就定子绕组而言，电枢反应磁链的增大，将改变它原有磁链的大小，定子绕组为了保持它的合成磁链不变，短路瞬间必须产生一大小与电枢反应磁链的增量相等、方向与之相反的磁链。与这磁链相对应的磁场在空间中静止不动。为了形成这样一个磁场，定子绕组中应有一直流分量。在凸极发电机中，由于定子绕组磁通路径上的磁阻随转子的旋转以两倍同步频率周期变化，因而这些直流电流的大小将以两倍同步频率脉动。为便于分析，一般将每相绕组中的脉动直流分解为恒定直流电流iap和两倍同步频率的交流电流i2ω两个分量。

再就定子绕组和转子绕组的关系而言，励磁绕组随转子旋转将切割定子绕组在空间形成的静止不动的磁场，并感应产生一同步频率的交流电流△ifω。这一电流子转子中产生同步频率的脉振磁场，这个脉振磁场可以分解为两个以同步转速、反方向旋转的旋转磁场，其中与转子旋转方向相反的反转磁场与定子绕组相对静止，它与iap产生的磁场相对应；与转子旋转方向相同的正转磁场相对于定子绕组以两倍同步转速旋转，它与i2ω产生的磁场相对应。定子绕组中出现的脉动直流（iap和i2ω）和转子绕组中出现的基频交流（△ifω），他们也都是没有外部电源供给的自由电流分量，由于发电机各绕组都有电阻，因此，短路过程中，△ifω将随（iap+i2ω）以励磁绕组短接时定子绕组的时间常数Ta按指数规律衰减到零。

对于有阻尼绕组的同步发电机，在转子的纵轴方向上有励磁绕组和阻尼绕组，在横轴方向上也有阻尼绕组。所以其突然短路的暂态过程同无阻尼绕组同步发电机基本相似。定子和转子绕组中的各种电流分量及它们之间的相互依存关系如下表：

表2-1 定子绕组和转子绕组中电流分量的依存关系

定子回路 稳态短路电流I∞ 基频交流电流初始与稳态值之差I”－I∞ 直流电流Ia与倍频电流i2ω

励磁回路 励磁电流if|0| 自由直流电流ifα 基频交流电流ifω

D阻尼回路 自由直流电流iDα 基频交流电流iDω

Q阻尼回路 自由直流电流iQα≈0 基频交流电流iQω

需要说明的是，在以上分析中，定子和转子绕组中的暂态过程中都出现了新的电流增量，但实际上短路前后瞬间定子和转子的电流并没有发生变化（磁链守恒），也就是说，各绕组新增的电流分量之后在短路瞬间等于零。并且，各绕组上只有一个总电流，上述各种分量只是为了分析和计算的方便。[3]

3 同步电机机端短路的模型建立与仿真

3.1 Simulink中同步发电机的介绍

SimPowerSystems有3类同步电机模型可供选择，分别是简化同步电机模型，基本同步电机模型，标准同步电机模型。

3.1.1 简化同步发电机模型特点

1>电气部分忽略了电枢反应电感，励磁绕组和阻尼绕组漏感。

2>仅由理想电压源串联RL线路组成的电路模拟RL内阻抗。

3>只计及转子动态的二阶模型，忽略了暂态凸极效应。

4>模型简单，适宜在精度要求不高时选择。

3.1.2 基本同步电机模型特点来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

1>忽略了定子绕组暂态，但考虑了励磁绕组，阻尼绕组的动态特性。