电力系统实验四报告

湖北民族学院信息工程学院实验报告

班级： 0311405 姓名： 学号： 03114 成绩：

实验时间： 2013 年12月 21日 5~7 节 实验地点：电力系统分析实验室 课程名称： 电力系统分析 实验类型：设计型□ 验证型□ 综合型□ 实验题目： MATLAB同步发电机突然短路的暂态过程仿真 实验仪器： MATLAB7.0 SIMULINK

一、实验目的

利用simulink仿真的方法来分析同步发电机突然三相短路的暂态的过程，分析各个绕组上电流的变化情况。

二、实验原理、原理图及电路图

在分析同步发电机突然三相短路的暂态过程，可以利用叠加定理。当发电机机端的突然三相短路就可以等效为在发电机的端口加上了大小相等方向相反的三相电压。首先在定子绕组上突然加上了对称的相电压，为了维持原来的磁链不变，其会产生 相应的瞬变电流，这些电流最终会按照一定的时间常数来衰减到零。同时定子的这些变化会对转子绕组产生影响，此时转子绕组也会产生一系列的瞬变电流来维持原来的磁链不变。

三、实验步骤及内容

现假设有一台有阻尼绕组的同步发电机，其参数如下所示：

///PN200MW,UN1.8KV,fN50Hz,xd1.0,xq0.6,xd0.3,xd0.21,x0.31,r0.005,xf0.18,xD0.1,xQ0.25,TD2s,T1.4s,T5s//q//q0/d0

若发电机空载，端电压为额定电压，端子突然三相短路，且00。计算其短路各绕组的电流。

1：同步发电机突然三相短路暂态过程的数值计算：

⑴：首先计算个个衰减时间常数：

/////E由于空载时Eq[0]Eq，EV1d00,00故可求得a相定子的电流[0]q0[0]为：

⑵：应用matlab对上述式子编程如下：

N=48;

t1=(0:0.02/N:1.00); fai=0*pi/180;

%空载全电流短路电流表达式

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Ia=(-cos(2*pi*50*t1+fai)-1.43*exp(-2.97*t1).*cos(2*pi*50*t1+fai)-...

2.34*exp(-0.608*t1).*cos(2*pi*50*t1+fai)+...

4*exp(-6.3*t1).*cos(-fai*pi/180)+0.77*exp(-6.3*t1).*cos(2*2*pi*50*t1+fai));

%基频分量

Ia1=-cos(2*pi*50*t1+fai)-1.43*exp(-2.97*t1).*cos(2*pi*50*t1+fai)-...

2.34*exp(-0.608*t1).*cos(2*pi*50*t1+fai);

%倍频分量

Ia2= 0.77*exp(-6.3*t1).*cos(2*2*pi*50*t1+fai); %非周期分量

Iap=4*exp(-6.3*t1).*cos(-fai*pi/180); subplot(4,1,1); plot(t1,Ia); grid on;

axis([0 1 -10 10]); ylabel('Ia(p.u.)');

subplot(4,1,2); plot(t1,Ia1); grid on;

axis([0 1 -10 10]); ylabel('Ia1(p.u.)');

subplot(4,1,3); plot(t1,Ia2); grid on;

axis([0 1 -1 1]); ylabel('Ia2(p.u.)');

subplot(4,1,4); plot(t1,Iap); grid on;

axis([0 1 -10 10]); ylabel('Iap(p.u.)');

xlabel('t/s');

其运行的图像图1所示

2：同步发电机突然三相短路暂态过程simulink的仿真

由1的计算结果来设定各个仿真模块的参数

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⑴：同步发电机选择p.u模型，其参数设置如下：

⑵升压变压器的参数设置如下：

⑶短路模块设置参数如下：

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这里主要设置了关键模块的参数设定，其他的在报告中不列写，最终得到的仿真图如下所示：

四、实验结果记录与分析

注意图像由上而下分别是a相定子电流、以及基频分量、倍频分量和非周期分量的波形

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图2 同步发电机突然三相短路定子电流波形

图3 同步发电机三相短路iq的波形

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图4 同步发电机三相短路id的波形

图5 同步发电机三相短路if的波

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