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28 福建电脑 2003年第7期

基于Matlab的同步电机三相突然短路的仿真

王晴汤宁平

(福州太学电气系，福建福州350002)

【摘要】 本文从dqO坐标系统表示的三相同步电机的状态方程出发，利用Matlab工具并以

一个具体实例详细说明了三相突然短路的仿真步骤并给出分析，而且利用Matlab的GU]编辑一个人

机界面，可方便仿真各种条件下的短路过程。

Matlab

【关键词】 同步电机短路 仿真

1、Sl盲

同步电机的突然短路，是电力系统的最严重的故障。虽然短路 k 札 一 虬

过程所经历的时间是极短的(通常约为0．1～O．3秒)，但电抠短路 ok 吐 ok 虬

电流和转子电流的分析计算。却有着非常重要的意义。为了了保证 o A‘ 札 (3)

虬 oo耳o 乩

发电机、变压器、断路器、互感器等的可靠运行，必须计算短路电流 舢肌撕。。 々毫。 。‘。。‰ 以。蚱k。 o‰也。 o品 乩 ¨mi 以“l o o如o ki～ ％

的最大瞬时值，为了决定继电保护装置的工作条件，需要知道短路

电流的变化规律。此外，为了保证励磁系统的可靠运行以及强行励 上式可写成；△U=x·△I+Z·△【 (4)

磁对短路电流的影响，需要进行励磁电流的计算。 或改写成△I=一x“·z·△I+x。·△u (5)

Maflab是一个强大数学计算和仿真工具，利用它我们可以避

免复杂的数学计算编程(比如矩阵的计算)，并且借助其绘图函数，

可方便实现了计算结果的可视化。

2 同步电机的状态方程

为了方便计算，我们做如下假定：①短路后过程速度仍为同步

速度，即p0=∞=蜘；②不计磁路饱和③励磁电压为常数(不考虑调

压器的作用)。在这样的假设下．建立起来的方程是线性的。以dqo

坐标系统和x一基值系统表示的三相同步电机(有阻尼绕组)的状

态方程(用标幺值表示)为：

一 d 0

‘o ．

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

‰为直轴同步电抗；墨为交轴同步电抗；‰为零序电抗；xP为励磁 d

绕组电抗；xo为直轴阻尼绕组电抗；X．r、xmx柚分别为定子绕组、 图l 稳态运行时同步电机电势相置图

F绕组、D绕组三个绕组相互之间的互感电抗且)b=xrⅡ=x。=

x“(x一为直轴电枢反映电抗)；R为定子电阻；x．o为定子绕组和

交轴阻尼绕组之间的互感电抗；∞为转子的电角速度；

计算时采用叠加原理，将实际的短路电流看成是以下两种工

况情况的叠加：①电机突然短路前稳定运行工况的电流；②在零初

始状态下．电枢突然加上与短路前大小相等、方向相反的电压时运

行工况的电流。邸先求出短路前的备参量值，再求出因短路而出现

的各参量的增量值，二者的叠加就得到各参量的全量值。

首先求出短路前的电机端电压u血、uqo以及定子绕组电流im、

j1D，可根据短路前电机端电