电网络理论1-66
电网络理论考点 - 副本
.供用电网络考试内容第一章绪论第一节电力系统概述理解掌握 1 电力系统的构成包括：答：电力系统是由发电机，变压器，输配电线路和电力用户的电器装置连接而成的整体，他完成了发电，输电，变电，配电，用电的任务。
电力系统的概念答：什么是电力网、电力系统、动力系统答：电路系统各种电压的变电所及输配电线路组成的统一体，称为电力网。
电力网的主要任务是输电与分配电能。
2为发电厂和用户架起一座桥梁，用于传输电能，这边是电力系统。
2电力系统运行的特点（1）、电能生产，运输，使用的同时性（2）与生产及人们生活密切相关性、（3）过渡过程的瞬时性3对电力系统的基本要求（1）满足用电要求、（2）、安全可靠用电（3）保证电能质量，保证电力系统运行的经济性---以及1类~3类负荷的定义答：，电能质量指标—电压（正负百分五）、频率（正负百分之零点二到五）、波形（正弦波）一类负荷，在正常的运行和故障情况下，系统接线方式必须有足够的可靠性和灵和性，保证对用户的连续供电。
二类负荷，需双回路线路供电，三类负荷，允许停电较长，但不可以随意停电。
第二节发电厂类型熟悉1发电厂的种类；理解掌握1水电厂发电机容量大小由上下游的落差和流量决定2根据地形地质水能资源特点的不同，水电厂的分类；水力发电厂按其运行方式可分为无调节水电厂和有调节水电厂）3各类电厂的结构和特点第三节变电所类型熟悉变电所的类型和分类1按在电网的地位和作用划分：升压变压器和降压变压器按电压高低划分，大型变电所，中型变电说，小型变电所，按变电所的结构型式划分，屋外是变电所，屋内是变电所，地下变电所和箱式变电所第四节电力网的电压理解掌握1我国电力的额定电压022. 0.38 3 6 10 35 60 110 220 330 500 750KV第五节供配电系统的接地理解熟练掌握1按接地的目的不同，接地可以分为什么？答：工作接地，保护接地。
防雷接地2工作接地，中性点直接接地优点：单相接地时，其中性点电位不变，非故障相对电压接近相电压，因此降低电力网绝缘的投资，而且电压越高，其经济效益也越大，所以，目前我国对110千伏以上的电力网一般采用中性点直接接地。
电网络理论
电网络理论电网络理论是电力系统的基础理论，通过对电路中电流、电压、功率和能量等参数的分析和研究，以及电路中的元件如电阻、电容和电感等的特性和相互关系，来研究电路中的电能传输、控制和转换问题。
本文将从电网络的基本原理、电路分析方法、交直流电路、三相电路和磁电路等方面来介绍电网络理论。
一、电网络的基本原理电网络是由电路元件按照一定的连接方式组成，在电路中产生或传输电能的一种电学系统。
它包含基本电路、复合电路和控制电路等三种基本类型。
其中，基本电路只由一种电路元件构成，例如电阻、电容和电感等单元，例子如图1所示。
图1：基本电路复合电路由多种电路元件组合而成，可以分为串联、并联、树型等不同结构，例子如图2所示。
图2：复合电路控制电路则在复合电路的基础上增加了逻辑控制包括开关、计算机等，在实现空间、时间、功能上高度复杂，例子如图3所示。
图3：控制电路每种电路元件都有其对电能的特性消耗、储存、转换的贡献，而每种电路结构规则所连接的电路元件也影响了电路的性能特征。
因此，电网络理论的基本任务是分析和预测电路中电信号之间的关系和影响。
二、电路分析方法为了研究电路中的各种性质，需要采用适当的方法来分析电路。
电路分析方法主要分为两大类，即基本法和派生法。
1.基本法基本法是指对简单电路采用基本关系式和物理学原理求解电路中的电压、电流和功率各种参数的方法。
其中包括：(1)基尔霍夫电压定律法和基尔霍夫电流定律法，用于求解电路中各节点的电压和电流。
(2)欧姆定律法，用于求解电路中电阻元件的电流和电压。
(3)功率方程法，用于求解电路中的功率分配和传输。
(4)电荷守恒定律法，用于求解电路中的电荷分布和电场特性等。
如图4所示的简单电路，可以采用基本法来计算其中的电路参数。
图4：简单电路2.派生法派生法是指通过用已知电路中的节点电压、电流或电阻替换未知元件来简化复杂电路求解问题的方法。
其中的常用方法有：(1)串并联电路转换，用于求解串联、并联电路特性和电路等效性分析。
电网络理论1-66
i(
t
)
ic
(t
)
iL
(t
d
)
KVL u(t) ic (t) uc (t) dt q(t) u(t) uc (t) u(t) f (q(t))
u(t )、f
u(t) uL(t) iL(t)
d dt
(t
)
u(t
)
1
iL
(t
)
() 相同时，有 i(t) u(t)
1-7 网络的时不变性和时变性
v(t)
y(t)
时不变网络
u(t)
u(t)
性质：
0
(a)
t
vˆ (t) dv(t)
yˆ (t) dy(t)
0
(a)
t
dt
dt u(t-T
u(t-T)
t
vˆ (t) v(t)dt
t
)
yˆ (t) y(t)dt
0 T (b)
t
0 T (b)
W(to)，在to至t W(to，t) ，W (to
时
,t)
间内从电源
t uT ( )i( to
传送至n )d 式中
端口网络 u(t )、i(t )
的
能
量
为
分别为n端口网络的端口电压向量和端口电流向量。如果
对所有的初始时刻to，对所有的 t to，以及对所有的容许
信号向量偶(u(t), i(t)),均有
t
1-7 网络的时不变性和时变性
传统型时不变网络的定义：若一个网络中不含任何非源时变 网络元件，则称该网络为时不变的。
电网络理论课程简介
电网络理论课程简介
“电网络理论”是电气工程类硕士研究生的学科基础课。
电网络理论是研究电网络(电路)的基本规律及其分析计算方法的科学，是电子科学与技术的重要理论基础。
它是在大学本科课程“电路”基础上的深入与发展，主要体现在理论分析的系统性、综合性和概括性。
通过课程的学习，可使学生的电网络理论体系得到充实和巩固。
课程要求学生具有坚实的数学基础，对电网络的基本特性有着严格的证明与推导，为计算机辅助电路分析的必要基础。
它为研究生向现代控制和电力系统方向拓展打下很好的理论基础，课程也包含电网络综合的设计。
近年来现代电路的新进展，如非线性电路混沌现象、模拟和数字混合的VLSI技术、人工神经网络理论都对本门学科产生了深刻的影响。
“网络分析”与“网络综合”是课程的两大部分。
课程涉及图论、网络分析、有源无源网络综合、非线性电路、时变电路、电网络计算机辅助设计、灵敏度分析等内。
我校已经在电气工程学科开设本门课程多次，电力系统及其自动化、电力电子与电力传动专业的学生选择该门课程作为学科基础课。
在教学计划的实施过程中，安排了实验教学环节。
采用“网络分析”与“网络综合”并重的模式，教学内容符合本门课程的主流内涵。
教学的两大部分内容基本是互为独立的。
“网络分析”的理论性要强一些，故将该部分内容先讲。
而“网络综合”内容与工程应用更接近，在这一部分安排了实验内容。
电网络理论第一章
W ( t1 , t 2 ) = ∫ u( t )i ( t )dt
t1
t2
能量守恒是电网络理论中许多重要推理的立论基础之一 集总假设 假定任一网络变量信号仅是独立变量时间t的函数,而与 测点的空间坐标无关,即认为电磁波的传播是瞬时完成 的。换句话讲,对于以光速传播的电磁波而言,电路的长 短和电气装置的大小可以忽略不计。这样便可将任一 电磁过程中的各个方面(电场储能,磁场储能,电能的损耗 等)孤立开来,各自分别存在于某一元件上,而一个电路中 各个元件的空间位置关系对电路的行为是毫无影响的 。
南京航空航天大学
二、电容元件 i( t) +
q ( t) u ( t) -
如果一个n端口元件的端口电压向量u和端口电荷 向量q之间为代数成分关系 f C (u( t ), q( t ), t ) = 0 (*) 则称该元件为电容性n端口元件，n端口电容元件
u( t ) = h(q( t ), t )
f L (i ( t ),ψ ( t ), t ) = 0
(*)
则称该元件为电感性n端口元件，n端口电感元件
i ( t ) = h(ψ ( t ), t )
磁控电感 流控电感
南京航空航天大学
ψ ( t ) = f (i ( t ), t )
单调型电感 一个二端电感元件，如果其元件特性既可写为磁控形 式，又可表示为流控形式，且函数h(·,t)与f(·,t)互为惟 一的反函数，则其Ψ－i曲线必定为严格单调的，这种 电感称为单调型的。 时不变电感元件
南京航空航天大学
小信号电阻（又称动态电阻）
电阻元件的作用已远不能仅用“将电能转化为热能” 来描述。实际上，在现代电子技术中，非线性电阻 和线性时变电阻被广泛地应用于整流、变频、调制 、限幅等信号处理的许多方面。 四种理想受控源、理想变压器、回转器和负阻抗变 换器等元件都是二端口电阻元件，因为它们的元件 特性都是用端口电压向量和端口电流向量间的代数 成分关系来表征的。独立电压源和独立电流源的元 件特性分别用伏安平面的平行于电流轴与平行于电 压轴的直线表示，因此，它们均属于非线性电阻元 件。
电网络理论 01 网络元件与网络性质
u - i关系方程
h q, t du h q, t i t dt q t
研究生课程——电网络理论 ——1.1网络的基本概念
五、记忆电阻元件——忆阻元件
• 记忆电阻元件（忆阻元件） memory resistor（memristor）
f M , q, t 0
研究生课程——电网络理论
二、网络的时不变性与时变性
• 传统定义
若一个网络中不含任何非源时变网络元件，则该网络是时 不变的；反之，凡含有非源时变网络元件的。则称为时变 网络
• 端口型时不变网络 当 v t y t 时，必有
v t T y t T ，则网络
为端口型时不变网络 一个时不变网络的输出波形只决定于该网络的输入波形， 不因输入的时刻不同而改变
• 按此定义，含线性电感的电流和线性电容的电压可具有任意初 始值 • 传统定义着眼于网络内部的组成元件
– 端口型线性网络
• 若一个n端口网络的输入—输出关系由积分微分算子D确定，当 D既有齐次性又具有可加性时，此网络称为线性网络 • 反之，若算子D不具有齐次性或可加性，则此网络称为端口性 非线性网络
t1 t2
• 集总参数 lumped parameter
研究生课程——电网络理论 ——1.1网络的基本概念
集总参数电路
• 集总
– 电路中的电场与磁场分隔开：
• 电场只与电容元件相关
• 磁场只与电感元件相关
– 两种场之间不存在相互作用：
• 电场与磁场的相互作用将产生电磁波，能量以波的形式传递
– 实际电路尺寸与工作波长接近就不能用集总参数模型
研究生课程——电网络理论
三、网络的有源性和无源性
电网络理论简介
电网络理论简介
发展轨迹
1930年前物理学中电磁学的一个分支（欧姆定 律）、基尔霍夫定律、 等效电源定理、复数理论 用于电路理论、星形--三角形变换、 对偶原理、 阻抗概念、电气滤波器概念、对称分量法、理想 变压器概念、滤波器实现、四端网络和黑盒子概 念、瞬态响应概念
3.引入了新型元件模拟现代电路
4.引入了冲激函数到时域分析中
5.引入了离散信号ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6.在计算方法上引入了“系统步骤”
电网络理论简介
电网络理论内容：
输入 结构、参数 输出
（激励）
（响应）
电网络分析
1.已知输入、结构、参数，求输出
2.已知输入、输出，求结构、参数
3.已知输入、输出、结构，求结构、参数
电网络综合
电网络理论简介
回顾：电路理论
研究任务
发展轨迹 •经典电路理论、近代电路理论
电网络理论简介
1.网络：数学意义 物理意义
电网络理论简介
2.电网络理论（电路理论）、系统理论
经典电路理论 近代电路理论 电路与系统理论
电网络理论简介
电网络理论的特征：
1.引入了一维拓扑学的成果
2.引入了动力学中状态变量和状态空间的概念
电网络 - 第一章网络理论基础(1)教材
第一章
重点：
网络理论基础
网络及其元件的基本概念: 基本代数二端元件，高阶二端代数元件，代数 多口元件和动态元件。 网络及其元件的基本性质: 线性、非线性；时变、非时变 ；因果、非因果； 互易、反互易、非互易；有源、无源 ；有损、无 损，非能 。 网络图论基础知识：
Q f , B f ;KCL、KVL的矩阵形式； G，A，T，P， 特勒根定理和互易定理等。
3.本课程的主要内容：
教材的第一章~第七章的大部分内容，计划 40学时，21周考，详见后面的教学安排。
4.要求：
掌握基本概念和基本分析计算方法。使对电网络的 分析在“观念”和“方法”上有所提高。
5.参考书：
肖达川：线性与非线性电路
电路分析 邱关源：网络理论分析（新书，罗先觉）
第一章 网络理论基础
§5-7端口分析法（储能元件、高阶元件和独立源抽出跨接 在端口上—与本科介绍的储能元件的抽出替代法类似）
第二章 简单电路（非线性电路分析）
§2-1非线性电阻电路的图解法（DP、TC、假定状态法） §2-2小信号和分段线性化法 §2-3简单非线性动态电路的分析（一阶非线性动态电路分析） §2-4二阶非线性动态电路的定性分析（重点）
t
t
t
u
( )
i( )
, 取任意整数
（0） x x
基本变量（表征量）之间存在与“网络元件”无关的普遍 关系:
dq(t ) （ 1 ） i（t） ，q（t） i i（t）dt dt d (t ) （ 1 ） u（t） ， (t ) u （ t） u（t）dt dt
§1- 1 网络及其元件的基本概念 §1-2 基本二端代数元件 §1-3高阶二端代数元件 §1-4代数多口元件 §1-5动态元件（简介） §1-11网络及元件的基本性质 §1-8 图论的基础知识～§1-10网络的互联规律性
(优选)电网络理论ppt讲解
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 2007.1 2、《电网络理论》彭正未编著 武汉水利电力大学出版社 1999.3
3、《电网络理论》周庭阳 张红岩编著 机械工业出版社 2008.6
4、《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 2007.9
5、《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。
§3 多端元件及受控电源
1
一、多端元件 如三端元件：
u12
2
i2
+-
i1
i1 i2 i3 0
+ u23
只有4个独立变量
u12 u23 u31 0
u31
i3
+ 3
-
∴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：
U1 U2
I1 kI2 (k为正实数）
I1 + U1
-
Z1
I2 + U2
-
端口2接入阻抗Z2:
电网络理论概述
电网络分析综述电路CAD技术是电路分析、设计、验证的有力工具，随着集成电路特征尺寸进入纳米时代，电路的规模越来越大，工作频率越来越高，芯片上市时间越来越短，以集成电路CAD为基础的电子设计自动化(EDA)已经成为提高设计效率、优化电路性能，增加芯片可靠性和提高芯片合格率的新兴产业，渗入到集成电路设计的每一阶段。
电路CAD已经有近40年的历史，涉及电路理论、半导体器件物理、线性与非线性方程组的求解方法、最优化涉及、数值分析和计算机软件等多个领域。
纳米时代的到来既为电路CAD技术带来了机遇，也使之前面临更大的挑战。
随着集成电路与计算机的迅速发展，以电子计算机辅助设计为基础的电子设计自动化技术已经成为电子学领域的重要学科，并已形成一个独立的产业。
它的兴起与发展，又促进了集成电路和电子系统的迅速发展。
当前，集成电路的集成度越来越高，电子系统的复杂程度日益增大，而电子产品在市场上所面临的竞争却日趋激烈，产品在社会上的收益寿命越来越短，甚至只有一二年时间。
处于如此高速发展和激烈竞争的电子世界，电路设计工作者必须拥有强大有力的EDA 工具才能面对各种挑战，高效地创造出新的电子产品。
20世纪70年代到80年代初期，电子计算机的运算速度、存储量和图形功能还正在发展之中，电子CAD和EDA技术还没有形成系统，仅是一些孤立的软件程序。
这些软件在逻辑仿真、电路仿真和印刷电路板(PCB)、IC版图绘制等方面取代了设计人员靠手工进行繁琐计算、绘图和检验的方式，大大提高了集成电路和电子系统的设计效率和可靠性。
但这些软件一般只有简单的人机交互能力，能处理的电路规模不是很大，计算和绘图的速度都受限制。
而且由于没有采用统一的数据库管理技术，程序之间的数据传输和交换也不方便。
20世纪80年代后期，是计算机与集成电路高速发展的时期，也是EDA技术真正迈向自动化并形成产业的时期。
这一阶段，EDA的主要特点是：能够实现逻辑电路仿真、模拟电路仿真、集成电路的布局和布线、IC版图的参数提取与检验、印制电路板的布图与检验、以及设计文档制作等各设计阶段的自动设计，并将这些工具集成为一个有机的EDA系统，在工作站或超级微机上运行。
电网络理论绪论第一章1
6. 网络及其元件的分类依据
(1) 集中性与分布性 • 集中元件(Lumped Element)
diL ( t ) uR ( t ) = RiR ( t ) uL ( t ) = L dt (1) (2) ( −1) f u (t ) , i (t ) , u (t ) , i (t ) , i (t ) = 0
电网络理论有关的重要国际学术期刊
[1] IEEE Transaction on Circuits and Systems I &II IEEE Transaction on Circuits and Systems (CAS) IEEE Transaction on Circuit Theory (CT) IRE Transaction on Circuit Theory [2] IEEE Transaction on Computer‐Aided Analysis and Design for Integrated Circuits (CAD) [3] International Journal of Circuit Theory and Applications [4] IET Transaction on Circuits Devices and Systems IEE Transaction on Circuits Devices and Systems [5] International Journal of Electronics
3. 网络的基本表征量
基本表征量分为三类：
• 基本变量： 电压 u(t ) 、电流 i(t ) 、电荷q(t ) 和磁链Ψ(t ) • 基本复合量：功率 p(t) 和能量W(t) • 高阶基本变量： u (α ) 和 i
电网络理论第1章
1.1.3 有源网络和无源网络
V (t) v1(t) v2 (t) L vk (t)L vm (t)T I (t) i1(t) i2 (t) L ik (t)L im (t)T
t
T
V ( )I( )d 0
无源
第1章 电网络概述
关联参考方向
半导体 器件
1.1.4 有损网络和无损网络
1 1 0 0 0 1
1 0 0 1 1 0
A 0 0 1 1 0 1
0 1 1 0 1 0
第1章 电网络概述
独立
A Al At
det At 1
det( AAT ) (1)(1) 树数目 所有树
第1章 电网络概述
回路矩阵 构成元素
1.3 树
(1)包含全部节点； (2)不包含回路； (3)连通
②
2
4
①
5 3
③
6
④
1
树 补树
树支 1，2，3 连支 4，5，6
单连支回路
1.4 割集
(1)移走这些支路后图 G 分为两个部分
(2)少移走其中任一条支路图G 仍连通
第1章 电网络概述
单树支割集
②
① CS1
4 2
1
6
④
3 ③ CS3
5 CS2
第1章 电网络概述
1.5 图的矩阵表示
关联矩阵 关于边和节点的连接信息 Aa
构成元素
0,
支路k不关联节点j
a jk
1,
支路k关联节点j，离开节点j
1, 支路k关联节点j，指向节点j
1 0 0 1 1 0
Aa
0
(交大权威电网络理论课程)第1章 电网络概述ok
A
S n dA
I2 I 2l 2 2 al I R 2 3 2 2 a a
结论：能量是从空间媒质中传递的， 一部分供给导线的热损耗， 14 一部分传输给负载，导线只起导向的作用
传输线的电路分析方法
集中参数电路 分布参数电路
+ u ( t) l
+ u ( t) -
变网络
F (t )
R (t )
F (t t0 )
R(t t0 )
9
第1章 电网络概述
1.1.3 有源网络和无源网络
V (t ) v1 (t ) v2 (t ) I (t ) i1 (t ) i2 (t )
vk (t ) ik (t )
vm (t ) im (t )
T
T
11电网络的基本性质物理模型数学模型实际电系统研究对象电网络理论任务网络分析网络综合模拟电路故障诊断已知网络结构参数和输入求输出已知网络输入和输出确定网络结构和参数已知网络输入和输出网络结构和参数确定故障11电网络的基本性质11电网络的基本性质111线性和非线性112113有源网络和无源网络114有损网络和无损网络115互易网络和非互易网络116分布参数与集中参数电路电网络概述111线性和非线性3种定义
电网络理论是建立在电路模型基础之上的一门科学，它 所研究的直接对象并不是实际电路，而是实际电路的模型。
C1
实 际 电 路
电 路 模 C 型
2
L1
R1
L2
实际电系统 数学模型
物理模型
V
I
P
研究 对象
4
1.1 电网络的基本性质 网络分析 已知网络结构、参 数和输入求输出 已知网络输入和输出， 确定网络结构和参数
“电网络理论”课程教学体会与探讨
“电网络理论”课程教学体会与探讨随着社会不断进步，电力系统技术发展迅速，电网络理论在电力工程领域发挥着越来越重要的作用。
本文就电网络理论的教学实践和探讨进行详细分析。
一、电网络理论课程介绍电网络理论课程讲授的内容包括，电力系统的基本概念，各种网络及其结构，网络的短路计算，网络的功率流分析，电力系统的控制，电力系统的有功功率控制，电力系统的容错性等。
学生在学习过程中可以深入理解电力系统的基本概念、各种网络及其结构、各种控制、容错机制等内容。
二、教学实践1、引入课程内容在上课之前，教师要强调课程内容的重要性，以及学习这门课程对于学生从事电力行业的重要性。
此外，还应该给学生介绍相关的基础概念，包括电力系统的基本概念，各种网络及其结构，网络的短路计算，网络的功率流分析，电力系统的控制，电力系统的有功功率控制，电力系统的容错性等。
学生在了解完相关基础概念后，可以有效的学习本课程的内容。
2、讲解推导课程内容在讲解理论内容时，教师首先要把相关理论概念讲解清楚，注重理论概念的逻辑性和证明过程，以便学生能够更好的理解理论内容。
此外，在讲解理论概念的同时，教师应该重点强调短路计算、功率流分析和电力系统的控制，以便帮助学生深入理解理论内容，并达到学以致用的目的。
3、布置实验为了更好地掌握课程内容，教师应该把课堂教学与实验教学相结合，给学生布置实验作业，以帮助学生更好地理解理论内容。
此外，实验还可以帮助学生进一步掌握电力系统的计算方法，以及电力系统中的设计思想，有效地应用理论到实际工程中。
三、探讨电网络理论课程的学习不仅涉及理论知识的学习，更强调理论与实践的有机结合。
因此，教师在授课的过程中，应该充分重视实践训练的重要性，为学生提供实践训练的机会，从而有效地掌握电力系统的知识，为从事电力行业打下良好的基础。
此外，教师在授课过程中，还应该重视理论与实践的有机结合，让学生在理论概念的认知的同时，也能够学习到实践应用。
综上所述，电网络理论课程在电力工程领域发挥着重要的作用，教师应该能够正确引导学生对电网络理论的学习，做到理论与实践的有机结合，从而为学生从事电力行业打下坚实的基础。
电网络理论全套PPT课件共计210页
9
第1章 电网络概述
1.2 图论的术语和定义
自环
图
点和边的集合，边连于两点
图 G 为线形图、拓扑图或称 线图 孤点 边集 点集
e （ Vd ) 1 Va
Va Vb Vc Vd V f
10
第1章 电网络概述
径
（ V3 ) e （ V4 ) e （ V2 ) e 2 V2 3 V3 1 V1
Vp 1 V1
变网络
F (t )
R(t )
F (t t0 )
R(t t0 )
6
第1章 电网络概述
1.1.3 有源网络和无源网络
V (t ) v1 (t ) v2 (t ) vk (t ) vm (t ) I (t ) i1 (t ) i2 (t ) ik (t ) im (t )
线性和非线性网络、时变和非时变网络、有源和无源网络、 有损和无损网络、互易和非互易网络、
网络分析、网络综合、网络设计和网络诊断
解决 问题
4
第1章 电网络概述
1.1.1 线性和非线性 3 种定义： (1)含有非线性元件的网络称为非线性网络，否则为线性网络； (2)所建立的网络电压、电流方程是线性微分方程的称为线性网
17
第1章 电网络概述
A
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0
独立
A Al
At
det A t 1
(1)(1) det( AA ) 所有树
T
树数目
18
第1章 电网络概述
回路矩阵 构成元素
关于边和回路的连接信息 Ba
支路k不包含在回路 j 0, b jk 1, 支路k包含在回路 j，与回路j方向一致 1, 支路k包含在回路j，与回路j方向相反
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1-7
网络的时不变性和时变性
v (t )
y (t )
时不变网络
u( t )
u( t )
0
(a)
t
性质：
dv( t ) ˆ (t ) v dt
u(t-T)
dy( t ) ˆ (t ) y dt
0 u(t-T ) 0 T
(a)
t
0
T
(b)
t
ˆ ( t ) v( t )dt v
t
ˆ ( t ) y( t )dt y
t
(b)
t
1-7
网络的时不变性和时变性
传统型时不变网络的定义：若一个网络中不含任何非源时变 网络元件，则称该网络为时不变的。
结论:不含时变网络元件的网络是端口型时不变网络。
1-8
网络元件及网络的无源性和有源性
传统的无源网络：若一个网络仅由无源网络元件构成， 则该网络是无源的。 端口型无源网络：设 n 端口网络于 to 时刻贮存的能量为 W(to) ，在 to 至 t 时间内从电源传送至 n 端口网络的能量为 t W ( t o , t ) uT ( )i( )d 式中 u( t )、i( t ) W ( t o ，t ) ， t
o
分别为n端口网络的端口电压向量和端口电流向量。如果 对所有的初始时刻to，对所有的 t t o ，以及对所有的容许 信号向量偶 (u( t ), i( t )),均有
W ( t o ) W ( t o , t ) W ( t o ) uT ( )i( )d 0
to t
i +
1-6
网络的线性和非线性1 qFra biblioteku –
+ uC – iC
iL
1
例 如图所示一端口网络中，荷控非线性电 容和磁控非线性电感的元件特性分别为
uc f (q )
即二者的非线性函数f()是相同的。设f()的导数连续，且 q与的初始值为零。试证明此一端口网络为端口型线性网 络。 解：KCL i ( t ) ic ( t ) i L ( t ) d q( t ) u( t ) uc ( t ) u( t ) f (q( t )) u ( t ) i ( t ) u ( t ) KVL c c dt u(t ) uL (t ) i L (t ) d (t ) u(t ) 1 i L (t ) u(t ) f ( (t )) dt u( t )、f () 相同时，有 i ( t ) u( t )
iL L R1
iC C
u – R2
1-8
网络元件及网络的无源性和有源性
i + u R1 – R2 iL L iC C
例:图示一个由线性时不变电阻、电感和电容 R1 R2 1 ， 元件构成的一端口网络。其中， L= –1H，C= –1F。与原始值为零试判断该网 络是否为端口型有源网络。
1 1 1 1 Y ( s ) 解： 1 sL 1 1 1 s 1 1 sC s 1 s Y ( s) 1 1 s s 1 i １Ω
成立，则称该网络为端口型无源网络。
1-8
网络元件及网络的无源性和有源性
传统的无源网络中仅含无源元件，不难论证，这种网络 必定是端口型无源网络。
传统的有源网络不一定是端口型有源网络
i +
例:图示一个由线性时不变电阻、电感和电容 R1 R2 1 ， 元件构成的一端口网络。其中， L= –1H，C= –1F。与原始值为零试判断该网 络是否为端口型有源网络
1-6 网络的线性和非线性
v1 y1 N (多端口 网络) yq y2
v v1 v2 v p
v2
T
y y1 y2 yq
T
vp
N中全部元件均为集总元件
1-6
网络的线性和非线性
端口型线性网络的定义是： 若一个n端口网络的输入输出关系由积分微分算子D确定， 当D既具有齐次性、又具有可加性时，此网络称为端口型线性 网络。
I + U R1 –
IL
u _ 结论：端口型无源网络
I ( s) U ( s) +
SL
IC 1/(SC)
R2
i L f ( )
1-6 网络的线性和非线性
i ( t ) u( t )
i + u _
1Ω
1-7
网络的时不变性和时变性
端口型 时不变网络的定义是：如果 v (t ), y(t )为一个n端口网络的 ˆ(t ) v (t T )时， 任一输入—输出信号偶，将输入改变为 v ˆ (t ) ，只要在两种情况下的输入输出方程具有 输出变为 y ˆ (T ) y (0) （t=0和t=T分别为两种情 相同的初始条件，即 y ˆ (t ) y (t T )(对于所有的t和T)， 况的初始时刻），必定有 y 则此网络称为端口型时不变网络 。
1-6
i +
网络的线性和非线性
端口VCR: R + us _
u Ri us
i为输入、 u为输出
u
_
齐次性: i1
可加性:
u1 R i u s u
i
i i1 i2 u R(i1 i 2 ) us u1 u2
结论:该端口不是线性。 传统型线性网络 端口型线性网络