电网络分析理论第四章网络的代数方程(1)精编版
142页1、第四章 网络的代数方程 (线性时不变电路),线性时不变电路的一般分析方法。,选变量列方程、联立求解。,本章重点,节点分析法(改进的节点法)、回路分析法、割集法、稀疏列表法、混合分析法、端口分析法、撕裂法、约束网络法。,元件约束的矩阵形式,前一章介绍了结构约束(KCL,KVL),要分析求解电路(网络),还需要元件约束,先来解决这个问题),4-14-2 支路VAR的矩阵形式,1.复合支路(不含受控源),由上式解出 ,有,写成矩阵,写成矩阵,此时,U、I 均为bx1列向量。Z、Y均为b x b对称矩阵。若无耦合电感则为对角阵,分别称为支路阻抗和支路导纳阵。,2.复合支路(含受控源)P149,受另一支路的电压或电流控制,均可化转化成受同一支路的元件电压或电流控制。,受另一支路的电压或电流控制,均可化转化成受同一支路的元件电压或电流控制。,写出该支路的电压和电流关系:,把上式写成矩阵形式,有,设受控源的各控制量均为各支路的元件电压或电流(均可化为这种形式)则,元件上的电压和电流关系为,无互感对角,有互感对称,元件上的电压和电流关系为,代入上式得,由上式得,称为流控型支路方程 为支路阻抗矩阵,称为
2、压控型支路方程 为支路导纳矩阵,由 得,由 得,支路方向与标准支路相同者为+号,相反为-号,没有为0。,无受控源 无受控源,非线性电阻电路,复合支路的形式与线性电路复合支路的结构相同 。,第k条支路,3.非线性电阻电路支路方程的矩阵形式 (p152请自己看),除独立电压源外,所有元件都是压控,则压控型支路方程为,除独立电流源外,所有元件都是流控,则流控型支路方程为,一般形式为,4-34-7电路代数方程的矩阵形式,1稀疏列表法邱P353-15-7,个变量方程,支路方程,把上述方程组合起来,得,b个方程,b个方程,这种方法,每个元件为一条支路,对元件和支路无限制(列方程非常简单!)它的适应性很强,而且方程易于建立,如同填写表格一样,所以叫做列表法。,列表法的缺点是方程多,规模大,但其矩阵中零元素所占比例很大,稀疏矩阵技术的发展已使这一缺点变得微不足道了。,例如对支路方程,对电阻或电感支路,对VCVS支路,对电导或电容支路,对VCCS支路,当电路中电感间有耦合时,设为k,j支路,可见方程的建立非常灵活方便。稀疏列表法常用于大型的电路分析软件。,2.混合分析法,顾名思义,就是类似于混合参数的形
3、式列出方程,待求量或未知量均既有电压又有电流。,基本思想:以树支(元件)电压和连支(元件)电流为网络求解变量建立方程进行分析计算 。,(1)目的:让受控源和独立源都以其最自然的形式出现。,VCCS,VCVS ,CCCS ,CCVS ,理想电压源或理想电流源(无伴电压、电流源)均可。,(2)取支路的方法:独立源可以与Ze,Ye组合,而受控源单独作为一条支路,单列一条支路,(3)选树原则,树支:控制电压支路,无伴(理想)电流源,受控电流源支路;,连支:控制电流支路,无伴(理想)电压源,受控电压源支路;,电阻、电感和电容既可以是树支也可以是连支。,该方法要求这种树存在!!,(4)建立混合分析法矩阵方程,1)以树支电压Ute,连支电流Ile为独立变量对除去独立源的网络列H参矩阵方程,很方便地处理各种受控源和无伴独立源。,4)把2),3)代入1)中整理得,这就是混合分析法矩阵方程。由该式解出的是树支的元件电压和连支的元件电流。,或写成P158的形式(直接生成?!),5)注意事项,受控源参向与复合支路一致为正、反为负、无为零。,Is、Us与复合支路一致为正,反为负,无为零;,Is、Us的顺序与Qf
4、 ,Bf 支路的列写顺序一致;,规则(细化) VCCS 的控制支路和受控支路(源)均应选作树支 CCCS 的控制支路应为连支,受控支路(源)为树支 VCVS 的控制支路应为树支,受控支路(源)为连支 CCVS的两条支路均应选作连支,理想变压器和负阻抗变换器的两条支路分属连支和树支。 回转器的两条支路均为连支或均为树支。 电阻、电感、电容可以选作树支,也可以选作连支。 开路线只能选作树支,短路线只能选作连支。,混合分析法失效,当网络中存在较多的多口元件时,有可能无法选出一个能同时满足上述要求的树。,例4-1 列出图示电路的混合分析法矩阵方程,解(1)图、选树;,(2)建立除去独立源的H参数阵,(3)写出Bf,Qf(方法一),(3)写出Bf,Qf(方法二),(4)写出Us、Is,(5)写出Bf Us ,Qf Is :,(6)写出Ql +H12 , Bt H21,如果找到满足特定要求的树,该方法较简单。,例 写出图(a)所示电路的混合参数方程。,(a),解 选择的树如图(b)中的实线所示。,所以,则,将以上结果代入式(4-4-5),得,3 节点法,节点法是应用最广泛的一种系统化、规范化的方法
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