同步发电机三相短路暂态过程仿真分析【说明书论文开题报告外文翻译】
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同步
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目 录摘要 .IVAbstract .V第一章 绪论 .11.1 电力系统稳定的重性 .11.2 短路故障对电力系统的影响 .11.3 课题研究的主要内容 .21.4 论 文章节安排 .2第二章 同步 发电机的理 论分析 .42.1 同步发电机的基本结构 .42.1.1 理想同步发电机结构 .42.1.2 主 要部件 .52.1.3 主要 种类 .52.2 同步发电机 的基本工作原理 .6第三章 同步发电机三相短路暂态过程理论分析 .73.1 同步发电机突然 三相短路 暂态过程的特点 .73.2 定转子电流的计算 .73.3 同步发电机突然三相短路暂态过程分析 . 93.4 同步发电机突然短路电压 电流理论计算 .12第四章 系统电路 图设计 .144.1 MATLAB/SIMULINK 软件介绍 .144.1.1 MATLAB 语言的发展 .144.1.2 MATLAB 语言的特点 .144.2 Simulink 环境的进入和退出 .144.3 模块 介绍 .15I4.3.1 常数发生器模块 .154.3.2 同步 发电机模块 .164.3.3 电压 电流测量模块 .174.3.4 故障发生器模块 .174.3.5 三相 并联 RLC 负载模块 .184.3.6 选择器元件模块 .194.3.7 仿 真参数设置 .19第五章 同 步发电机突然三 相短路暂态过程仿 真分析 .205.1 同步发电机突然三相 短路电路模型 .205.2 三相电流 波形仿真分析 .205.2.1 A 相电流波形仿真分析 .205.2.2 B 相电流波 形仿真分析 .215.2.3 C 相电流波形仿真分析 .225.2.4 三相电流仿真结果与理论计算的对比 .225.3 三相电压波形仿 真分析 .235.3.1 A 相电压波形仿真分析 .235.3.2 B 相电压 波形仿真分析 .235.3.3 C 相电压波形仿真分析 .245.3.4 三相电压仿真结果 与理论结算的对比 .255.4 同步发电机电磁功率和转速的变化 .255.4.1 同步发电机电磁功率的变化 .255.4.2 同步发电机转速的变化 .26第六章 同步 发电机不对称短路暂态过程仿真分析 .276.1 B 相单相接地短路 .276.1.1 三相电流波形仿真分析 .276.1.2 三相电流波形仿真分析 .27II6.2 BC 两相相间短路 .286.2.1 三相电流波形仿真分析 .286.2.2 三相电流波形仿真分析 .296.3 BC 两相短路接地 .306.3.1 三相电流波形仿真分析 .306.3.2 三相电流波 形仿真分析 .30第七 章 总结与 展望 .327.1 研究工作的总结 .327.2 有待解决 的问题及今后工作展望 .32参考文 献 .33致 谢 .34附录 .35III同步发电机三相短路暂态过程仿真分析摘要随 着 人 们 物 质 生 活 水 平 的 提 高 ， 人 们 对 电 能 的 质 量 要 求 也 更 加 严 格 。 短 路 是 常见 的 电 力 系 统 故 障 ， 系 统 发 生 短 路 时 会 使 得 电 气 设 备 损 坏 缩 短 其 使 用 寿 命 ， 甚 至 造成 系 统 崩 溃 。本 篇 论 文 首 先 从 电 力 系 统 稳 定 的 重 要 性 、 短 路 对 电 力 系 统 的 危 害 去 介 绍 了 本 设 计的 研 究 背 景 以 及 课 题 研 究 的 意 义 。 通 过 对 同 步 发 电 机 的 结 构 和 基 本 工 作 原 理 的 介 绍 为设 计 提 供 必 要 的 理 论 基 础 。 进 而 对 同 步 发 电 机 突 然 三 相 短 路 暂 态 过 程 进 行 理 论 分 析 以及 计 算 得 出 电 压 电 流 在 稳 态 时 、 三 相 短 路 时 、 故 障 切 除 后 的 变 化 规 律 。 软 件 仿 真 部分 是 利 用 MATLAB/SIMULINK 对 系 统 电 气 元 件 按 照 设 计 要 求 进 行 连 接 并 按 照 预 先 的 规 定对 元 件 进 行 参 数 设 置 。 最 后 将 仿 真 结 果 和 理 论 分 析 结 果 的 电 压 电 流 波 形 图 进 行 比 较 ，验 证 出 仿 真 结 果 与 理 论 分 析 一 致 。 本 文 还 对 同 步 发 电 机 机 端 发 生 单 相 接 地 短 路 、 两相 短 路 、 两 相 短 路 接 地 三 种 短 路 情 况 进 行 了 拓 展 分 析 ， 以 便 对 同 步 发 电 机 发 生 各 种短 路 情 况 时 的 分 析 。关 键 词 ： 同 步 发 电 机 ； MATLAB/SIMULINK； 三 相 短 路 ； 暂 态 ； 波 形 分 析 IVSimulation and analysis of three phase short circuit transient process of synchronous generatorAbstractWith the improvement of peoples living standard, the quality of electric energy is also more strict . Short circuit is a common power system fault, the system will make the electrical equipment damage and shorten its service life, and even cause the system to crash.This paper first from the importance of the stability of the power system, the harm to the power system to introduce the design of the research background and the significance of the topic. Through the introduction of the structure and basic working principle of the synchronous generator to provide the necessary theoretical basis for the design. Then the theoretical analysis and calculation of the sudden three-phase short circuit transient process of the synchronous generator are carried out and the variation law of the voltage and current in the steady state is obtained. Software simulation part is the use of powerful MATLAB/SIMULINK on the system electrical components in accordance with the design requirements of the connection and in accordance with the provisions of the provisions of the pre parameter settings. Finally, the simulation results and theoretical analysis results are compared, and the simulation results are consistent with the theoretical analysis. This paper also carries on the expansion analysis to the synchronous generator in the case of short circuit of single phase to ground fault, two-phase short circuit and three phase short circuit, in order to analyze the occurrence of various short circuit of synchronous generator.Keywords: Synchronous generator; MATLAB/SIMULINK ; Three phase short circuit; Transient ;Waveform analysis0第一章 绪论1.1 电力系统稳定的重要性用户对电力系统最基本的要求就是其能够在保证他们的正常生活或者生产用电时的稳定性。系统在稳态运行是很容易会受到不同程度的干扰，当遇到干扰时，如果电力系统能够在较短时间即规定的时间范围内恢复到原来的稳态运行，或者在大干扰后能够在规定时间范围内过渡到新的稳态运行状态，这样的电力系统就是稳定的，能够满足人们的需求。电力系统必须同时满足发电机频率、电压稳定性以及运行速度稳定性。系统如果失去稳定性，则会造成大面积停电，会减少大型企业的产品生产，甚至会造成人身安全的威胁。系统中的同步发电机能够保持同步运行是至关重要的。通常情况下一个大型的电力系统不会只有一台同步发电机，因此发电机并联运行时的电角度相同即表示其处于同步运行状态。 电力系统根据受到的扰动程度的不同，可以将稳定性分为暂态和静态稳定性。系统在正常运行时受到一个小干扰后能否恢复到原来的稳态运行状态的能力称为静态稳定性。通常用来研究系统自身持续运行的能力。系统受到一个大干扰后能否恢复到原来的稳态运行或者不失步的过渡到一个新的稳定运行的能力称为暂态稳定性。大干扰一般指短路、切除输电线路或发电机组、投入或切除大容量负荷等。在一些常见的故障中，短路故障是对电力系统造成影响最大的，因此常被用来作为系统暂态稳定的检验工具。本次设计就是通过三相短路故障来对系统的暂态稳定过程进行检验。技术人员需要掌握稳定情况，寻求提高稳定性的措施并在系统稳定性出现问题时能及时施工尽可能的缩短电力系统失稳的时间，从而减少各方面的损失。1.2 短路故障对电力系统的影响电力系统现在大部分处于室外，输电、配电过程当中都会受到各种因素的影响，进而发生故障。断线、短路以及其它更加复杂的故障都会以不同程度的概率出现。短路故障是以上我们所说的故障中对电力系统危害最大且又是出现概率最大的故障。相与地或者相与相之间发生的一切通路的状况都称之为短路。短路故障的发生会造成不同程度的危害，可能只是短时间小区域出现停电状况，也有可能对电力系统的稳定运行造成影响，这也是最不愿意看到的情况。电力系统发生短路时，常见的影响有以下几点：1（1） 系统出现短路故障时，回路当中的阻抗减小，电流会冲击到很大。距离发电机的电气距离越近处发生短路则短路电流就会越大。当大的短路电流流过电气设备时就会使得电气设备发热，如果能够立即切除故障可能不会对用电设备造成太大影响，但是当短路故障持续时间较长时，电气设备长期处于发热状态，且发热增加，这样就会对减少用电设备的寿命甚至使得用电设备损坏。若短路发生在发电机端，则定子绕组中流过的短路电流的冲击电流可能会达到发电机额定电流的十到十五倍。（2） 当系统发生短路时，电压会大幅度下降，电压的下降会对系统本身的运行情况以及负荷造成影响。电力系统电压的下降对电动机的影响往往很大，等电压下降时电动机转速下降甚至会出现停转的现象或者造成产品报废等后果。（3） 短路最严重的后果是在离电源不远处发生短路时，并列运行的同步发电机可能会失去同步运行，系统运行的稳定性会遭到破坏，造成大区域的停电。1.3 课题研究的主要内容1）查阅资料，通过对电力系统暂态部分的学习掌握本设计中所涉及到的同步发电机结构以及运行过程、三相短路时电压电流变化规律及原因等理论知识。2）介绍本设计系统仿真电路图中所用到的电气元件，涉及到各元件的选择以及参数的设置。3）将设置好参数的电器元器件按照电路要求依次连接起来进行调试，最终通过对示波器中反映出来的电压电流波形的变化进行比较分析。4）结合以上设计思想，提出同步发电机三相短路暂态仿真分析设计的实现方案。本 课 题 选 择 的 故 障 类 型 是 三 相 短 路 ， 对 三 相 短 路 的 研 究 有 十 分 重 要 的 意 义 ， 可 为其 他 类 型 故 障 的 分 析 打 下 基 础 。 通 过 利 用 MATLAB/SIMULINK 软 件 进 行 同 步 发 电 机 突然 三 相 短 路 暂 态 过 程 的 仿 真 ， 并 对 仿 真 结 果 中 电 压 电 流 的 波 形 在 故 障 前 、 故 障 时 、故 障 后 的 变 化 进 行 分 析 。 从 而 给 建 立 合 适 的 保 护 装 置 减 轻 由 故 障 造 成 的 危 险 提 供 必要 的 分 析 数 据 。1.4 论文章节安排第 一 章 ： 绪 论 ， 介 绍 电 力 系 统 稳 定 的 重 要 性 、 短 路 对 电 力 系 统 的 危 害 以 及 课 题设 计 的 主 要 内 容 。第 二 章 ： 对 同 步 发 电 机 的 理 论 进 行 分 析 ， 首 先 介 绍 同 步 发 电 机 的 基 本 结 构 以 及2运 行 过 程 。第 三 章 ： 对 同 步 发 电 机 端 突 然 发 生 三 相 短 路 进 行 暂 态 理 论 分 析 ， 介 绍 暂 态 过 程的 物 理 分 析 和 特 点 。第 四 章 ： 系 统 电 路 图 设 计 ， 介 绍 电 路 图 中 各 模 块 的 电 气 元 器 件 参 数 设 置 以 及 各模 块 的 作 用 。第 五 章 ： 系 统 调 试 ， 观 察 示 波 器 中 电 压 电 流 波 形 在 故 障 前 、 故 障 时 、 故 障 后 的变 化 情 况 并 做 原 因 分 析 。第 六 章 ： 拓 展 分 析 ， 在 三 相 短 路 故 障 的 基 础 上 对 单 相 接 地 、 两 相 间 和 两 相 短 路接 地 等 故 障 进 行 分 析 。第 七 章 ： 总结与展望，总结本设计各章节所完成的任务并对设计所存在局限性以及今后有待完善的问题的展望。3第二章 同步发电机的理论分析2.1 同步发电机的主要结构2.1.1 理想同步发电机结构同步发电机的实际结构很复杂，但就
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