從而減少冗余設(shè)備；額定容量的優(yōu)化選擇在額定電壓選擇的基礎(chǔ)上，考慮電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)的容量需求以及繼電保護(hù)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)研究對(duì)運(yùn)行電流的要求；額定轉(zhuǎn)速的選取需考慮原電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的配合；模擬電機(jī)額定參數(shù)選擇應(yīng)同時(shí)顧及電機(jī)在容許發(fā)熱范圍內(nèi)改變?nèi)萘窟\(yùn)行的可能性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟2)與步驟3)中所述電勵(lì)磁同步電機(jī)磁路計(jì)算公式是采用等效磁路法的方法，將空間磁場(chǎng)等效為多段磁路，將繞組等效為磁勢(shì)源、磁路結(jié)構(gòu)等效為磁導(dǎo)并進(jìn)行計(jì)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟2)中，模擬電機(jī)轉(zhuǎn)子慣性時(shí)間常數(shù)取值應(yīng)小于原型電機(jī)并預(yù)留足夠的裕度給原電動(dòng)機(jī)，為縮小電機(jī)體積，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)徑比適度取大，但必須滿足定轉(zhuǎn)子槽滿率與電阻的要求，避免導(dǎo)致鐵芯高度飽和，定子槽設(shè)計(jì)原則為：首先根據(jù)齒磁密與定子電阻要求確定槽寬與槽高，再根據(jù)漏抗和工藝要求確定槽口尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟3)應(yīng)首先考慮阻尼繞組槽與勵(lì)磁繞組槽在轉(zhuǎn)子空間平面的配合，避免轉(zhuǎn)子齒和軛的磁密飽和，再確定槽寬與槽高，通過槽口尺寸調(diào)節(jié)漏抗，瞬態(tài)過程中阻尼繞組感應(yīng)電流趨膚效應(yīng)程度與阻尼繞組槽型與尺寸選擇相關(guān)，趨膚效應(yīng)使得阻尼繞組電流分布不均，槽頂電密提高，影響阻尼繞組直、交軸槽漏抗參數(shù)，阻尼繞組槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮趨膚效應(yīng)對(duì)阻尼繞組漏抗的影響，調(diào)整槽頂與槽口結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟4)在完成電機(jī)初步設(shè)計(jì)時(shí)，將阻尼繞組端部同時(shí)兼做轉(zhuǎn)子端板，端板預(yù)留勵(lì)磁繞組線圈槽，勵(lì)磁繞組端部在端板外側(cè)，阻尼繞組銅條與端板焊接固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟5)中所述的凍結(jié)磁導(dǎo)率有限元計(jì)算方法包括以下步驟：
第一步，建立電機(jī)瞬態(tài)有限元分析模型與定子繞組空載穩(wěn)態(tài)三相短路電路模型；
第二步，通過電磁場(chǎng)-電路耦合計(jì)算，得到電機(jī)定子繞組三相短路瞬態(tài)過程中各時(shí)間點(diǎn)的定轉(zhuǎn)子硅鋼片磁導(dǎo)率仿真信息；
第三步，建立電機(jī)靜態(tài)有限元分析模型，通過將第二步凍結(jié)的定轉(zhuǎn)子硅鋼片磁導(dǎo)率導(dǎo)入，采用靜態(tài)場(chǎng)有限元數(shù)值仿真方法，得到瞬態(tài)過程中定子繞組漏電抗、d軸電樞反應(yīng)電抗、q軸電樞反應(yīng)電抗、勵(lì)磁繞組漏電抗、d軸阻尼繞組漏電抗及q軸阻尼繞組漏電抗的標(biāo)幺值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟5)中所述的凍結(jié)磁導(dǎo)率有限元計(jì)算方法，通過建立參數(shù)化電機(jī)有限元分析模型，編制計(jì)算機(jī)程序反復(fù)調(diào)整電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)并采用凍結(jié)磁導(dǎo)率有限元計(jì)算方法計(jì)算電機(jī)電抗，最終找到所需的電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：其特征在于：步驟6)中所述的通過有限元數(shù)值計(jì)算方法計(jì)算電機(jī)穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)參數(shù)采用的是電磁場(chǎng)-電路耦合數(shù)值計(jì)算方法，具體包括凍結(jié)磁導(dǎo)率法與模擬實(shí)驗(yàn)法。