基于MATLAB-SIMULINK的同步發(fā)電機(jī)三相短路暫態(tài)仿真研究目錄TOC\o"1-3"\h\u119501.1短路故障對(duì)電力系統(tǒng)的影響 3111721.2課題研究的主要內(nèi)容 3228021.3研究目的及意義 4158792.1同步發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)介 4309432.2同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理 5215773同步發(fā)電機(jī)三相短路暫態(tài)過(guò)程介紹 652413.1同步穩(wěn)壓發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)三相交流短路暫態(tài)過(guò)程的基本特點(diǎn) 6200053.2定子轉(zhuǎn)子電流的計(jì)算 668113.3同步交流發(fā)電機(jī)三相短路暫態(tài)過(guò)程的影響分析 7205374MATLAB軟件介紹 920664.1MATLAB/SIMULINK軟件介紹 964914.2模塊應(yīng)用介紹 912853（1）模塊-常數(shù)發(fā)生器 9235465.1關(guān)于同步發(fā)電機(jī)三相短路的電路模型 10128935.1.1系統(tǒng)圖及仿真電路圖 10251015.1.2模塊參數(shù)設(shè)置 11288365.2三相短路電流發(fā)生在同步發(fā)電機(jī)機(jī)端時(shí)波形的仿真分析 1823915.2.1A相電流波形仿真分析 18229245.2.2仿真分析-B相電流波形 1989495.2.3仿真分析-C相電流波形 19158275.2.4三相電流理論分析與仿真結(jié)果的對(duì)比 19226195.3同步發(fā)電機(jī)端三相短路電壓的波形仿真分析 205640仿真分析-A相電壓波形 202340仿真分析-B相電壓波形 2028567仿真分析-C相電壓波形 2128763三相電壓理論結(jié)算與仿真結(jié)果的對(duì)比 21141825.4同步發(fā)電機(jī)定子電流的的變化 2154255.4.1同步發(fā)電機(jī)定子繞組id電流的變化 21302715.4.2關(guān)于同步發(fā)電機(jī)定子繞組iq的電流的變化 22271915.4.3關(guān)于同步發(fā)電機(jī)定子繞組a相電流的變化 23301035.4.4關(guān)于同步發(fā)電機(jī)定子繞組b相電流的變化 23224215.4.5關(guān)于同步發(fā)電機(jī)定子繞組c相電流的變化 23141895.4.6關(guān)于同步發(fā)電機(jī)定子繞組三相電流的變化 2340605.4.7關(guān)于同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流if的變化 24169906同步發(fā)電機(jī)非對(duì)稱短路的暫態(tài)仿真與分析 24195426.1單相B相接地短路 2428526.1.1仿真分析-三相電流波形 24135816.1.2仿真分析-三相電壓波形 25202316.2B、C相相間短路 2566276.2.1仿真分析-三相電流波形 2538736.2.2仿真分析-三相電壓波形 2634286.3B、C相短路接地 2667436.3.1仿真分析-三相電流波形 26141436.3.2仿真分析-三相電壓波形 2717519參考文獻(xiàn): 27摘要：電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行。本文深入研究了同步發(fā)電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造以及工作原理，并詳細(xì)分析了其三相短路暫態(tài)的全周期生命狀態(tài)。得到了其電壓電流在各個(gè)狀態(tài)下的變化規(guī)律。通過(guò)軟件MATLAB/SIMULINK對(duì)其三相電流短路暫態(tài)進(jìn)行模擬，同時(shí)生成自動(dòng)化仿真模型，并設(shè)置模塊參數(shù)。仿真出來(lái)的波形與理論分析的結(jié)果基本相似，為電網(wǎng)保護(hù)和安全設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：MATLAB/SIMULINK；三相短路；暫態(tài)1概述1.1短路故障對(duì)電力系統(tǒng)的影響（1）短路故障發(fā)生時(shí)，電壓隨之驟降，從而危及到系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)并產(chǎn)生極大負(fù)荷。主要是對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速影響很大，比如電壓降低時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，不能工作在正常的速率。嚴(yán)重時(shí)就會(huì)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)卡死，燒毀，或者報(bào)廢REF_Ref22883\w\h[1]。（2）短路最嚴(yán)重的后果是造成大面積的停電。具體情況是同步發(fā)電機(jī)可能會(huì)失去同步運(yùn)行的狀態(tài)，系統(tǒng)不再是原來(lái)的正常運(yùn)行，失去了穩(wěn)定性，導(dǎo)致大范圍停電[2]。（3）當(dāng)電路短路的狀態(tài)下，回路對(duì)交流電的阻礙作用會(huì)大大減少，如果在發(fā)電機(jī)周圍出現(xiàn)，沖擊電流會(huì)驟增，當(dāng)流經(jīng)電氣設(shè)備時(shí)，其溫度往往升高。如果能促進(jìn)熱老化的發(fā)生，將故障瞬間切除可能不會(huì)對(duì)電器造成太大影響，但如果短路故障始終存在，電器就會(huì)始終處于高溫狀態(tài)，從而損害電器的使用壽命，甚至損壞電器。1.2課題研究的主要內(nèi)容（1）收集并閱讀資料，學(xué)習(xí)同步發(fā)電機(jī)的三相短路暫態(tài)，熟悉發(fā)電機(jī)構(gòu)造及其工作全狀態(tài)，并能使用電路變化規(guī)律和原理完成設(shè)計(jì)。（2）對(duì)本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)仿真電路圖中，詳細(xì)說(shuō)明了本設(shè)計(jì)用到的各個(gè)電氣元件，對(duì)仿真電路圖中各個(gè)元件以及參數(shù)進(jìn)行了合理科學(xué)的選擇。（3）各個(gè)元件的參數(shù)以電路需要選取，進(jìn)行仿真，在示波器中觀察勵(lì)磁，轉(zhuǎn)速，電流，電壓的波形。（4）由以上思路為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)出同步發(fā)電機(jī)三相短路暫態(tài)仿真分析的實(shí)現(xiàn)方案.三相短路在故障中是一個(gè)經(jīng)典性問(wèn)題，本次選取它為研究對(duì)象，為探究其他故障積累了經(jīng)驗(yàn)，提供了可行性思路。通過(guò)學(xué)習(xí)和使用MATLAB/SIMULINK軟件模擬仿真同步發(fā)電機(jī)三相短路的暫態(tài)過(guò)程，找到電壓和電流波形的變化，體會(huì)它們的不同，找出正確的結(jié)論。進(jìn)而給人們以實(shí)際可靠的參考數(shù)據(jù)來(lái)研究和創(chuàng)造安全設(shè)備，以此來(lái)降低對(duì)電路以及元件的損害。1.3研究目的及意義從仿真結(jié)果可以更直觀地看到瞬態(tài)過(guò)程中定子和轉(zhuǎn)子繞組電流各分量的波形，從而更清晰地識(shí)別同步發(fā)電機(jī)的三相短路瞬態(tài)過(guò)程。用MATLAB軟件計(jì)算能力和電力系統(tǒng)模型對(duì)同步發(fā)電機(jī)建模和仿真。通過(guò)建立同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的MATLAB仿真模型，對(duì)其靜、瞬態(tài)特性、勵(lì)磁機(jī)和調(diào)速器進(jìn)行了探究，探究它們的參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)的影響，從而明確了電機(jī)構(gòu)造和內(nèi)部電磁的聯(lián)系。與此同時(shí)，無(wú)論是同步高壓發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)的分析設(shè)計(jì)，還是故障的處理、以及保證設(shè)備安全工作等方面，模擬仿真出結(jié)果起著非常重要的指導(dǎo)作用。2同步發(fā)電機(jī)的理論分析2.1同步發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)介同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜。就電磁關(guān)系來(lái)說(shuō)，其由大量的耦合電子線圈元件構(gòu)成，且它們都具有不同的電磁特性，如圖1所示。為滿足設(shè)計(jì)需要，人們往往對(duì)同步機(jī)作以下假設(shè):（1）將同步發(fā)電機(jī)視為線性元件。（2）同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在水平方向和豎直方向軸上對(duì)稱。（3）三相繞組具有完全相同和完美對(duì)稱的abc定子，在空間上相位互差120°。（4）定子周圍均勻分布著定子繞組。上面所描述的同步發(fā)電機(jī)現(xiàn)實(shí)中并不存在，其是一個(gè)理想模型。通過(guò)它可以分析和探索同步發(fā)電機(jī)的種種性能REF_Ref4845\w\h[2]。圖1同步發(fā)電機(jī)各繞組軸線圖主要部件（1）定子：定子有定子線圈，鐵芯，外殼等部分，定子線圈感應(yīng)電勢(shì)輸出電能，鐵芯提供磁路，外殼提供保護(hù)。（2）轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子有線圈和鐵芯及滑環(huán)，轉(zhuǎn)子線圈用于勵(lì)磁，鐵芯提供磁路和轉(zhuǎn)軸，滑環(huán)和電刷構(gòu)成動(dòng)靜結(jié)合，轉(zhuǎn)子外部還有勵(lì)磁控制部分，用于勵(lì)磁和控制發(fā)電機(jī)輸出電壓。同步發(fā)電機(jī)阻尼繞組如圖2，阻尼繞組由大量銅條嵌入磁極表面而成，銅條各端由短路環(huán)順次相連REF_Ref5018\w\h[3]。圖2同步發(fā)電機(jī)減震線圈2.2同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理（1）原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。（2）經(jīng)由機(jī)械轉(zhuǎn)子直流驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)通入直流勵(lì)磁內(nèi)后即可產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)恒定的直流驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)，隨直流驅(qū)動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)動(dòng)即可形成直流驅(qū)動(dòng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。（3）電樞繞組切割轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3同步發(fā)電機(jī)三相短路暫態(tài)過(guò)程介紹3.1同步穩(wěn)壓發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)三相交流短路暫態(tài)過(guò)程的基本特點(diǎn)同步發(fā)電機(jī)的電勢(shì)在短路瞬間的暫態(tài)過(guò)程中是處在一個(gè)快速變化的狀態(tài)。它的端電壓一直在變化，內(nèi)部阻抗也是一個(gè)非零值。因此，對(duì)于同步發(fā)電機(jī)的短路的問(wèn)題，其關(guān)鍵一步在于處理其內(nèi)部暫態(tài)過(guò)程。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，故短路的瞬間狀態(tài)下，一般頻率是不產(chǎn)生變動(dòng)的REF_Ref5152\w\h[4]。這樣的話，探究短路暫態(tài)過(guò)程，考慮同步發(fā)電機(jī)內(nèi)部的電磁暫態(tài)過(guò)程就可以。3.2定子轉(zhuǎn)子電流的計(jì)算在短路暫態(tài)過(guò)程中，因?yàn)槎ㄗ雍娃D(zhuǎn)子的各個(gè)繞組都含有電阻，就會(huì)使其產(chǎn)生的自由電流分量逐漸衰減到零。每個(gè)自由分量的衰減快慢由每個(gè)繞組的時(shí)間常數(shù)T=L/R[8]所決定。時(shí)間常數(shù)的負(fù)-1/T逆指的是繞組瞬態(tài)過(guò)程的微分方程的根。短路時(shí)繞組磁通不能改變。定子自由驅(qū)動(dòng)電流的直流驅(qū)動(dòng)分量、倍頻驅(qū)動(dòng)分量以及控制轉(zhuǎn)子自由電流的基頻驅(qū)動(dòng)分量的衰減速度由勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)繞組的時(shí)間常數(shù)決定。時(shí)間常數(shù)可表示為。式中，為定子繞組電阻，。計(jì)算時(shí)電抗和電阻須用標(biāo)幺值，單位為SREF_Ref5273\w\h[5]。用下圖3等值電路，可以求得圖3求解的等值電路忽略靜態(tài)短路電流的條件下，全部的自由分量遵循指數(shù)規(guī)律慢慢減小到零。考慮到自由電流，勵(lì)磁繞組與定子a相繞組的短路電流公式如下（1）（2）3.3同步交流發(fā)電機(jī)三相短路暫態(tài)過(guò)程的影響分析在穩(wěn)態(tài)正常工作運(yùn)行中，由同步驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的定子勵(lì)磁機(jī)對(duì)勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)繞組每個(gè)端子施加一定恒壓QUOTE,流經(jīng)端子中的直流電流量記為，它在一個(gè)定子側(cè)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的總磁鏈則記為QUOTE，其中一部分的總磁鏈為QUOTE僅與勵(lì)磁繞組相連，即勵(lì)磁繞組的漏磁鏈；另一部分的總磁鏈Q(jìng)UOTE經(jīng)空隙進(jìn)入一個(gè)定子，恰巧與其繞組交聯(lián)，成為同步發(fā)電機(jī)的工作磁鏈（或空載磁鏈）REF_Ref5374\w\h[6]。轉(zhuǎn)子同步作加速轉(zhuǎn)動(dòng)，被固定在定子中的繞組切斷，且此供電繞組可感應(yīng)到轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的空載電勢(shì)。定子三相繞組中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在氣隙中成為恒定的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子同速旋轉(zhuǎn)。其中只與定子繞組交鏈的部分成為定子繞組的漏磁鏈Q(jìng)UOTE；經(jīng)空氣隙進(jìn)入轉(zhuǎn)子并與轉(zhuǎn)子繞組交鏈的的部分稱為電樞反映磁鏈。電樞反應(yīng)磁鏈通常情況下可分解成縱軸和水平軸電樞反映磁鏈，分別由QUOTE和QUOTE兩個(gè)分量表示REF_Ref5472\w\h[7]。同步發(fā)電機(jī)靜態(tài)工作的磁鏈分解如如4所示。（a）(b)圖4同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的磁鏈分解圖（a)縱軸方向(b)橫軸方向同步發(fā)電機(jī)的端口往往會(huì)發(fā)生三相短路，出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)電機(jī)的外阻抗會(huì)減少，進(jìn)而導(dǎo)致通過(guò)定子繞組的電流量升高，定子繞組電樞反應(yīng)通量也會(huì)增大，內(nèi)部的電磁平衡將不復(fù)存在，失去原來(lái)的平衡狀態(tài)。然而，當(dāng)突變發(fā)生時(shí)，新的磁鏈將出現(xiàn)在任何電機(jī)繞組中。根據(jù)磁通守恒定律，在維持自身磁鏈穩(wěn)定的情況下，產(chǎn)生一個(gè)新的磁鏈及對(duì)應(yīng)的電流分量REF_Ref5567\w\h[8]。在電樞響應(yīng)磁鏈增大引起定子電流的增大的情況下，勵(lì)磁繞組的磁鏈反而減小，基頻電流量隨之升高，就讓原磁鏈出現(xiàn)一個(gè)直流增量QUOTE，可直接引起運(yùn)行中的電磁鏈的容量增加，然后無(wú)負(fù)載電動(dòng)勢(shì)繼續(xù)增大，基頻電流增量持續(xù)在定子中產(chǎn)生。相應(yīng)地，可以向定子供電繞組添加新的基頻電流分量QUOTE。QUOTE隨QUOTE的產(chǎn)生而產(chǎn)生，由于缺乏外部電源補(bǔ)充，故它們都是自由電流分量。假設(shè)各繞組電阻為零，那么在短路情況下，全部會(huì)定格在短路瞬間的數(shù)值。實(shí)際情況下，由于電阻的存在，QUOTE將隨QUOTE以定子繞組短接時(shí)，勵(lì)磁繞組的時(shí)間常數(shù)QUOTE按指數(shù)分布衰減至零REF_Ref5701\w\h[9]。圖5顯示了定子和轉(zhuǎn)子繞組中的各種電流分量與它們的關(guān)系。圖5定子與轉(zhuǎn)子電流相互關(guān)系的示意圖4MATLAB軟件介紹4.1MATLAB/SIMULINK軟件介紹科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言有MATLAB，MAPLE，MATHMATICAL,MATHCA等。而在它們當(dāng)中，MATLAB有不少脫穎而出的優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算能力強(qiáng)；有許多常用公式；實(shí)時(shí)運(yùn)算效率高；和Proteus，keil等軟件相比，編程量非常非常少，而且功能更加豐富多樣[17]。MATLAB在自動(dòng)控制的大背景下得以大量使用，利用對(duì)操作模塊的設(shè)計(jì)和操作中表達(dá)式的精確計(jì)算，能夠?qū)Σ倏叵到y(tǒng)的仿真成功[18]。MATLAB依仗其有力科學(xué)運(yùn)算功能和各式各樣的組件庫(kù)，在眾多領(lǐng)域受到了人們的青睞REF_Ref5799\w\h[10]。本設(shè)計(jì)在MATLAB的元件庫(kù)Simulink進(jìn)行仿真分析，主要用的元器件來(lái)源于SIMPOWERSYSTEMS中的電氣元件。4.2模塊應(yīng)用介紹（1）模塊-常數(shù)發(fā)生器找到SimulinkLibraryBrowser的Simulink然后在CommonlyUsedBlocks中選用常數(shù)發(fā)生器（Constant），常數(shù)值默認(rèn)，解釋矢量參數(shù)設(shè)為1-D。采樣時(shí)間為默認(rèn)值。（2）模塊-同步發(fā)電機(jī)單擊SimulinkLibraryBrowser，進(jìn)入SimPowerSystems，然后選擇Machines中的標(biāo)準(zhǔn)同步電機(jī)元件（SynchronousMachinepustandrad），默認(rèn)額定容量為60kVA，線電壓400v，頻率50Hz。直軸雙向同步電抗能力Xd、軸瞬態(tài)同步電抗能力Xd’、直軸雙向超瞬態(tài)同步電抗Xd”、交軸同步電抗Xq、交軸超瞬態(tài)電抗Xq”、負(fù)序電抗的標(biāo)幺值分別為2.24、0.17、0.12、1.02、0.13、0.08。各種時(shí)間常數(shù)分別為0.012、0.003、0.003，定子繞組阻抗為0.037875。（3）模塊-電壓、電流測(cè)量進(jìn)入SimulinkLibraryBrowser中單擊SimPowerSystems，在Machines中選擇一個(gè)電壓電流測(cè)量元件（Three-PhaseV-IMeasuremen）。（4）模塊-故障發(fā)生器SimulinkLibraryBrowser中選擇SimPowerSystems，其中有一個(gè)三相電源故障信號(hào)發(fā)生器（Three-PhaseFault），原始轉(zhuǎn)換狀態(tài)為0，默認(rèn)為三相電源短路故障，轉(zhuǎn)換停止時(shí)間分別為1/60、5/60，短路瞬態(tài)電阻0.001，接地瞬態(tài)電阻0.01，緩沖電阻10kΩ。（5）模塊-三相并聯(lián)RLC負(fù)載單擊SimulinkLibraryBrowser選擇SimPowerSystems，該SimPowerSystems內(nèi)有一個(gè)Elements，可以在其中找到三相并聯(lián)RLC負(fù)載元件（3—PhaseParallelRLCLoad）。連接電路接地的工作方式為星型接地，相應(yīng)的工作相電壓1000V,默認(rèn)接地工作頻率60Hz，有功功率容量1000W，感性無(wú)功功率100var，容性無(wú)功功率100var。（6）模塊-選擇器元件單擊SimulinkLibraryBrowser選擇DSPSystemsToolBox，該DSPSystemsToolBox內(nèi)有一個(gè)Indexing然后再選擇Selector，觀察C相電流。然后在Index中依次輸入1、2、3分別觀察A、B、C三相電壓或電流。（7）模塊-信號(hào)采集對(duì)定轉(zhuǎn)子電流，勵(lì)磁電流分別采集，然后進(jìn)行測(cè)量。（8）模塊-三相變壓器單擊SimulinkLibraryBrowser選擇SimPowerSystems，在它之中找到Elements，并在其中選擇三相變壓器元件（3—PhaseTransformer）。連接方式為星型接地，額定容量210MVA,頻率50Hz，一次側(cè)電壓，電阻，感抗標(biāo)幺值分別為13.8e3、0.0027、0.08,二次側(cè)為230e30.00270.08。5關(guān)于同步發(fā)電機(jī)三相短路暫態(tài)過(guò)程的仿真分析5.1關(guān)于同步發(fā)電機(jī)三相短路的電路模型5.1.1系統(tǒng)圖及仿真電路圖本設(shè)計(jì)基于同步發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行三相短路的仿真，得到了機(jī)端電壓、電流的波形變化，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了分析REF_Ref5920\w\h[11]。圖7為系統(tǒng)圖。圖7同步發(fā)電機(jī)機(jī)端短路的示意圖圖8顯示了系統(tǒng)模擬電路路圖8模擬電路圖5.1.2模塊參數(shù)設(shè)置（1）參數(shù)設(shè)置-常數(shù)發(fā)生器模塊常數(shù)發(fā)生器（Constant）參考數(shù)值設(shè)置如下見圖9（a）(b)所示REF_Ref6057\w\h[12]。（a）(b)圖9常數(shù)發(fā)生器參數(shù)設(shè)置（a）(b)(2)參數(shù)設(shè)置-同步發(fā)電機(jī)模塊簡(jiǎn)化的同步電機(jī)控制元件（SimplifiedSynchronousMachineSIUnits）參考數(shù)值和設(shè)置過(guò)程如下見圖10所示：接線方式是三相星型[22]。圖10同步發(fā)電機(jī)的參考數(shù)值設(shè)置（3）參數(shù)設(shè)置-電壓、電流測(cè)量模塊電壓電流測(cè)量元件（Three-PhaseV-IMeasuremen）參考數(shù)值設(shè)置如圖11所示：其電壓測(cè)量的為三相對(duì)地電壓，電流測(cè)量的為三相電流。圖11電壓—電流測(cè)量元件參數(shù)設(shè)置（4）參數(shù)設(shè)置-故障發(fā)生器模塊三相緩沖故障信號(hào)發(fā)生器（Three-PhaseFault）參考數(shù)值設(shè)置在圖12：其故障類型為三相接地短路故障，轉(zhuǎn)換狀態(tài)原始參數(shù)為0，轉(zhuǎn)換時(shí)間為設(shè)置為0.02，即0.02秒出故障，緩沖接地電阻和三項(xiàng)緩沖接地電容都應(yīng)采取無(wú)窮大。圖12故障發(fā)生器參考數(shù)值設(shè)置(5)參數(shù)設(shè)置-三相并聯(lián)RLC負(fù)載模塊三相并聯(lián)RLC負(fù)載元件（3—PhaseParallelRLCLoad）參考數(shù)值設(shè)置如圖13所示：接線方式為星型接地。圖13三相并聯(lián)RLC參數(shù)設(shè)置(6)參數(shù)設(shè)置-選擇器元件模塊在Selector中選擇C相電流，對(duì)其進(jìn)行觀察,參考數(shù)值設(shè)置如圖14所示：然后在Index中依次輸入1、2、3分別觀察A、B、C的三相電壓或電流。圖14選擇器參數(shù)設(shè)置(7)信號(hào)采集模塊參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置如下圖15，分別采集定轉(zhuǎn)子電流，勵(lì)磁電流進(jìn)行測(cè)量。（a)(b)圖15信號(hào)采集模塊設(shè)置(8)三相變壓器參數(shù)設(shè)置三相變壓器參數(shù)設(shè)置如圖16。 圖16三相變壓器的參考數(shù)值設(shè)置(9)關(guān)于仿真的參考數(shù)值設(shè)置在電路圖選擇欄點(diǎn)擊仿真同步按鈕，就會(huì)出現(xiàn)參數(shù)選擇處理框，在此把同步時(shí)間設(shè)定為0.0-1.0s，如下見圖17所示：仿真同步開始時(shí)間為0.0s，結(jié)束時(shí)間為1.0s,變換同步長(zhǎng)度模式解法器選擇ode15s（stiff/NDF）。圖17仿真參數(shù)設(shè)置5.2三相短路電流發(fā)生在同步發(fā)電機(jī)機(jī)端時(shí)波形的仿真分析5.2.1A相電流波形仿真分析發(fā)電機(jī)的終端電源A相三相電流短波形如儀表圖18所示，故障信號(hào)發(fā)生器在0.02秒時(shí)發(fā)生三相電流短路。圖18發(fā)電機(jī)端A相電流的波形圖5.2.2仿真分析-B相電流波形發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端B相電流短波形如儀表圖19所示，同發(fā)電機(jī)端A相相同，在0.02秒時(shí)發(fā)生電流短路。圖19發(fā)電機(jī)端B相電流的波形圖5.2.3仿真分析-C相電流波形發(fā)電機(jī)端C相三相電流波形如儀表圖20所示，同發(fā)電機(jī)端A、B相相同，都是在0.02秒時(shí)發(fā)生電流短路。圖20發(fā)電機(jī)端C相電流的波形圖5.2.4三相電流理論分析與仿真結(jié)果的對(duì)比圖21顯示了A相、B相、C相電流波形。在下文中出現(xiàn)的三相的波形圖中，實(shí)線代表A相，紫曲線代表B相，藍(lán)色曲線代表C相。圖21三相電流模擬波形圖如前文所述，在0.02秒鐘時(shí)三相電流短路，三相A相電流波形先向上隆起，然后慢慢降低；B相電流波形先降低，然后慢慢升高；C相電流波形先降低，然后逐漸升高；三相幅值有效值基本沒(méi)有差別，相位差還是120°。5.3同步發(fā)電機(jī)端三相短路電壓的波形仿真分析仿真分析-A相電壓波形短路時(shí)A相交流電壓的波形如圖22，0.02秒鐘時(shí)三相短路故障，電壓為零。圖22A相電壓的波形圖仿真分析-B相電壓波形 短路時(shí)B相交流電壓的波形如圖23所示，0.02秒鐘時(shí)發(fā)生三相短路故障，電壓為零。圖23B相電壓的波形圖仿真分析-C相電壓波形短路時(shí)c相的電壓波形如圖24所示，0.02秒發(fā)生三相短路故障，電壓為零。圖24C相電壓的波形圖三相電壓理論結(jié)算與仿真結(jié)果的對(duì)比圖25是三相電壓波形圖,0.02秒發(fā)生三相短路故障，三相電壓均為零,相位相差120°。圖25A、B、C三相電壓波形圖5.4同步發(fā)電機(jī)定子電流的的變化5.4.1同步發(fā)電機(jī)定子繞組id電流的變化當(dāng)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)三相短路和其他廣泛干擾時(shí)，發(fā)生很大變化的是電磁參數(shù)，它會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。但是發(fā)電機(jī)主控運(yùn)動(dòng)有著特別大的慣性，發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率不易改變，發(fā)電機(jī)的電磁功率會(huì)反反復(fù)復(fù)的變化，導(dǎo)致定子電流的振蕩[23]。同步發(fā)電機(jī)定子電流iq的波形變化如圖26所示。圖26發(fā)電機(jī)定子電流id的波形變化圖5.4.2關(guān)于同步發(fā)電機(jī)定子繞組iq的電流的變化同步發(fā)電機(jī)定子電流iq波形變化圖如圖27所示。圖27發(fā)電機(jī)定子電流id的波形變化圖5.4.3關(guān)于同步發(fā)電機(jī)定子繞組a相電流的變化圖28發(fā)電機(jī)定子電流ia的波形變化圖5.4.4關(guān)于同步發(fā)電機(jī)定子繞組b相電流的變化圖29發(fā)電機(jī)定子電流ib波形變化圖5.4.5關(guān)于同步發(fā)電機(jī)定子繞組c相電流的變化圖30發(fā)電機(jī)定子的電流ic波形變化圖5.4.6關(guān)于同步發(fā)電機(jī)定子繞組三相電流的變化圖31發(fā)電機(jī)定子繞組的電流波形變化圖5.4.7關(guān)于同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流if的變化圖32發(fā)電機(jī)勵(lì)磁if電流波形變化圖6同步發(fā)電機(jī)非對(duì)稱短路的暫態(tài)仿真與分析6.1單相B相接地短路本文對(duì)同步發(fā)電機(jī)三相短路的研究在四種短路中是最全面的，以下是對(duì)其他三種常見短路故障的仿真分析。第一種是單相接地短路，用B相接地短路來(lái)分析[32]。6.1.1仿真分析-三相電流波形當(dāng)只有B相獨(dú)自接地時(shí)，A相和C相為非故障相。因此，B相的電流在穩(wěn)定狀態(tài)下為正弦規(guī)律，振幅為1400A。0.05s發(fā)生故障時(shí)，B相電流先升后降，幅值一度漲至1800A。在0.4s處理完故障后，B相電流繼續(xù)進(jìn)行穩(wěn)定正弦工作。然而，A、C非故障相的電流總是呈定幅穩(wěn)定正弦規(guī)律。圖33顯示了三相電流波形的模擬圖。圖33B相單相接地短路時(shí)的電流波形圖6.1.2仿真分析-三相電壓波形 正常運(yùn)行情況下，三相電流對(duì)稱且模擬正弦函數(shù)進(jìn)行波動(dòng)，當(dāng)B相獨(dú)自接地時(shí)，A相和C相是無(wú)故障的。因此，B相的電流在穩(wěn)定狀態(tài)下為正弦規(guī)律。0.05s發(fā)生故障時(shí)，B相電壓為零，在0.4s處理完故障后，B相電流繼續(xù)進(jìn)行穩(wěn)定正弦工作。然而，A、C非故障相的電流總是呈定幅穩(wěn)定正弦規(guī)律。圖34中顯示了三相電流波形的模擬圖。圖34B相單相接地短路時(shí)的電壓波形圖6.2B、C相相間短路6.2.1仿真分析-三相電流波形正常運(yùn)行情況下，三相電流對(duì)稱且模擬正弦函數(shù)進(jìn)行波動(dòng)，振幅為1400A，當(dāng)BC兩相短路時(shí)，A相為非故障相。因此，A相的電流在穩(wěn)定狀態(tài)下為正弦規(guī)律，振幅為1400A。發(fā)生故障時(shí)，B、C相電流都是先升后降，B相幅值一度漲至-2600A，C相幅值一度漲至-1900A，在處理完故障后，繼續(xù)進(jìn)行穩(wěn)定正弦工作。圖35中顯示了三相電流波形的模擬圖。圖35B、C相短路時(shí)的電流波形圖6.2.2仿真分析-三相電壓波形正常運(yùn)行情況下，三相電流對(duì)稱且模擬正弦函數(shù)進(jìn)行波動(dòng)，當(dāng)B、C相短路時(shí)，A相是無(wú)故障相。因此，A相的電流在穩(wěn)定狀態(tài)下為正弦規(guī)律。發(fā)生故障時(shí)，B、C相電壓相等，縮減為原來(lái)的二分之一；在處理完故障后，