分数极路比绕组是极数与支路数比值为分数形式的新型交流绕组,主要用于解决大型同步发电机实际设计中定子绕组极数与支路数的最优匹配问题,以实现电机性能与电站经济性的兼顾。在分数极路比绕组设计中,考虑各支路绕组分布不对称,其支路绕组存在多种组合方案,且支路间存在一定环流,进而带来许多非常规的绕组设计及相关电磁问题。因此,针对上述技术问题,本文围绕分数极路比绕组评价指数,绕组排列及连接方案优化设计方法,支路环流、绕组电磁力、电磁参数的计算及相关变化规律开展了一系列的研究。首先,提出了分数极路比绕组的改进支路不对称度评价指数,以精确评估实际支路环流中的谐波含量,并根据绕组排列基本原则,给出了分数极路比绕组排列数学模型,以及一种基于改进离散粒子群算法的迭代求解方法。同时,根据分数极路比绕组分布规律,提出了绕组分布指数及其计算方法,并根据绕组连接基本原则,给出了分数极路比绕组连接的有向图数学模型,以及相应有效路径搜索、配合算法。此外,通过对比分析多组绕组排列及连接方案的技术指标,验证分数极路比绕组设计方法的有效性,并通过调节绕组节距,得到了绕组排列及连接方案随节距变化规律,为此类绕组设计提供了新思路。其次,建立了分数极路比绕组的等效电路模型,并给出了一种槽内导体感抗参数的频域计算方法,以及一种基于改进遗传算法的迭代求解方法,实现了支路环流的解析计算。同时,通过对各典型槽内导体合成电磁力进行计算,归纳了分数极路比绕组电磁力的分布特点,并建立了用于衡量绕组设计方案槽内导体所受电磁力不均衡程度的绕组整体电磁力评价指数、绕组整体电磁力分布指数以及对应指数的计算方法。此外,通过对各绕组连接方案在不同工况下的支路环流、绕组电磁力计算结果进行对比分析,验证所给出支路环流计算方法、绕组电磁力分布特点、绕组整体电磁力评价指数的有效性,并得到了各工况下支路环流、绕组电磁力的变化规律,为此类绕组分析提供了理论依据。最后,提出了分数极路比绕组的改进瞬态参数计算方法及一种基于改进蚁群算法的新型参数拟合方法。同时,研究了稳态同步电抗参数的计算方法,并给出了对应零序、负序电抗参数计算方法的理论推导。此外,通过对比各方案对应电磁参数的计算结果,得到了稳态参数、瞬态参数、零序参数、负序参数的变化规律,为此类参数计算问题提供了技术支持。