电网络理论第一章ppt课件

.,电网络理论,授课人：肖岸文,.,电网络分析:网络元件和网络基本性质网络图论基本理论网络的矩阵分析方法网络的状态变量分析方法非线性电路无源网络的分析方法均匀传输线,.,参考书：1、网络分析与综合俎云霄吕玉琴编著机械工业出版社2007.12、电网络理论彭正未编著武汉水利电力大学出版社1999.33、电网络理论周庭阳张红岩编著机械工业出版社2008.64、高等电力网络分析（第二版）张伯明陈寿孙严正著清华大学出版社2007.95、电路（第五版）邱关源著高等教育出版社2006.3,.,第一章网络元件和网络特性,1网络的基本概念,一、网络、电路与系统,无论是电力系统的电力传输或电能转换，还是电子技术、通信技术、计算机技术或控制技术中的信号传输与变换处理等等，都离不开网络。所有这些网络，从本质上讲，都是电路。任何一个系统，其响应与激励之间的关系，都是通过网络建立起来的。,所谓系统，是针对网络、激励和响应这三部分构成的整体而言的。对于任何一个具有某种特定功能的系统，其核心和关键部分就是网络。,.,二、二端网络与单端口网络,任何只有两个端钮与外部联接的网络，称为二端网络。,由KCL得知流入端的电流与流出端的电流相等，故又称为单端口网络。,三、多端网络与多端口网络,若网络具有多个端钮可与外部联接，则称为多端网络。,若网络具有多个端口可与外部联接，则称为多端口网络。其中任何端口的一对端钮上，流入端的电流与流出端的电流在任何时候一定相等。,.,2网络中的二端元件,一、电阻元件（无源元件，耗能元件）,线性电阻：,非线性电阻,流控型电阻：,压控型电阻：,单调型电阻：,集总元件：流入与流出二端元件的两个端钮的电流在任何时刻总保持相等。,.,动态电阻：,静态电阻：,动态电导：,静态电导：,时不变电阻：,时变电阻,非线性电阻参数：,线性时变电阻：,非线性时变电阻：,.,二、电容元件（无源元件，储能元件）,库伏特性：,压控型电容：,荷控型电容：,单调型电容：,伏安特性：,时不变压控电容,线性,非线性,.,线性时变电容：,三、电感元件（无源元件，储能元件）,韦安特性：,流控型电感：,磁控型电感：,单调型电感：,伏安特性：,.,时不变流控电感,线性,非线性,线性时变电感：,实际中使用的电感会受到磁滞特性的影响，其-i或i-具有磁滞特性，某一时刻的工作状态与前期状态有关。,.,3多端元件及受控电源,一、多端元件,如三端元件：,只有4个独立变量,对于n端元件，分别有（n-1）个独立电流变量、（n-1）个独立电压变量，共2(n-1）个独立变量。,以晶体管为例，在低频条件下：,H参数表示该二端口,.,二、受控电源,受控电源又称“非独立”电源，因其电压或电流的大小不是独立的，而受电路中某部分电压或电流控制。,受控电源也是从电子器件抽象而来的理想元件。,.,电压控制电压源（VCVS),电流控制电压源（CCVS),例如：,晶体管的集电极电流受基极电流控制；CCCS场效应管漏极电流受栅极电压控制；VCCS运算放大器的输出电压受输入电压控制；VCVS特别是运算放大器可组成四种受控源的形式。,.,电压控制电流源（VCCS),电流控制电流源（CCCS),三、运算放大器,理想运放：,虚短：,虚断：,外接负反馈：,.,四、负阻抗变换器（NIC),电流反向型(CNIC),电压反向型(VNIC),NIC能将接在一个端口的阻抗变换成另一端口的负阻抗,端口2接入阻抗Z2:,对于CNIC:,对于VNIC:,.,如输出端接电感元件L:,则,从端口1看进去相当于一个的电感,如输出端接电容元件C:,则,从端口1看进去相当于一个的电容,从端口1看进去相当于一个的电阻,.,负电阻的应用之一：,在RLC串联二阶电路零输入响应中，由于电阻的存在，呈现非振荡放电或振荡放电现象。（即使不加电阻，但线圈中含有电阻）,串联NIC，利用NIC产生负电阻，与线圈电阻抵消，使响应为等幅振荡。,.,实际中通常采用运算放大器来实现NIC,根据“虚短”得：,根据“虚断”得：,(CNIC),电流反向型(CNIC),.,五、回转器,或,回转器具有将一端口电流“回转”成另一端口电压，或将一端口电压“回转”成另一端口电流的特性。利用这一特性，可方便地将电容回转成电感。,若在2侧端口接电容:则,即从1侧端口看等效为一个电感,r：回转电阻g：回转电导,.,回转器可以由运算放大器等有源器件构成(1)用两个负阻抗变换器来实现的回转器电路,其端口特性：,根据回转器定义式，可得g1/R,.,.,(2)Riordan电路（里奥登电路）以阻抗Z为“回转”对象的回转器电路,.,六、互感器,若为非线性时不变互感元件,若为线性时不变互感元件,L1、L2为两线圈自感，M为两线圈间的互感,当线圈电流参考方向同时从同名端流入或流出时，M取“+”，反之取“-”,.,两线圈的耦合因数k,若是理想变压器，k=1,有,电压比,若线圈无初始电流，则,初级、次级线圈电流关系,.,只有在L1，从而L2M时,如果有n个彼此具有互感的线圈，在线性时不变条件下，,.,七、理想变压器,理想变压器不仅能变压、变流，还能变换阻抗。若次级输出端接阻抗Z2，,T参数,.,4网络的基本性质,一、线性与非线性,以单端口网络为例，激励u(t)，响应i(t),若u(t)i(t)，当为某一定值时，,有u(t)i(t)-齐次性,且当，时，,或当、皆为定值时，,有-可加性,有-可加性,称端口型线性网络,由线性元件组成的网络称为线性网络,.,二、时变性和时不变性,*含时变元件的网络称时变网络，否则称时不变网络,*建立的方程为常系数方程的网络称时不变网络（也称定常网络），否则称时变网络,*输入、输出间满足延时特性的网络称时不变网络，否则称时变网络。,即当输入为F(t)时，输出为R(t)；当输入为F(t-t0)时，输出为R(t-t0),.,三、有源性