随着大量电力电子装备接入电力系统,系统发生故障后的汽轮发电机暂态扭矩放大现象成为一个普遍性的问题。汽轮发电机发生暂态扭矩放大后,其输出内电势的幅频特征将发生根本性改变,暂态过程中的系统电气量不再是幅值和频率恒定的正弦信号。传统基于幅值和频率恒定的相量模型不再适用于描述暂态电气量特征,导致系统故障分析和控制保护等面临重大挑战。目前,国内外对电力电子化的电力系统故障后暂态过程中同步发电机内电势幅值频率的认识大多是基于数据进行动态等值建模,对同步发电机内电势特性认知尚不够深入。在暂态扭矩放大下,同步机转子轴系模态被激发,在进行系统暂态分析时,需要考虑转子模态对内电势幅值和频率的影响。因此,需要重新建立并认识电力电子化电力系统中的同步发电机数学模型,这是故障分析和控制保护的基础。本文基于同步发电机机电系统和网络元件的原始电压电流约束关系,解析计算了考虑转子轴系动态的同步发电机内电势表达式。所得内电势不同于传统幅值频率恒定的相量模型,幅值频率均为时变。在此基础上,提取了内电势幅值和频率的时变特征和主要影响因素。最后,通过串补系统典型算例验证了解析分析的正确性。本文具体内容如下:（1）介绍了汽轮发电机轴系数学模型和内电势定义。暂态扭矩放大下,不能将同步发电机转子轴系视为刚体,基于此简述了转子轴系分段集中质量弹簧模型以及转子扭振模态。基于对同步发电机物理模型和工作模式的认识,定义了同步发电机内电势。（2）解析计算了考虑转子轴系振荡的同步发电机内电势表达式并提取了幅频时变特征。首先根据同步发电机转子轴系方程和定转子电压-磁链方程计算空载内电势,再计算空载内电势激励下的线路电流和同步发电机转子侧的励磁感应电流,利用三角函数的数学特性进行循环迭代计算,得到同步发电机内电势表达式。最后基于表达式,揭示了内电势幅值和频率的时变特征,并提取了关键影响因素。（3）基于IEEE次同步振荡第一标准模型的串补系统进行算例验证。在单机无穷大串补系统发生单相接地短路故障并引发暂态扭矩放大现象的场景下,解析计算了汽轮发电机内电势表达式。基于PSCAD搭建仿真模型,验证了表达式的正确性。最后,利用希尔伯特变换提取所得内电势的幅值和频率,并绘制内电势矢量轨迹图,总结了与传统内电势相量模型的差异,进一步验证了解析分析所得结论。