MATLAB同步发电机空载三相短路电磁暂态仿真系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB构建同步发电机数学模型，仿真空载工况下三相短路故障的电磁暂态过程，动态分析定子绕组电流、电压及励磁电流响应特性，支持参数化建模与多场景仿真。

详 情 说 明

同步发电机空载三相短路工况电磁暂态仿真系统

项目介绍

本项目是一个基于同步发电机数学模型的专业电磁暂态仿真工具，专门用于模拟和分析同步发电机在空载运行状态下突遭三相短路故障时的电磁暂态过程。系统采用Park方程建立发电机精确模型，通过数值积分算法求解微分方程，完整再现故障发生前后定子绕组各相电流、电压的动态变化特性以及励磁电流的响应过程。该系统支持参数化配置，适用于不同容量和参数的同步发电机仿真分析，为电力系统故障分析和保护设计提供重要的仿真数据支撑。

功能特性

• 精确的数学模型：采用同步发电机Park方程，准确描述d-q坐标系下的电磁关系
• 完整的暂态过程仿真：模拟从空载正常运行到三相短路故障发生、发展及稳定的全过程
• 多变量同步跟踪：同时仿真定子三相电流、三相电压和励磁电流的动态响应
• 参数化建模支持：支持自定义发电机参数、励磁系统参数和故障参数
• 专业的数值算法：采用龙格-库塔法等数值积分方法，确保仿真精度和稳定性
• 全面的结果输出：提供时域波形可视化、特征参数提取和暂态过程分析报告

使用方法

参数配置

1. 发电机参数设置：在配置文件中输入额定容量、额定电压、直轴/交轴同步电抗、暂态电抗、惯性时间常数等
2. 励磁系统参数设置：配置励磁绕组电阻、电感、励磁电压初始值
3. 故障参数设置：定义短路发生时刻、短路阻抗、故障持续时间
4. 仿真设置：设定采样频率、仿真时长、数值积分步长等仿真参数

运行仿真

执行主程序文件启动仿真计算，系统将自动完成数学模型求解和暂态过程分析。

结果查看

仿真完成后，系统自动生成：

• 三相定子电流和电压时域波形图
• 励磁电流变化曲线
• 特征数据表格（峰值电流、衰减时间常数、稳态值等）
• 暂态过程分析报告

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11，Linux发行版，macOS
• 软件环境：MATLAB R2018b或更高版本
• 硬件配置：至少4GB内存，推荐8GB以上；支持双精度浮点运算的处理器

文件说明

主程序文件整合了仿真系统的核心功能，包括同步发电机数学模型的建立、Park方程组的构建与求解、三相短路故障的模拟实现、基于龙格-库塔法的暂态过程数值计算、各电气量时域波形的生成与可视化以及特征参数的自动提取与分析报告生成。该文件通过协调各功能模块的工作流程，实现了从参数输入到结果输出的完整仿真闭环。