电网络分析理论第一章网络理论基础(3)精简版
157页1、1-8 网络图论的基本知识,1 网络(电路)的图(线图Graph),主要复习:节点、支路、路径、回路、树、割集P43-P47),众所周知,电路(网络)的约束分成两类,一为元件约束,一为结构约束。,结构约束是电路的连接结构对电网络中的电压和电流的制约关系(KCL,KVL),它与元件的性质无关。,因此就用抽象的点来代替原来的节点。用线段来代替原来的支路,这样得到的一个由节点和支路组成的图,称为电路的图。,既如此,讨论这部分关系时,就没有必要把元件画出。,下面复习网络图论的一些术语。,图(Graph),图是拓扑(Topology,Topological Graph )图的简称,是节点和支路的一个集合。,: 未赋以方向的图称为无向图。只有部分支路赋以方向的图称为混合图。所有支路都赋以方向的图称为有向图。图中的方向表示原电路中支路电压和电流的关联参考方向,:图并不反映支路之间的耦合关系。,二端元件的图,三端元件的图,双口元件的图,元件的图,网络的图,网络拓扑,i = 0,连接性质,抽象,抽象,无 向 图,有 向 图,(1)图的基本概念(名词和定义),1) 图,G=支路,节点,是节点和支路的一个集
2、合,2)连通图,如果图G中的任何两个节点之间都至少存在一条路径,则G称为连通图(Connected Graph),否则称为非连通图。,3)有向图,未赋以方向的图称为无向图。只有部分支路赋以方向的图称为混合图。所有支路都赋以方向的图称为有向图。,由电路中的多口元件造成的非连通图,可以把不连通的各部分中的任一节点(一部分只能取一个节点)之间假设有一条短路线相连。把这些假设短路线连接的节点合并成一个节点,这样所得的图称为铰链图(Hinged Graph)。,铰链图,允许孤立节点存在,4)子图,如果图G1中的每个节点和每条支路都是G图中的一部分,则称G1为G 的子图(Subgraph)。,G,G1,G2,(5)路径(简称路),从图的某一个节点出发,沿着一些支路连续移动到达另一个节点,这样的一系列支路称为图的一条路径。,一般出发的节点称为始节点,到达的节点称为终节点。,支路和节点只过一次。,(6)回路,1)连通; 2)每个节点关联支路数恰好为2。,回路,不是回路,回路L是连通图G的一个子图。,具有下述性质,(7) 树 (Tree),树T是连通图G的一个子图,具有下述性质:,1)连通; 2)包含G
3、的所有节点; 3)不包含回路。,树是联接连通图全部节点的最少支路集合。,余树或补树:G中对应树T的余子图称为余树或补树(Cotree).,图中虚线支路为树,1,6,3,4,5,2,1,6,3,4,5,2,1,6,3,4,5,2,树不唯一,树支(Tree Branch or Twig) :属于树的支路,连支(Chord or Link) :属于G而不属于T的支路,16个,对于一个选定的树,树支数 bt= n-1,连支数 bl=b-(n-1),单连支回路(基本回路),树支数 4,连支数 3,(8)割集,与广义节点(闭合面)的概念相关联。是被闭合面所切割的支路集合。,是把一个连通图恰好分成两部分的最少支路集合。因此与节点有关的关系对割集也成立。,1) 把Q 中全部支路移去,将图恰好分成两个分离部分;,2)保留Q 中的一条支路,其余支路都移去, G还是连通的。,Q1 2 , 5 , 4 , 6 ,割集Q是连通图G中的一个支路集合,具有下述性质:,Q4 1 , 5 , 2 ,Q3 1 , 5 , 4,Q2 2 , 3 , 6 ,单树支割集(基本割集),Q3 1 , 5 ,3 , 6 ,Q2 3
4、, 5 , 4,Q1 2 , 3 , 6 ,Q4 1 , 5 , 2 ,Q3 1 , 5 ,3 , 6 ,单树支割集,独立割集,单树支割集,独立割集,割集概念的解释(续),三个分离部分,保留4支路,图不连通的。, 1-9图的矩阵表示及其性质,有向图拓扑性质的描述,(1)关联矩阵(Incidence Matrix),(2)回路矩阵(Loop Matrix),(3)割集矩阵(Cutset Matrix),(4)连通图的主要关联矩阵的关系,(1)关联矩阵A,节点支路关联矩阵Aa,有称为全阶点关联矩阵(或增广关联矩阵)。其中行:对应节点;列:对应支路,流出为正,流入为负,无关为零。,Aa中任意去掉一行剩下的行线性无关,去掉行对应的节点就做参考节点(简称参考点)。称为降阶关联矩阵。简称关联矩阵,记为A,(AI=0 对应独立的n-1个独立的KCL方程),A的秩为(N-1),Rank(Aa)=Rank(A)=n-1。,用矩阵形式描述节点和支路的关联性质,aij = 1 有向支路 j 背离 i 节点,aij= -1 有向支路 j 指向 i 节点,aij =0 i节点与 j 支路无关,关联矩阵,Aa=a
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