最大功率.ppt

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1、44最大功率传输定理最大功率传输定理 本节介绍戴维宁定理的一个重要应用。在测量、电子本节介绍戴维宁定理的一个重要应用。在测量、电子和信息工程的电子设备设计中，常常遇到电阻负载如何从和信息工程的电子设备设计中，常常遇到电阻负载如何从电路获得最大功率的问题。这类问题可以抽象为图电路获得最大功率的问题。这类问题可以抽象为图(a)所示所示的电路模型来分析的电路模型来分析网网络络N表表示示供供给给电电阻阻负负载载能能量量的的含含源源线线性性电电阻阻单单口口网网络络，它它可可用用戴戴维维宁宁等等效效电电路路来来代代替替，如如图图(b)所所示示。电电阻阻RL表表示示获获得得能能量量的的负负载载。此此处处要要

2、讨讨论论的的问问题题是是电电阻阻RL为为何何值值时，可以从单口网络获得最大功率。时，可以从单口网络获得最大功率。写出负载写出负载RL吸收功率的表达式吸收功率的表达式欲求欲求p的最大值，应满足的最大值，应满足dp/dRL=0，即即由此式求得由此式求得p为极大值或极小值的条件是为极大值或极小值的条件是由于由于由此可知，当由此可知，当Ro0,且且RL=Ro时，负载电阻时，负载电阻RL从单口网从单口网络获得最大功率。络获得最大功率。最大功率传输定理：含源线性电阻单口网络最大功率传输定理：含源线性电阻单口网络(Ro0)向向可变电阻负载可变电阻负载RL传输最大功率的条件是：负载电阻传输最大功率的条件是：负

3、载电阻RL与单与单口网络的输出电阻口网络的输出电阻Ro相等。满足相等。满足RL=Ro条件时，称为最大条件时，称为最大功率匹配，此时负载电阻功率匹配，此时负载电阻RL获得的最大功率为获得的最大功率为满足最大功率匹配条件满足最大功率匹配条件(RL=Ro0)时，时，Ro吸收功率与吸收功率与RL吸收功率相等，对电压源吸收功率相等，对电压源uoc而言，功率传输效率为而言，功率传输效率为=50%。对单口网络对单口网络N中的独立源而言，效率可能更低。电力系统中的独立源而言，效率可能更低。电力系统要求尽可能提高效率，以便更充分地利用能源，不能采用要求尽可能提高效率，以便更充分地利用能源，不能采用功率匹配条件。

4、但是在测量、电子与信息工程中，常常着功率匹配条件。但是在测量、电子与信息工程中，常常着眼于从微弱信号中获得最大功率，而不看重效率的高低。眼于从微弱信号中获得最大功率，而不看重效率的高低。计计算算可可变变二二端端电电阻阻负负载载从从线线性性电电阻阻电电路路获获得得最最大大功功率率的的步步骤是：骤是：1计计算算连连接接二二端端电电阻阻的的含含源源线线性性电电阻阻单单口口网网络络的的戴戴维维宁宁等等效电路。效电路。2利利用用最最大大功功率率传传输输定定理理，确确定定获获得得最最大大功功率率的的负负载载电电阻阻值值RL=Ro0.3计算负载电阻计算负载电阻RL=Ro0时获得的最大功率值。时获得的最大功率

5、值。例例415电路如图电路如图4-22(a)所示。所示。试求：试求：(l)RL为何值时获得最大功率；为何值时获得最大功率；(2)RL获得的最大功率；获得的最大功率；(3)10V电压源的功率传输效率。电压源的功率传输效率。图图422解：解：(l)断开负载断开负载RL，求得单口网络求得单口网络N1的戴维宁等效电路的戴维宁等效电路参参数为：数为：如图如图422(b)所示，由此可知当所示，由此可知当RL=Ro=1 时可获得最时可获得最大功率。大功率。图图422(2)由式由式(414)求得求得RL获得的最大功率获得的最大功率(3)先计算先计算10V电压源发出的功率。当电压源发出的功率。当RL=1 时时1

6、0V电压源发出电压源发出37.5W功率，电阻功率，电阻RL吸收功率吸收功率6.25W，其功率传输效率为其功率传输效率为例例416求图求图4-23(a)所示单口网络向外传输的最大功率。所示单口网络向外传输的最大功率。解：为求解：为求uoc，按图按图(b)所示网孔电流的参考方向，列出网所示网孔电流的参考方向，列出网孔方程：孔方程：图图423整理得到整理得到解得：解得：图图423为求为求isc,按图按图(c)所示网孔电流参考方向，列出网孔方所示网孔电流参考方向，列出网孔方程程整理得到整理得到解得解得isc=3A得到单口网络的戴维宁等效电路，如图得到单口网络的戴维宁等效电路，如图(d)所示。由式所示。

7、由式(413)或或(414)求得最大功率。求得最大功率。为求为求Ro，用式用式(410)求得求得计算机程序计算机程序DC2，DCAP可以计算线性电阻可以计算线性电阻单口网络的等效电路和输出的最大功率单口网络的等效电路和输出的最大功率，有兴，有兴趣的读者可以参考光盘中的计算机解算习题和例趣的读者可以参考光盘中的计算机解算习题和例题的幻灯片。题的幻灯片。名名 称称时间时间名名 称称时间时间1 1叠加定理实验叠加定理实验1 11:472 2叠加定理实验叠加定理实验2 23:413 3线性与非线性分压电路实验线性与非线性分压电路实验2:424 4例题例题4 42 2电路实验电路实验3:115 5线性电

8、阻单口线性电阻单口VCRVCR及其等效电路及其等效电路2:596 6线性电阻单口网络的等效电路线性电阻单口网络的等效电路3:127 7可变电压源的等效电路可变电压源的等效电路3 3:04048 8输出电阻的测量输出电阻的测量1:559 9万用表电阻档输出电阻测量万用表电阻档输出电阻测量3:101010MF10MF10万用表输出电阻测量万用表输出电阻测量3:141111信号发生器输出电阻测量信号发生器输出电阻测量2:481212函数发生器的电路模型函数发生器的电路模型1:441313函数发生器输出电阻的测量函数发生器输出电阻的测量2:251414低频信号发生器低频信号发生器2:071515电阻衰减网络电阻衰减网络3:171616高频信号发生器高频信号发生器2:03根据教学需要，用鼠标点击名称的方法放映相关录像。根据教学需要，用鼠标点击名称的方法放映相关录像。郁金香