对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。

构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。

同步发电机运行时突然短路，可以利用Simulink中的电力系统模块（SimPowerSystems）对短路电流波形，电压波形及故障点的各分量图相序进行仿真分析。

1.2 研究的意义及背景

   由于同步发电机在电力系统中起着关键性的作用，是整个系统的能量源头，决定了电能的质量与电网的稳定性可靠性，所以分析同步发电机各种故障的暂态过程不仅可以为电机的合理设计提供参考，更能够为电网的保护和安全设计提供重要的依据。

   因此，国内外对于发电机的各种故障也均有相应研究。包括定子绕组的各类故障，转子绕组的各类故障，不对称运行所造成的影响，极端突然短路所引起故障，发电机失磁所引起的失步等。

   国内外一些期刊及著作大多从理论的角度，通过对公式的推导得出了相应的电磁变化，对于初学者来说，比较晦涩并且难以理解。但是我们利用现代计算机强大的数值计算能力，通过同步发电机的数学状态方程，建立其数字仿真模型，利用相应的数值计算方法进行仿真计算，不仅计算方法简单，计算精度高，而且能够清晰直观的展示故障动态过程。

1.3 研究的任务与主要内容

（1） 分析同步发电机端三相短路的物理过程

（2） 同步发电机不同负载下机端短路的模型建立与仿真

（3） 同步发电机失磁异步运行的模型建立与仿真

2 同步发电机机端三相短路的物理过程分析

2.1 同步电机机端短路的危害

同步电机的突然短路是电力系统的最严重的故障。虽然短路过程所经历的时间极短(通常约为0．1～ 0．3 s)，但对电枢短路电流和转子电流的分析计算却非常重要。三相突然短路电流远大于稳定短路电流的宏观能量物理解释：三相电流短路后，从暂态过渡到稳态，从大规模的能量交换到小规模能量交换，电枢反应重组适宜当前需要的能量场规模，在暂态过程中要释放能量，将其消耗在电阻上。论文网

短路电流中包含了许多自由分量使短路电流大大增加。由于定子非周期分量的存在，使包络线对横轴不对称，因而最大瞬时值进一步加大。当短路电流发生在转子d轴与定子绕组某一项轴线重合时，该相出现最大冲击电流，其值可达20倍额定值以上，对机电设备的机械强度危害性是很大的。突然短路时冲击电流同时将产生很大的电磁力与电磁转矩。

电磁力对电机的影响：定子绕组槽内部分固定可靠性高，但端接部分紧固条件比槽内差，在突然短路的强大电磁力的冲击下，端接部分很容易受损伤；电磁转矩对电机的影响：突然短路时气隙磁场变化不大，而定子电流却增加很多，于是将产生巨大的电磁转矩。由于定、转子绕组中都有周期性和非周期性电流，因此，由它们的磁场相互作用而产生的电磁转矩比较复杂，总起来说，该电磁转矩可分为单项转矩和交变转矩两大类。这些转矩都随相关的电流一起衰减，它们对电机危害最严重的情况发生在突然短路的初瞬，在不对称突然短路时，所产生的电磁转矩更大，可达额定转矩的10倍以上。[1]