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電路狀態(tài)方程_確定獨(dú)立的KCL、KVL方程的網(wǎng)絡(luò)分析法

發(fā)布時(shí)間:2020-02-16 來(lái)源: 散文精選 點(diǎn)擊:

  摘要:網(wǎng)絡(luò)分析法是把圖論的理論用于電路分析的方法。一方面矩陣運(yùn)算很適合于計(jì)算機(jī)的分析、計(jì)算,另一方面利用矩陣代數(shù)能夠系統(tǒng)、準(zhǔn)確地建立復(fù)雜電路獨(dú)立的KCL、KVL方程。網(wǎng)絡(luò)分析法是結(jié)點(diǎn)分析法與回路分析法的擴(kuò)展,在電路分析中獲得廣泛的應(yīng)用。
  關(guān)鍵詞:矩陣;KCL;KVL;獨(dú)立方程
  中圖分類號(hào):TM13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
  
  1 引言
  
  復(fù)雜電路的分析通常采用系統(tǒng)分析法,系統(tǒng)分析包括結(jié)點(diǎn)分析與回路分析。其特點(diǎn)是不改變電路的結(jié)構(gòu),而是選擇一組合適的電路變量(如結(jié)點(diǎn)電壓或回路電流),根據(jù)KCL、KVL以及元件的VCR建立該組變量的獨(dú)立方程組,通過(guò)求解方程組獲得所需的電路響應(yīng)。
  一個(gè)具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)、b條支路的電路,其獨(dú)立的KCL方程為(n-1)個(gè),獨(dú)立的KVL方程為(b-n+1)個(gè)。那么如何確定獨(dú)立的KCL和KVL方程呢。
  對(duì)于一些具有簡(jiǎn)單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電路,通過(guò)直接觀察即可確定。例如,若采用結(jié)點(diǎn)分析,可任選一參考結(jié)點(diǎn),對(duì)其余(n-1)個(gè)結(jié)點(diǎn)列寫(xiě)結(jié)點(diǎn)電壓方程,那么這(n-1)個(gè)結(jié)點(diǎn)電壓方程為獨(dú)立方程;若采用回路分析,可選擇(b-n+1)個(gè)網(wǎng)孔作為回路(設(shè)電路為平面電路),列寫(xiě)回路電流方程,那么這(b-n+1)個(gè)回路電流方程為獨(dú)立方程。但是對(duì)于具有復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電路,則需要應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分析法。網(wǎng)絡(luò)分析法把圖論應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)分析,從而開(kāi)拓了電路理論研究的新領(lǐng)域。拓?fù)鋵W(xué)的基本概念提供了選取獨(dú)立完備方程的理論根據(jù),矩陣代數(shù)使列寫(xiě)電路方程系統(tǒng)化,計(jì)算機(jī)則提供了建立與求解網(wǎng)絡(luò)方程的有力工具,這三方面即構(gòu)成了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)分析的基本內(nèi)容。本文僅就如何利用矩陣代數(shù)建立獨(dú)立的KCL和KVL方程進(jìn)行說(shuō)明。
  
  2 用關(guān)聯(lián)矩陣A表示獨(dú)立的KCL和KVL方程
  
  2.1 用關(guān)聯(lián)矩陣A表示獨(dú)立的KCL方程
  以圖2-1電路為例,作出該電路的有向圖,見(jiàn)圖2-2。

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