電網(wǎng)絡(luò)理論01網(wǎng)絡(luò)元件與網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)

1、研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論電話箱：電氣工程學(xué)院 初 壯第1章 網(wǎng)絡(luò)元件與網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論主要內(nèi)容研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論第一節(jié) 網(wǎng)絡(luò)的基本概念研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論一、電網(wǎng)絡(luò) 1.1網(wǎng)絡(luò)的基本概念dliHldluEldSqDSdSBS研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論一、電網(wǎng)絡(luò)（續(xù)） 電網(wǎng)絡(luò)的基本復(fù)合量 電功率 p p 電能量 W 集總參數(shù) lumped parameter1.1網(wǎng)絡(luò)的基本概念 p tu ti t 2112,dttW t tu ti tt研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論集總參數(shù)電路 集總 電路中的電場與磁場分隔開： 電場只與電容元件相關(guān)電場只與電容元件相關(guān) 磁場只與電感元件相關(guān)

2、磁場只與電感元件相關(guān) 兩種場之間不存在相互作用： 電場與磁場的相互作用將產(chǎn)生電磁波，能量以波的形式傳遞電場與磁場的相互作用將產(chǎn)生電磁波，能量以波的形式傳遞 實(shí)際電路尺寸與工作波長接近就不能用集總參數(shù)模型 電力傳輸線工作頻率電力傳輸線工作頻率50Hz，波長，波長1500km1.1網(wǎng)絡(luò)的基本概念研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論二、網(wǎng)絡(luò)變量的容許信號偶 一個(gè)二端元件k四個(gè)基本變量有六種組合 動態(tài)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)變量偶 動態(tài)無關(guān)的網(wǎng)絡(luò)變量偶 1.1網(wǎng)絡(luò)的基本概念 ,kkkkkkkku iuqiq d,:dd,:dkkkkkkkktu utqtiqit研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論三、網(wǎng)絡(luò)基本元件組1.1網(wǎng)絡(luò)的基本概念電阻電阻類元

3、件的伏安關(guān)系電容電容類元件的伏庫關(guān)系電感電感類元件的安韋關(guān)系憶阻憶阻類元件的韋庫關(guān)系, ,0Rfu i t , ,0Cfu q t , ,0Lfit, ,0Mfq t研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論記憶電阻元件憶阻元件 記憶電阻元件 memory resistor （憶阻元件 memristor）電阻、電感、電容不能構(gòu)成完整的元件體系20世紀(jì)70年代有學(xué)者提出用磁鏈、電荷關(guān)系定義 第4種基本代數(shù)元件憶阻元件若 則稱元件為荷控憶阻元件若 則稱元件為鏈控憶阻元件, ,0Mfq t q qq1.1網(wǎng)絡(luò)的基本概念研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論記憶電阻元件憶阻元件 ddddddddqqqu tM qi tttqt ddqM

4、qq1.1網(wǎng)絡(luò)的基本概念研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論記憶電阻元件憶阻元件如果憶阻元件為線性，有則電壓電流關(guān)系變?yōu)閐dqMqqM q u tM i t1.1網(wǎng)絡(luò)的基本概念研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論四、單端口元件與多端元件 單端口元件，即二端元件 只有兩個(gè)端子與外部連接的元件 流入一個(gè)端子的電流等于流出另一個(gè)端子的電流1.1網(wǎng)絡(luò)的基本概念研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論四、單端口元件與多端元件 端口流入一個(gè)端子的電流等于流出另一個(gè)端子的電流 一個(gè)(n+1)端元件可以等效為一個(gè)n端口元件 n端口元件有2n個(gè)端子 由KCL，選(n+1)端元件的前n個(gè)端子對應(yīng)n端口元件中每一個(gè)端口的一個(gè)端子 把n端口元件的其余端子連接在一起，對

5、應(yīng)(n+1)端元件的最后一個(gè)端子1.1網(wǎng)絡(luò)的基本概念研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論第二節(jié) 網(wǎng)絡(luò)元件 二端網(wǎng)絡(luò)元件 電阻、電感、電容 多端網(wǎng)絡(luò)元件 放大器、變壓器、回轉(zhuǎn)器研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論第三節(jié) 網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì) 一、網(wǎng)絡(luò)的線性與非線性 二、網(wǎng)絡(luò)的時(shí)不變性與時(shí)變性 三、網(wǎng)絡(luò)的無源性和有源性研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論一、線性與非線性1.線性網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)定義：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)若僅含線性元件和獨(dú)立源 按此定義，含線性電感的電流和線性電容的電壓可具有任意初始值 傳統(tǒng)定義著眼于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的組成元件端口型線性網(wǎng)絡(luò) 若一個(gè)n端口網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出關(guān)系由積分微分算子D確定，當(dāng)D既有齊次性又具有可加性時(shí)，此網(wǎng)絡(luò)稱為線性網(wǎng)絡(luò) 反之，若算子D不具有齊

6、次性或可加性，則此網(wǎng)絡(luò)稱為端口性非線性網(wǎng)絡(luò)1.3網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì)研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論一、線性與非線性 T12pv vvvT12qy yyy,Dv y01.3網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì)研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論一、線性與非線性-算子D是指一組含積分運(yùn)算、微分運(yùn)算的關(guān)系式-滿足算子D所示方程組的輸入量和輸出量，實(shí)際上就是網(wǎng)絡(luò)的容許信號偶-根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成元件及其聯(lián)結(jié)關(guān)系，用KCL、KVL和元件u-i關(guān)系可寫出網(wǎng)絡(luò)的輸入-輸出方程，即可得到相應(yīng)的積分微分算子D1.3網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì)研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論一、線性與非線性 ,Dvy0 ttvy ttvy1.3網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì)研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論一、線性與非線性1.端口型線性網(wǎng)絡(luò)的

7、齊次性和可加性可加性 網(wǎng)絡(luò)的積分微分算子D，對于任意的兩對容許信號偶 和 當(dāng) 和必有則稱該網(wǎng)絡(luò)的輸入-輸出關(guān)系存在可加性可加性還可表示為當(dāng) 和 ，必有則稱算子D具有可加性v,y v,y,Dv y0 ,Dv y0,Dvv yy0 ttvy ttvy ttttvvyy1.3網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì)研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論二、時(shí)不變性與時(shí)變性1.定義-傳統(tǒng)時(shí)不變的網(wǎng)絡(luò)的定義：若一個(gè)網(wǎng)絡(luò)不含任何非源時(shí)變網(wǎng)絡(luò)元件，則稱該網(wǎng)絡(luò)為時(shí)不變的，反之，凡含有非源時(shí)變網(wǎng)絡(luò)元件的網(wǎng)絡(luò)，為時(shí)變網(wǎng)絡(luò)。-端口型時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)的定義：V（t）和y（t）為n端口網(wǎng)絡(luò)的任一輸入輸出信號偶，當(dāng)v(t)-y(t)，必有v(t-T)y(t-T)成立，則

8、該網(wǎng)絡(luò)為端口型時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)。研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論二、時(shí)不變性與時(shí)變性2.二者關(guān)系-傳統(tǒng)時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)，如果其中不含時(shí)變獨(dú)立源，則必定為端口型時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)。-端口型時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)卻不一定是傳統(tǒng)的時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)。研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論三、有源性與無源性1.網(wǎng)絡(luò)元件的有源性與 無源性定義： 元件在任一時(shí)間區(qū)間t0,t中，經(jīng)其二端傳送至電路其他部分的能量不大于它在t0時(shí)的儲能。 -電阻元件 -電容元件 -電感元件 -憶阻元件研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論三、有源性與無源性2.網(wǎng)絡(luò)的有源性與無源性定義： -傳統(tǒng)定義：若一個(gè)網(wǎng)絡(luò)僅由無源網(wǎng)絡(luò)元件構(gòu)成，則該網(wǎng)絡(luò)無源。 -端口型無源性定義：無源網(wǎng)絡(luò)在任意一段時(shí)間內(nèi)，通過各端口而傳遞給外部電路的能量，不可能大于在此之前它所存儲的能量。二者關(guān)系： -傳統(tǒng)的無源網(wǎng)絡(luò)僅含無源元件，必為端口型無源網(wǎng)絡(luò)； -端口型無源網(wǎng)絡(luò)可能是傳統(tǒng)無源網(wǎng)絡(luò)