网络图论和电路方程的矩阵形式(二)(2/2)

㈡标准支路

1. 标准支路

①标准支路图(如图)

②性质

    ❶Uᴷ与Iᴷ关联参考方向,且与支路方向一致

    ❷Iˢᴷ、Uˢᴷ与支路方向相反

    ❸Z或Y必须是单一元件(纯阻/纯感/纯容)

    ❹实际支路可没有独立电源,必须有Z或Y

③标准支路的矩阵方程

    ❶基本支路方程

        流控型:Uᴷ= Zᴷ( Iᴷ + Iˢᴷ )-Uˢᴷ

        压控型:Iᴷ = Yᴷ(Uᴷ+Uˢᴷ)-Iˢᴷ   

            矩阵形式:

              Uᵇ = Z Iˢ + Z Iᵇ - Uˢ

              Iᵇ  =YUˢ + YUᵇ - Iˢ

    ❷支路电流列向量:Iᵇ=(I₁, I₂, I₃,..., I₉)ᵀ

      支路电压列向量:Uᵇ=(U₁, U₂, U₃, ..., U₉)ᵀ

    ❸独立电源列向量:

      Iˢ =(±Iˢ₁, ±Iˢ₂, ±Iˢ₃,..., ±Iˢ₉)ᵀ

      Uˢ=(±Uˢ₁, ±Uˢ₂, ±Uˢ₃,..., ±Uˢ₉)ᵀ

      如果Uˢᴷ、Iˢᴷ,

          与支路方向相同, 则元素前加负号

          与支路方向相反, 则元素前加正号

    ❹支路阻抗矩阵: Zᵇ=diag(Z₁, Z₂, Z₃, ..., Z₉)

        支路导纳矩阵: Yᵇ=diag(Y₁, Y₂, Y₃, ..., Y₉)

      对角阵不补零不给分。。。

2. 含受控源和互感的电路

    注:不含受控源和互感的电路—一般电路

            支路阻抗/导纳矩阵是“对角矩阵”

  ⑴仅含互感的电路

      注:支路阻抗/导纳矩阵是“对称矩阵”

            有无互感的唯一区别是Zᵇ和Yᵇ的不同

      ①列写支路方程的方法:

        ❶先按照没有互感列写“支路阻抗阵Zᵇ”

        ❷互感耦合的支路j、支路k

          对称元素:zʲᵏ = zᵏʲ = ±jωM,

              若电流加强磁场,取“+”;

              若电流削弱磁场,取“-”.

        (不补零算错)

          ❸支路导纳阵:  Yᵇ = (Zᵇ)⁻¹

              (分块矩阵求逆)

          (不补零算错)

          ❹列写(压/流)控型支路矩阵方程

  ⑵含有受控源的电路(直观法)

      注:支路阻抗/导纳矩阵是“非对称矩阵”

              有无受控源唯一区别是Zᵇ和Yᵇ的不同

      ①列写支路矩阵方程的步骤:

          ❶将独立电源置零,重画电路图

          ❷在图中标出每个支路的Uᵏ, Iᵏ

          ❸欧姆定律直接列出每个支路的方程

            用Iᵏ表示Uᵏ,Iᵇ=YᵇUᵇ列写Yᵇ

            用Uᵏ表示Iᵏ,Uᵇ=ZᵇIᵇ列写Zᵇ

          ❹列写支路矩阵方程

㈢电路方程的矩阵形式(如图所示)


节点电压方程

回路电流方程

割集电流方程

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