新第二章2(非线性电源变换)
发布时间：2024-11-28
§2.5.2
非线性电路及其工程处理方法
一、非线性元件的描述方法1 伏安特性曲线 i u R
i(A)
u = R(i )i
0
u(V)
i = G(u)u
2 数据表格 I U
... ...
3 参数描述 特征值描述) 参数描述(特征值描述 特征值描述 1) 静态电阻 静态工作点Q处的电压与电流之比 静态工作点 处的电压与电流之比 Q i(A)
U RQ = I2) 动态电阻
I
I
0 U
U
u(V)
rQ = lim
U du = I → 0 I di Q
工作点Q的切线斜率 工作点 的切线斜率
二、非线性电阻电路的分析方法 1. 图解法 线性 非线性 i(A) US / RS Q IQ US u(V) NA 得解 (UQ,IQ) RS + _ US + U _ R I 线性 有源 二端 网络 NA + U _ I R
U = US - RSI U = f (I)
0
UQ
及相应 例题： 求图示电路中的U 例题： 求图示电路中的 、 I及相应3 kΩ Ω
的静态电阻、 的静态电阻、动态电阻。 解：US=UOC=Uab=2V+
a
0.25 kΩ Ω
其中： 其中：RS= 0.25 kΩ+ 3//1 kΩ Ω+ Ω = 1 kΩ Ω i(mA)
+I 1 kΩ + Ω 5V R UUOC D + _ _ _ 1V _
b
2
U = 1.2V
I = 0.6 mA RS + U _ I RD
0.6
Q
RQ =2
UQ IQ
= 2kΩ
+ _US
0 0.9
1.2
u(V)
1.2 0.9 rQ = = 500Ω 0.6
U = US - RSI
2 微变等效线性化分析方法
将非线性问题转换为线性问题处理。 将非线性问题转换为线性问题处理。 适用于小信号电路分析
举例： 举例：R2 + + U1 _ U2 I R3
已知： 已知： U1 =130V, U2 =120V, U3 =20V; , , ; 当S→a 时，I = 25A, a , 当S→b 时，I = 27 A。 b 。 试问： 试问：当S→b 、 U3 = -20V时，I =? 时 ？ 分量参考方向与原始量一致I = I ′ + I ′′ I = I ′ + I ′′ + I ′′′
R1
a_
S
b + U _ 3
解： 当S→a 时，I =25A, U1 与U2共同作用 ， 当S→b 时，I =27A, U1 、U2与U3共同作用 ， 单独作用时， 单独作用时 所以 U3 = 20V单独作用时， 单独作用时， 当U3 = - 20V单独作用时， 单独作用时I ′′′ = 2 A I ′′′ = 2 A
I ′′′ = kU 3
k = 0.1
当S→b, U3 = -20V时，I = 23A , 时
§2.6§2.6.1
恒定电压、 恒定电压、电流激励下的电路问题
电容、 电容、电感元件在电路中的状态
短路
L US R实际电路
U C断路 等效电路
R
1、闭合稳态情况
WL = LI
2/2;
WC = CU
2/2;
2、零状态下激励情况 3、闭合稳态下断路情况
§2.6.2 有源电路元件及其模型独立源 有源元件是电源，它给电路提供电压和电流。 有源元件是电源，它给电路提供电压和电流。 受控源 一、理想电压源 (恒压源 恒压源) 恒压源 i u(V) 恒流源) 二、.理想电流源 (恒流源 理想电流源 恒流源 iS u(V)
+ _
u
US
+i(A)
0
_
u
i(A)
0 IS
u ≡ US i 任意，有外部结构决定 任意，
i ≡ IS u 任意，有外部结构决定 任意，
简化计算
(a)
(b)
(c)
(d)
三、实际电源 1.实验 . I 电压源模型 实 + 理想电压源与电阻的串联 际 R U 电 (开
路电压 _ 开路电压) 开路电压 开路电压 源 短路电流 电流源模型 理想电流源与电阻的并联 U=U -R IS S
开路电压
2.伏安特性 . U(V) US × 短路电流 × × × IS I(A)
0I = IS U RS
(短路电流 短路电流) 短路电流 U = U1 + U2 I + + _US U RS _ 电压源模型
I = I1 + I2 I + IS _ + RS U _
电流源模型
3. 理想电压源 恒压源) 理想电压源(恒压源 恒压源 I RS U RS = 0 U(V) I US U I(A)
+ _US
+ _US
0U ≡ US
理想电压源
I任意由外部结构决定 ,
?理想电压源是否可以短路? 1) 理想电压源是否可以短路? 不可以
+
+
+
4. 实际电压源
U 可以认为是恒压源。 当RS<< R 时，U=US,可以认为是恒压源。
U
I
+
I
US1
US2
_
_
2)
_ _
US1 US2 US1= US2
四、电压源与电流源的等效互换 等效互换条件： 1. 等效互换条件：端口处的外特性完全相同 I + + _US RS1 U _ I + RS2 U _
U RS2 = RS1, IS = S RS1 + IS 等效条件? RS1 = RS2,US = RS2 IS _I
U = US - RS1I
实 际 电 源
+ U _
U I = IS RS2
2.利用电源等效互换分析电路 . 多电源并联 a 3 6V + _ 6 + 12V _ a 2A 3 2A 4A a 2 b 3 //6 =2 a 3 + _ 6V b b
+ _b
+ _
+6 b 2A+2A=4A
_
6/3=2A 多电源串联 2A a 2 + 8V _ 1 b
12/6=2A 1 2 + _ 8V
2V _ a +
例题： 例题： 利用电源等效互换方法求图 3 中电流I。 原图 解： 1 2A 1 6 2 +
1 6
2A 1
I2
6V
+
+
-
-
12V
+
2A
+ -
2A
+
2V
2
- 3
2
+ -
4A 2
I
2
2
- I 2V2 I = 1A
+
-
8V
五、电源的工作状态 已知： 已知： IS >0 ,US >0 I IS 试判断电源的工作状态？ 试判断电源的工作状态？ I
+ +U
IS US
+U
_US
_
_PI S 供出功率 P S 消耗功率 U
_
+
PI S 消耗功率 P S 供出功率 U
电源只表征外力作用下形成的电压或电流的来源。 只表征外力作用下形成的电压或电流的来源。
§2.6.3电路的工作状态和电器设备的额定值 电路的工作状态和电器设备的额定值 一、电气设备的额定值 电气设备的指电气设备长时间正常工作的限度 电源 负载
电源额定值 额定输出功率 或额定输出电流
负载额定值 参数及额定功率 或参数及额定电压
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