摘要：本文详述使用Excel编写异步电机电磁计算程序过程，介绍编程中用到的Excel函数和命令，及所需注意问题。
　　关键词：电磁计算；Excel；VBA
　　中图分类号：TP317.3 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 04-0054-01

一、引言
　　阐述使用Excel2007编写大中型异步电机计算程序，说明使用Excel编程过程中的关键问题。编程前，规划一下Execl程序文件结构，可把所有计算过程放在一个工作表中，目前网络上的Excel电磁计算程序基本采用这种结构，可读性差。本文计算程序由下列工作表构成：输入工作表[input]，输出工作表[output]，主程序工作表[main]，参数工作表[table]，硅钢片曲线工作表[ggpqx]，绝缘规范工作表[jygf]，分析工作表[analysis]和[更新说明]工作表。

二、程序构成
　　（一）输入工作表：采用公司现有电磁计算程序作参照，与之相同输入输出格式，其中，对转子装配方式、绝缘等级、绝缘规范、硅钢片牌号、导条及端环材料等，预先做了限制，采用下拉列表形式。以硅钢片牌号为例，在数据选项卡里，设置数据有效性可实现该功能，有效性条件设为允许序列。输入工作表里布置有两个按钮‘重置’和‘计算’。
　　（二）输出工作表：采用公司现有计算单的输出结构。由于本工作表最后要打印输出存档，对排版有一定要求。介绍布局的一些技巧。在铁心冲片尺寸上，采用图示说明，冲片尺寸是采用Excel程序内置的“形状”绘制出来，参数是程序自动复制，有的单元格需填入“文本+计算结果”，需要使用text（）函数，如将“δ=1.50”放入一个单元格，语句为="δ="&TEXT（delta，"0.00"），这里delta为气隙尺寸变量。将文本与计算结果合并填入到单元格里都可用text（）函数。也可插入文本框，在文本框里输入公式，也可达到相同效果。
　　（三）主程序工作表：介绍循环计算的实现。电磁计算是一个迭代过程，若不使用VBA，靠Excel表格自身实现循环计算，则需要使用循环引用。在电磁计算过程中，需要进行效率、空载压降系数、饱和系数三处循环，在齿磁密饱和时，计算实际磁密也需要一个局部小循环。每一个循环都要用到一次循环引用，这里以效率计算为例介绍循环引用的使用。
　　预先假设效率值etapre为0.945，效率初值eta单元格公式为
　　=IF（RESET=1，etapre，IF（ABS（etaerror）>0.0005，eta+etaerror/2，eta））
　　根据效率初值，计算电流值和损耗值，最终得出效率计算值etareal，以及误差值etaerror，etaerror为效率计算值与效率初值的差值，即etaerror=etareal-eta。公式中，RESET为控制变量，RESET=1时，对整个Excel程序进行重置，eta=etapre=0.945，RESET=0时，程序进行计算，当etaerror的绝对值大于0.0005时，对效率值进行迭代计算，这时eta=eta+etaerror/2，循环引用，即单元格的公式里引用自身单元格，注意引用合理性，否则循环引用会出错。当程序计算到etaerror的绝对值小于0.0005时，认为eta值收敛，这时，会跳出循环引用。
　　（四）参数工作表：[table]用于存放各种计算中用到的参数表，如波形系数Kphi、极弧系数alphai与Kz关系表，轭部磁路长因数，起动时考虑集肤效应时转子导条系数等。此工作表里的参数基本都有现成的数据表格，只要按列输入，然后命名区域，然后插值计算即可。
　　（五）硅钢片曲线工作表：此工作表与[table]相似，用于存放硅钢片B-H曲线和铁损曲线，之所以分成两个表格，一方面便于管理，另一方面两个表格在功能上不同。[table]工作表内的参数为固定值，但[ggpqx]内包含若干种硅钢片数据，具体使用哪组数据不一定，建议一种简单的方法，即输入时，每种硅钢片的曲线取同样数量数据对。存放在不同的列上，在[input]中定义硅钢片牌号变量来控制使用哪一组硅钢片数据，然后将该组数据复制到[ggpqx]的前三列。在计算过程中，始终从前三列进行操作，操作方便。
　　（六）绝缘规范工作表：计算槽漏磁导时需要用到的一些尺寸参数，以前都是查找绝缘规范，通过手算得出数值，作为电磁计算的输入，常用绝缘规范数据表输入到Excel中，计算公式是固定的，只需添加控制变量来指定所用绝缘规范即可。要在此工作表中添加手动输入参数的功能，如计算程序中没有要用到的绝缘规范，也可进行计算。
　　（七）分析工作表：该工作表，是笔者进行一些创新分析所用到的工作表，不作为输出，只用作对电磁方案进行评估。如电磁噪声计算模块、温升计算等。
　　（八）[更新说明]工作表：用于记录程序的更新情况，存在的问题等，便于程序的可追溯性。

三、VBA及宏的运用
　　因为Excel程序中包含循环引用，计算前要对Excel进行设置，在Excel选项-公式里，设置手动重算，并启用迭代计算选项。如手动设置，每次打开Excel都要进行同样设置。VBA或者宏就派上用场了，可先录制设置过程，然后添加一个按钮，将宏指定给按钮。笔者更习惯直接用VBA，代码如下：
　　Sub计算（）
　　With Application
　　.Calculation = xlManual
　　.Iteration = True
　　.MaxIterations = 200
　　.MaxChange = 0.001
　　.CalculateBeforeSave = False
　　End With
　　Range（"reset"）.FormulaR1C1 = "1"
　　Calculate
　　Range（"reset"）.FormulaR1C1 = "0"
　　Calculate
　　End Sub
　　这里先对计算选项进行设置，之后将先重置，再执行计算。

四、总结
　　介绍使用Excel编写电磁计算程序技巧，并对编程过程中可能遇到的问题给出具体解决方案。微软Excel程序是一个很好的数据处理工具，结合VBA编程，可进行数值计算。同时Excel也可与其他程序接口，使用编写的Excel计算程序与Solidworks和Matlab联合进行三维建模和仿真计算，大幅提高工作效率。
　　[作者简介]李孟超（1985-），男，本科，现从事AP1000/CAP1400核主泵电机设计研发工作。