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28 福建電腦 2003年第7期

基于Matlab的同步電機三相突然短路的仿真

王晴湯寧平

(福州太學電氣系，福建福州350002)

【摘要】 本文從dqO坐標系統表示的三相同步電機的狀態方程出發，利用Matlab工具并以

一個具體實例詳細說明了三相突然短路的仿真步驟并給出分析，而且利用Matlab的GU]編輯一個人

機界面，可方便仿真各種條件下的短路過程。

Matlab

【關鍵詞】 同步電機短路 仿真

1、Sl盲

同步電機的突然短路，是電力系統的最嚴重的故障。雖然短路 k 札 一 虬

過程所經歷的時間是極短的(通常約為0．1～O．3秒)，但電摳短路 ok 吐 ok 虬

電流和轉子電流的分析計算。卻有著非常重要的意義。為了了保證 o A‘ 札 (3)

虬 oo耳o 乩

發電機、變壓器、斷路器、互感器等的可靠運行，必須計算短路電流 舢肌撕。。 々毫。 。‘。。‰ 以。蚱k。 o‰也。 o品 乩 ¨mi 以“l o o如o ki～ ％

的最大瞬時值，為了決定繼電保護裝置的工作條件，需要知道短路

電流的變化規律。此外，為了保證勵磁系統的可靠運行以及強行勵 上式可寫成；△U=x·△I+Z·△【 (4)

磁對短路電流的影響，需要進行勵磁電流的計算。 或改寫成△I=一x“·z·△I+x。·△u (5)

Maflab是一個強大數學計算和仿真工具，利用它我們可以避

免復雜的數學計算編程(比如矩陣的計算)，并且借助其繪圖函數，

可方便實現了計算結果的可視化。

2 同步電機的狀態方程

為了方便計算，我們做如下假定：①短路后過程速度仍為同步

速度，即p0=∞=蜘；②不計磁路飽和③勵磁電壓為常數(不考慮調

壓器的作用)。在這樣的假設下．建立起來的方程是線性的。以dqo

坐標系統和x一基值系統表示的三相同步電機(有阻尼繞組)的狀

態方程(用標幺值表示)為：

一 d 0

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． oko

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o -。-i～ o o。。‘h。 o。ok矗。 o島 廿嶼。。。。 o O 。町。肆。。 ．虬。．昂。 ‰；。～

‰為直軸同步電抗；墨為交軸同步電抗；‰為零序電抗；xP為勵磁 d

繞組電抗；xo為直軸阻尼繞組電抗；X．r、xmx柚分別為定子繞組、 圖l 穩態運行時同步電機電勢相置圖

F繞組、D繞組三個繞組相互之間的互感電抗且)b=xrⅡ=x。=

x“(x一為直軸電樞反映電抗)；R為定子電阻；x．o為定子繞組和

交軸阻尼繞組之間的互感電抗；∞為轉子的電角速度；

計算時采用疊加原理，將實際的短路電流看成是以下兩種工

況情況的疊加：①電機突然短路前穩定運行工況的電流；②在零初

始狀態下．電樞突然加上與短路前大小相等、方向相反的電壓時運

行工況的電流。邸先求出短路前的備參量值，再求出因短路而出現

的各參量的增量值，二者的疊加就得到各參量的全量值。

首先求出短路前的電機端電壓u血、uqo以及定子繞組電流im、

j1D，可根據短路前電機端電

總結

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