电网络分析与综合学习报告

1电网络理论读书报告电网络理论主要包括：网络分析、网络综合、模拟电路故障诊断。其中网络分析主要是一致网络结构、网络参数和输入求输出，网络综合主要是已知网络输入和输出去确定网络的结构与参数，模拟电路故障分析是已知网络的输入和输出确定网络结构参数与故障分析。第一章网络原件和网络的基本性质1.1实际电路与电路模型电网络理论是建立在电路模型基础上的一门科学，它所研究的直接对象不是实际电路，而是实际电路的模型。实际电路：为了某种目的，把电器件按照一定方式连接起来构成的整体。电路模型：实际电路的科学抽象，由理想化的网络原件连接而成的整体。器件：客观存在的物理实体，是实际电路的组成单元。元件：理想化的模型，其端子上的物理量服从一定的数学规律，是网络的基本构造单元。1.2器件和元件器件(Device)：客观存在的物理实体，是实际电路的组成单元。元件(Element)：理想化的模型,其端子上的物理量服从一定的数学规律，是网络的基本构造单元。1.3网络的基本表征量基本表征量分为3类：基本变量：电压、电流、电荷、磁链。基本复合量：功率、能量。高阶基本量：()u和()i(01)、、。动态关系：基本表征量之间存在着与网络元件无关的下述普遍关系：)()dtutdt1()()ttuud)()dqtitdt1()()tqtiqid1.4网络中的二端元件当流入一个端子(Terminal)的电流恒等于流出另一个端子的电流时,这一对端子称为一个端口(Port)。如果多端元件的端子数为偶数,并且两两能组成端口,则称该多端元件为多口元件。多端元件和多口元件可以互换012......niiii电阻元件（元件特性完全可由u-i平面上的一条曲线确定）1线性时不变：电阻不随时间的变化而变化且U-I曲线是一条光滑的曲线。)()()()(titudttdWtpttdiudptW)()()()(1ini02i0i12n22线性时变：电阻的大小随时间线性变化：u(t)=R(t)i(t)电容元件（理想）定义：有Q-U平面上一条曲线决定其特性——库伏特性。1线性时不变：电容的大小不随时间变化且在Q-U平面上是一条光滑的直线。2线性时变：电容随时间线性变化。电感元件无源、无损、储能（磁场能）、记忆、惯性元件。定义：特性曲线由Ψ-I平面上一条曲线所决定—韦安特性。1线性时不变：电感大小不随时间变化且在Ψ-I平面上是一条光滑的直线。2线性时变：电感随时间线性变化。1.5多端元件及受控源多端元件三端元件KCL：1230iii只有两个是独立的KVL：1223310uuu只有两个是独立的共有四个独立变量N端元件端口必须满足KCL,KVL受控源（不独立电源）：不能向外提供能量，仅反映不同之路的电流、电压关系。控制系数为常数，线性的。受控源一般有电压控制电压源VCVS、电压控制电流源VCCS、电流控制电压源CCVS、电流控制电流源CCCS。理想变压器：阻抗匹配：211inLuznzi1.6网络的基本性质线性和非线性3线性特性指均匀性，叠加性。均匀性（齐次性）：()()()()etrtketkrt叠加性：etrtetrt11121222()()()()()()()()etrtetetrtrtetrt时变与时不变一个网络在零初始条件下，其输出响应与输入信号施加于网络的时间起点无关，称为非时变网络，否则称为时变网络。因果与非因果因果网络当且仅当输入信号激励时，才会出现输出（响应）。也就是说，因果网络的（响应）不会出现在输入信号激励的以前时刻。也叫做非超前网络。有源与无源设端口电压u与电流i参考方向关联。无源网络：有源网络：多端口网络：互易性和非互易性若满足次关系则为互易二端口，无受控源网络一定是互易网络。对n端口，若任一端口具有互易性，则称为整个网络是互易网络。第二章网络图论和网络方程2.1基本知识树(tree)：是联通图的一个联通子图，包含连通图的全部节点而不形成任何回路。树支(treebranch)：属于树的支路称为树支(treebranch),其余支路称为连支(linkbranch)。树支数=节点数-1，连支数=支路数-树支数。割集：是一组支路集合。并且满足：(1)如果移去包含在此集合中的全部支路，则此图变成两个分离的部分；(2)如果留下该集合中的任一支路,则剩下的图仍是连通的。基本割集(fundamentalcut-set)：由数的一条树支与相应的一组连支所构成的割集，称为基本割集。基本割集的方向规定为所含树支的方向。基本回路(fundamentalloop)：由数的一条连支与相应的一组树支所构成的回路，称为基本回路。基本回路的方向规定为所含连支的方向。2.2独立的基尔霍夫定律方程0)()(ttituw0)()(ttituw有源无源00)()(tTtItUw43c2c1c①②③④1234561566245345割集：1560iii割集：24560iiii割集：3450iii注意：1、2、3为树枝推广为一般情况：基本割集的基尔霍夫电流定律方程是一组独立方程，方程的数目等于树支数，基本割集是一组独立割集。结论：在全部支路电流中，连支电流是一组独立变量，连支电流个数等于连支数。连支电流是全部支路电流集合的一个基底（basis）。123456推广到一般情况：在基本回路上列写的基尔霍夫电压定律方程是一组独立方程，方程的数目等于连支数，基本回路是一组独立回路。结论：在全部支路电压中，树支电压是一组独立变量。树支电压是全部支路电压集合的一个基底。2.3基尔霍夫定律方程的矩阵形式关联矩阵电路线图①②③④123456推广到一般情况：将b个支路电流写成支路电流列矢量，则基尔霍夫电流定律的关联矩阵形式为：0AI。不直接相联。与节点当支路，联入；向节点，当支路联出；从节点当支路ijijijaij01,1011100110001100110001011'A5推广到一般情况，设网络有b条支路，n个节点，第n号节点为参考节点，基尔霍夫电压定律关联矩阵为：TnAUU。回路矩阵                                110ijbijijij基本回路包括支路，且两者方向相同基本回路包括支路，但两者方向相反基本回路不包括支路。推广到一般情况，设U表示支路电压列矢量，基尔霍夫电压定律的基本回路矩阵形式为：0BU割集矩阵                                110ijCijijij基本割集包括支路，且两者方向相同基本割集包括支路，但两者方向相反基本割集不包括支路。将基尔霍夫定律表达成基本割集矩阵形式，推广到一般情况。设I表示支路电流列矢量，则基尔霍夫电流定律的基本割集矩阵形式是0CI000110001100110001011654321iiiiii－－－－654321321110100001010011101uuuuuuuuunnn100011010111001110B6由：方程的系数矩阵刚好是基本割集矩阵C的转置。推广到一般情况。设树支电压列矢量为12,...TtttttbU=uuu则基尔霍夫电压定律的基本割集矩阵形式是TtCU=U网络矩阵之间的关系关联矩阵与基本回路矩阵的关系111100001()[()1]TlTTTTttlttlTTttltllAIABIABBABAABAABAABAA基本回路矩阵与基本割集矩阵的关系000110[1][1]TtTTtTtltlTlTTttlttBUBCUBCCBBBCCBCCB2.4支路方程的矩阵形式000011100111010110001654321iiiiii72.5直接分析法：0AISSSSUZIZIUIYUYUI阻抗矩阵法：0BUSSUZIZIU110000SSSSBZBZBIIUABZBZBZBIIUAA导纳矩阵法：0AISSIYUYUI110000SSSSAYAYAUUIBAYAYAYAUUIBB2.6节点方程、割集方程和回路方程节点方程：nnSnYUI回路方程：TLLLSLSLSSZBZBZIUUBZIBU割集方程TtSSttStTtSSCYCUCYUCIYUIUCUIYUYUI2.7改进节点方程的矩阵形式：将网络中的支路划分为三类：一般支路、无伴电)()()()()()()]()()[()(sUsIsZsIsZsUsIsIsZsUSkSkkkkSkSkkkk)()()()()()()]()()[()(sIsUsYsUsYsIsUsUsYsISkSkkkkSkSkkkk]diag[Z21bZZZ][diag21bYYYY8压源、直接求电流支路。2.8含零泛器电路的节点方程形成节点方程的步骤归纳如下：(1)移去所有零泛器（将其暂时断开）。(2)列些网络的节点方程，此时节点导纳矩阵为N阶方阵。(3)逐个接入零器。若在节点i、j间接入一个零器，设i、j两节点均不接地，则将矩阵Yn的第j列元素加到第i列元素上，并消去第j列元素和节点电压向量中的变量Unj。如果节点j接地，则直接从矩阵Yn中删去第i列元素和节点电压向量中的变量Uni。(4)逐个接入泛器。若在节点p、q间接入一个泛器，设q、p两节点均不接地，则将矩阵Yn的第q行元素加到第p行元素上，并删去第q行元素，而节点电源向量中第p个元素为Inp+Inq。如果节点q接地，则直接删去矩阵Yn的第p行元素，同时删去节点电源电流向量中的Inp。2.9混合变量方程2112fstltTlfsllQIYHQUIBUHQZ选择适当的树是列写混合变量方程的关键。第三章网络函数3.1网络函数及其极点和零点1()()()()[()()()]()()()nnnnnSSnnnYSUSISISAYSUSISUSYSIS1212()()()....()NKKKknnNNUSIsIsIs结论：线性时不变网络中任意零状态响应的象函数可以表示为各激励象函数的线性组合。（线性电路叠加定理和齐性定理）1122()()()()().....()()()()()()jjjjqqJjKKKRSHSESHSESHSESRSHSESES除外其余激励置零网络函数：线性时不变网络在单一激励作用下，某一零状态响应的象函数与激励函数之比称为网络函数。网络函数的零极点、零极图1110011100....()()()()....mimmimminnnknnkkbsbsbsbsbNSHSmnDSasasasaas(1,2,.....)(1,2,....)ikZimpkn为网络函数的零点。为网络函数的极点。极零图：网络函数的极点和零点在复平面上的分布图称为极零图。9结论：网络函数的极零点在S平面上的分布情况不仅决定网络的自然暂态特性，而且也决定网络的稳态响应特性。3.2多端口网络的网络函数开路阻抗矩阵1111211221222212()...()()()...()()