电路分析第11章培训课件.ppt
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1、电路分析第11章11.1.1 网络参数与方程网络参数与方程二端二端口网络的四个变量:口网络的四个变量:其中其中N 表示无表示无独立源的线性独立源的线性二端口网络。二端口网络。I1+_ U2 I2+_ U1N2211参考方向取为下图所示方向:参考方向取为下图所示方向:1.Z参数及其方程参数及其方程Z参数矩阵参数矩阵描述方程描述方程自变量自变量 因变量因变量 1U&N2U&1I&2I&22端开路时的端开路时的输入阻抗输入阻抗22端开路时的端开路时的转移阻抗转移阻抗Z 参数的四个值参数的四个值221U&N2U&1I&求求z11和和z21的电路的电路1111端开路时的端开路时的反向转移阻抗反向转移阻抗
2、11端开路时的端开路时的输出阻抗输出阻抗1U&N2U&2I&求求z12和和z22的电路的电路1122可见,以上参数具有如下特点:可见,以上参数具有如下特点:1 1)均有阻抗的量纲。(故称之为均有阻抗的量纲。(故称之为Z Z参数)参数)和和为策动点函数,为策动点函数,和和为转移函数。为转移函数。2 2)均是在某端口开路时求得,故又称之为均是在某端口开路时求得,故又称之为开路阻抗参数。开路阻抗参数。3 3)例例11-1如图的二端口网络又称为如图的二端口网络又称为T形电路,求其形电路,求其Z参数。参数。Rj L1j C解解按定义可求得该网络的按定义可求得该网络的Z参数参数该二端口网络有该二端口网络有
3、z12=z21。例例 求其求其Z Z 参数。参数。1U&2U&aZbZcZ2I&1I&直接可写出:直接可写出:于是,得:于是,得:例例11-2求如图所示二端口网络的求如图所示二端口网络的Z参数。参数。解解:列写二端口网络列写二端口网络端口的伏安关系为端口的伏安关系为由图中结点由图中结点可得可得 ,即,即 ,代入上式可得,代入上式可得 即即:该例中该例中z12 z21;一般当电路中含有受控源时,;一般当电路中含有受控源时,z12 z212.Y 参数参数Y参数矩阵参数矩阵方程方程自变量自变量 因变量因变量 2I&1I&2U&1U&NY 参数的参数的4个值个值2I&1I&1U&N求求和和的电路的电路
4、2I&1I&1U&N求求和和的电路的电路22 端短路时端短路时11端端的的策动点导纳;策动点导纳;11端短路时的端短路时的反向转移导纳;反向转移导纳;22端短路时的端短路时的正向转移导纳;正向转移导纳;11端短路时端短路时22 端的端的策动点导纳策动点导纳1 1)均有导纳的量纲;(故称之为均有导纳的量纲;(故称之为Y Y参数)参数)3 3)均是在某端口短路时求得,故又称之为均是在某端口短路时求得,故又称之为短路短路导纳参数导纳参数。2 2)y1111和和y2222为策动点函数;为策动点函数;y1212和和y2121为转移函数;为转移函数;Y参数的求法:参数的求法:方法方法1 1:由定义利用以上
5、二个电路分别求得;:由定义利用以上二个电路分别求得;方法方法2 2:假定假定已知,对原电路求解,求出已知,对原电路求解,求出,即得,即得Y参数方程参数方程。Y参数特点参数特点例例11-3如图所示的二端口网络又称为如图所示的二端口网络又称为形电路,求其形电路,求其Y参数。参数。解解:按定义可求得该网络按定义可求得该网络的的Y参数参数该二端口网络有:该二端口网络有:y12=y21 例例11-4则其则其Y参数矩阵参数矩阵以以 为自变量,为自变量,得得Z参数矩阵参数矩阵解解:由耦合电感的伏安关系:由耦合电感的伏安关系:求求Z参数、参数、Y参数矩阵。参数矩阵。于是,得:于是,得:例例求其求其Y参数。参数
6、。可知可知:Y=Z-1因为因为求理想变压器求理想变压器Z/Y的参数的参数.Z/Y参数矩阵参数矩阵不存在不存在。3、H参数及其方程参数及其方程1U&N_2U&1I&2I&1122H参数矩阵参数矩阵因变量因变量 自变量自变量 方程方程1U&N1I&2I&求求h11和和h21的电路的电路H 参数的参数的4个值个值1U&N2U&2I&求求h12和和h22的电路的电路22端短路时端短路时11 端端的的策动点阻抗策动点阻抗11端开路时的反向端开路时的反向电压传输函数电压传输函数22端短路时的正向端短路时的正向电流传输函数电流传输函数11端开路时端开路时22端端的的策动点导纳。策动点导纳。混合参数混合参数解
7、法解法1例例求求H参数参数.解得解得故故故故求得求得解法解法2:原电路列方程。原电路列方程。即即4、T T参数及方程参数及方程T参数矩阵参数矩阵自变量自变量 因变量因变量 2I&-2I&1I&2U&1U&N22端开路时的端开路时的电压传输函数;电压传输函数;22端短路时的端短路时的转移阻抗;转移阻抗;22端开路时的端开路时的转移导纳;转移导纳;22端短路时的端短路时的电流传输函数。电流传输函数。传传输输参参数数矩矩阵阵 T T参数的参数的4 4个值个值2I&-2I&1I&2U&1U&NA、C是在第是在第二二端口开路时求得(开路参数)端口开路时求得(开路参数)B、D是在第是在第二二端口短路时求得
8、(短路参数)端口短路时求得(短路参数)(2)(1)A为电压转移函数;为电压转移函数;B为转移阻抗;为转移阻抗;C为转移导纳;为转移导纳;D为电流转移函数。为电流转移函数。全是转移函数,两个端口之间的关系。全是转移函数,两个端口之间的关系。T参数特点:参数特点:求电路的求电路的T参数也有两种方法:参数也有两种方法:二、由原电路直接写出二、由原电路直接写出T参数方程。参数方程。一、由第二端口开路或短路分别求得;一、由第二端口开路或短路分别求得;也可由也可由Z参数方程、参数方程、Y参数方程或参数方程或H参数方程推参数方程推导出传输方程。导出传输方程。例如由例如由Y参数方程参数方程可解得可解得显然:显
9、然:解:解:于是:于是:例例求求T参数参数。例例求求T参数。参数。已知解解由原电路直接求出由原电路直接求出1U&2U&1030302I&1I&2U&m则:共同列写试试?共同列写试试?例例11-5解解:由理想变压器的由理想变压器的伏安关系:伏安关系:求如图所示理想变压器的求如图所示理想变压器的H参数矩阵、参数矩阵、T参数矩阵。参数矩阵。T参数矩阵参数矩阵可得其可得其H参数矩阵参数矩阵双口网络的端口参数由其内部结构和元件参数决定,双口网络的端口参数由其内部结构和元件参数决定,反映了其固有的端口反映了其固有的端口VCR。,已知一个双口网络,其中已知一个双口网络,其中求其求其Z参数。参数。解解已知已知
10、解得:解得:Z练习练习11.1.2 等效电路等效电路 与一端口等效相同,与一端口等效相同,当两个二端口网络当两个二端口网络称这两个二端口网络称这两个二端口网络等效等效。具有相同的端口伏安特性时,具有相同的端口伏安特性时,1、Z参数等效电路参数等效电路N2I&1I&1U&2U&212Iz&121Iz&11z22z1I&2I&1U&+2U&+(a)双受控源双受控源z12z11-z12z22-z12(z21-z12)(b)单个受控源单个受控源改写改写Z参数方程参数方程 2、Y参数等效电路参数等效电路用同样方法可推得用同样方法可推得Y参数等效电路参数等效电路Y参数等效电路参数等效电路3、H参数等效电路
11、参数等效电路H参数等效电路参数等效电路用同样方法可推得用同样方法可推得H参数等效电路参数等效电路4、T T型和型和型等效电路型等效电路讨论讨论不含受控源不含受控源的双口网络的双口网络T型型型型最简单的等效电路最简单的等效电路:T型和型和型型两种两种例例已知某双口网络已知某双口网络,求其等效求其等效型电路。型电路。解解由由型电路:型电路:与与Y参数矩阵比较,可得方程:参数矩阵比较,可得方程:解得:解得:型型整理成整理成Z参数方程为:参数方程为:即:即:例例已知某双口网络,其已知某双口网络,其求其等效求其等效型电路。型电路。T解解等效等效T型的型的Z参数矩阵为:参数矩阵为:将将与与比较,得方程:比
12、较,得方程:解得:解得:11.1.3各种参数间的转换各种参数间的转换电路理论和基本定理推导中电路理论和基本定理推导中,常用常用Y和和Z参数;参数;电子线路中广泛用电子线路中广泛用H参数;参数;通讯和电力系统分析常用通讯和电力系统分析常用T参数。参数。当某类参数可能不易测得,当某类参数可能不易测得,而另一类参数可能容易得到。而另一类参数可能容易得到。因此因此,需进行需进行参数间相互转换参数间相互转换。各组参数间的互换对照表各组参数间的互换对照表Z参数参数Y参数参数H参数参数T参数参数Z参数参数z11z12z21z22Y参数参数y11y12y21y22H参数参数h11h12h21h22T参数参数A
13、BCDP271表表11-1对某些双口网络,有些参数可能是不存在的。对某些双口网络,有些参数可能是不存在的。求输入阻抗或导纳求输入阻抗或导纳求负载端看进去的戴维南等效电路求负载端看进去的戴维南等效电路 求转移电压比或转移电流比求转移电压比或转移电流比具有端接的二端口电路分析具有端接的二端口电路分析分析方法:分析方法:列出双口网络的列出双口网络的端口端口参数方程。参数方程。列出两端支路的列出两端支路的VCR方程。方程。联立求解。联立求解。怎么分析?怎么分析?含内阻含内阻负载负载Z、Y、H、T等等 若若,求,求例例电路如图电路如图若若为不等于为不等于0的有限值,的有限值,求,求 若若,求,求解解二端
14、口网络方程为二端口网络方程为电源支路方程:电源支路方程:负载支路方程:负载支路方程:代入代入式,得式,得若若则则(3)(4)将将代入代入式,式,即即得得若若,则,则代入代入、式,得式,得代入代入式,得式,得即即(3)于是于是即即由由、式得式得代入得代入得若若为不等于为不等于0的有限值的有限值(4)整理后,可求得:整理后,可求得:例例11-6 端接二端口网络如图所示,已知端接二端口网络如图所示,已知 =3V,Zs=2,二端口二端口Z参数:参数:z11=6,z12=j5,z21=16,z22=5。求负载阻抗等于多少时获得最大功率?并求最大功率。求负载阻抗等于多少时获得最大功率?并求最大功率。解解
15、由已知条件可得二端口由已知条件可得二端口的的Z参数方程为:参数方程为:代入激励源支路伏安关系代入激励源支路伏安关系消去消去 、得得当当ZL=Zeq*时负载可获得最大功率,时负载可获得最大功率,因此因此,ZL=5 j10 等效等效练习练习1 1 电路如图电路如图,已知已知解解(1)由由(1)和和(3)得得并与等效电路比较并与等效电路比较RReqUOC+-NR(T)解解(2)当当US=9V时时,最大功率为最大功率为又由又由(2)式式此时此时电源功率为电源功率为发出功率为发出功率为得得练习练习2RZ已知二端口参数已知二端口参数试求其输入阻抗试求其输入阻抗。输出端接电阻输出端接电阻 ,可得可得。解解串
16、联串联1、串联、并联串联、并联11.3二端口网络的连接二端口网络的连接11.3.1 11.3.1 连接方式连接方式 a即即由于由于:且且得串联后双口网络的得串联后双口网络的Z参数矩阵为参数矩阵为故故Z并联并联有:有:得并联后双口网络的得并联后双口网络的Y参数矩阵为参数矩阵为 Y2、串并联、串并联H=Ha+HbH=Ha+Hb自己推导自己推导设 的T参数为:即3.级联(链接)级联(链接)设 的T参数为:即a级联后的级联后的T参数方程为:参数方程为:即级联后的即级联后的T参数矩阵为参数矩阵为。练习练习1.已知已知P1的传输参数为的传输参数为求方程求方程中的中的T参数矩阵。参数矩阵。解解由由P1y则则
17、y2.已知已知P1的传输参数为的传输参数为求方程求方程中的中的T参数矩阵。参数矩阵。解解由由z则则P1z11.3.2 连接的有效性连接的有效性 复合复合二端口要求连接的二端口要求连接的子二端口子二端口的的端端端端口条件口条件口条件口条件不因连接而破坏。不因连接而破坏。因此因此连接的有效性连接的有效性 是有条件的!是有条件的!例例11-7两个两个T形电路串联,形电路串联,求连接后的网络的求连接后的网络的Z参数,参数,并判别连接后的网络是否为并判别连接后的网络是否为复合二端口。复合二端口。解解 按按Z参数定义可求得参数定义可求得连接后连接后网络的网络的Z参数,即参数,即Z11=6+2+(6/3)+
18、2=12;Z12=2+(6/3)+2=6;Z21=2+(6/3)+2=6;Z22=3+2+(6/3)+2=9 即即,Z参数矩阵为参数矩阵为由电路可得,两个由电路可得,两个T形二端口网络的形二端口网络的Z参数矩阵分别为参数矩阵分别为 两矩阵相加两矩阵相加 不是复合二端口不是复合二端口 二端口二端口串联有效性串联有效性检测检测时,端口条件不被破坏时,端口条件不被破坏 二端口二端口并联有效性并联有效性检测检测 检验电路要求输入端(或输出端)加电压源检验电路要求输入端(或输出端)加电压源且子网络输出端(或输入端)且子网络输出端(或输入端)短路短路。不含受控源的线性时不变双口网络不含受控源的线性时不变双
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