电网络理论绪论第一章1
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第一章电力网络的数学模型电力系统由电源、电力网络、负荷三部分组成。
电力网络包括了输电和配电线路、变压器和移相器、开关、并联和串联电容器、并联和串联电抗器等元件,它们按一定的形式联结成一个总体,达到输送和分配电能的目的。
选取物理量、建立物理的和数学的模型是研究、分析一个客体过程中关键的一步,是得到定量关系的基础。
物理模型是被研究的客体的一种简化和抽象,选取何种物理模型取决子研究的目的和内容。
例如输电线路是由载流导体、绝缘结构和机械构架等组成的一个客体。
当研究其电气特性时,可以根据研究的具体内容,把输电线抽象成分布参数的长线、多个π型电路的链式电路,直到一个集中的电抗等不同的模型。
数学模型的建立就是找到一种合适的数学形式,来表达物理模型中物理量之间的关系,把一个物理问题抽象成一个数学问题。
网络方程就是网络的数学模型,列写网络方程就是按照选定的数学型式,把网络物理模型中的物理量之间的约束全部表达出来,而不包含不必要的约束。
物理量的选取,物理模型和数学模型的建立都不是唯一的,取决于研究的目的和内容,也取决于当时能够采用的研究、计算的手段和工具。
物理模型和数学模型本身就标志着对问题认识的深度和科学技术发展的水平。
电力网络的等值电路就是它的物理模型,而描述等值电路中各电气参数之间关系的数学方程式就是它的数学模型。
在结构、电源、负荷完全对称的假定下,电力网络的稳态分析采用正序、单相等值电路。
本章仅讨论组成电网元件的适合于稳态分析的正序、单相等值电路。
第一节 电网元件的电路模型一、 标幺值电力系统常使用标幺值进行计算。
即使用没有单位的阻抗、导纳、电流、电压、功率的相对值进行运算。
基准值有名值标幺值=(1-1) 通常选定三相功率和线电压的基准值B S 和B U 后,其它各量的基准值也就确定了。
三相功率的基准一般选为一个整数,如100或1000MV A ,电压的基准往往取电网中被定为基本级的额定电压或平均额定电压。
电网络分析综述电路CAD技术是电路分析、设计、验证的有力工具,随着集成电路特征尺寸进入纳米时代,电路的规模越来越大,工作频率越来越高,芯片上市时间越来越短,以集成电路CAD为基础的电子设计自动化(EDA)已经成为提高设计效率、优化电路性能,增加芯片可靠性和提高芯片合格率的新兴产业,渗入到集成电路设计的每一阶段。
电路CAD已经有近40年的历史,涉及电路理论、半导体器件物理、线性与非线性方程组的求解方法、最优化涉及、数值分析和计算机软件等多个领域。
纳米时代的到来既为电路CAD技术带来了机遇,也使之前面临更大的挑战。
随着集成电路与计算机的迅速发展,以电子计算机辅助设计为基础的电子设计自动化技术已经成为电子学领域的重要学科,并已形成一个独立的产业。
它的兴起与发展,又促进了集成电路和电子系统的迅速发展。
当前,集成电路的集成度越来越高,电子系统的复杂程度日益增大,而电子产品在市场上所面临的竞争却日趋激烈,产品在社会上的收益寿命越来越短,甚至只有一二年时间。
处于如此高速发展和激烈竞争的电子世界,电路设计工作者必须拥有强大有力的EDA 工具才能面对各种挑战,高效地创造出新的电子产品。
20世纪70年代到80年代初期,电子计算机的运算速度、存储量和图形功能还正在发展之中,电子CAD和EDA技术还没有形成系统,仅是一些孤立的软件程序。
这些软件在逻辑仿真、电路仿真和印刷电路板(PCB)、IC版图绘制等方面取代了设计人员靠手工进行繁琐计算、绘图和检验的方式,大大提高了集成电路和电子系统的设计效率和可靠性。
但这些软件一般只有简单的人机交互能力,能处理的电路规模不是很大,计算和绘图的速度都受限制。
而且由于没有采用统一的数据库管理技术,程序之间的数据传输和交换也不方便。
20世纪80年代后期,是计算机与集成电路高速发展的时期,也是EDA技术真正迈向自动化并形成产业的时期。
这一阶段,EDA的主要特点是:能够实现逻辑电路仿真、模拟电路仿真、集成电路的布局和布线、IC版图的参数提取与检验、印制电路板的布图与检验、以及设计文档制作等各设计阶段的自动设计,并将这些工具集成为一个有机的EDA系统,在工作站或超级微机上运行。
第一章绪论1.1通信的概念一、通信的定义道信就是由一地向另一地传暹消息.人与人之间要互通情报,交换消息,这就需要消息的传递0古代的烽火台、金毂、旌旗,现代的书信、电报、电话、传真、电子信箱、可视图文等,都是人们用来传递信息的方式。
消息:有律于传送的文字、符号、数邦和语音、活动图片等.信号:与消息一一对应的电:t・它是消息的物及我体,即消息是寄托在电信号的某一分量上.二、电通信1.定义利用“比”来传递信息,是一种最有效的传输方式,这种通信方式称为电通信02.特点电通信方式能使消息几乎在任点的通信距离上实现既迅速、有效,而义渔病、可靠的传递。
电通信一藏指电信,即指利用有微电、无战电、光和其它电融系统,对于消息、情报、指令、文字、图象、声音羔任何性及的消息透行传3.分类(1)按电信业务分也报、电话、数据传输、传真、可视也话等.从广义上讲,广播、电视、雷达、导航、遥控遥便、计算机通信等都应属于电通信的范畴。
(2)按通信技术分移动通信、数据通信、卫星通信、光纤通信、为播中继通信(3)按传输媒介分有线通信、无找通信三、电通信的历史原始的通信方式有烽火、书信和旗话等,它们最主要的缺点是消息传送距离短, 速度慢。
电通信起源于19世纪30年代。
1835年,英尔斯电码出现:1837年,莫尔斯电磁式电报机出现:1866年,利用大西洋海底电境实现了越洋电报通信:1876年,贝尔发明了电话机,开始了有级电报、电话通信,使消息传递既迅速、又准确。
19世纪末,出现了无姣也报:20世纪初也子管的出现使无线电话成为可能。
从20世纪60年代以来.随着晶体管、集成电路的出现和应用,无线电通信迅速发展,无线也话、广播、电视和传真通信相继出现并发展起来。
进入20世圮80年代以来,超着人造卫星的发射,电子计算机、大规模集成电路和光导纤维等现代化科学技术成果的问世和应用,促进了微波通信、卫星通信、光纤通信、秒动通信和计算机通信等各种现代通信系统的竞和发展。
电网络理论Electric Network Theory课程主要内容概述一、 基本概念1. 矩阵代数初步在电网络分析中要出现代数的或者微分的线性方程组,当这些方程组包含着许多个方程式时,单单是编写它们和使它们具体化非常的麻烦。
矩阵表示法乃是编写这些方程组的一种简便方法;而且矩阵表示法还能简化这些方程的运算和它们的求解。
在这一节中,复习了矩阵的基本性质和矩阵代数。
如:矩阵的概念,矩阵的基本运算(矩阵的乘法、微分、积分、转置、共轭、共轭转置),矩阵的类型(对称矩阵和斜对称矩阵、埃尔米特矩阵和斜埃尔米特矩阵),矩阵的逆,行列式及其基本运算等主要内容。
2 网络分类电路的特性在很大程度上决定于电路元件的特性,同时也决定于电路元件的相互连接方式。
2.1线性和非线性在电路理论中,电路的线性和非线性有两种定义,一是根据电路元件的特性来定义,二是根据输入输出关系来定义,后者称为端口型定义。
若电路的线性无源元件(具有任意的初始条件)、线性受控源及独立电源组成,则称为线性电路。
若电路含有一个或几个非线性元件,则称为非线性电路。
研究电路(或网络)的输入输出关系时,则可根据端口变量之间的关系来定义电路的线性性质,这样的定义称为端口型线性定义。
假设多端口网络的输入U 为M 维向量,输出Y 为N 维向量。
当任一端口的电压和电流服从该端口限定的约束时,称此端口的电压和电流为一对允许的信号。
若一网络的输入输出关系由微分积分方程组N (U ,Y )=0给出,当该网络的输入输出关系既存在齐次性又存在可加性,则称为端口型线性网络。
当网络的输入输出关系不同时存在齐次性与可加性,则称为端口型非线性网络。
这一关系意味着端口型线性网络的输入输出微分积分关系式满足叠加原理。
2.2 时变和时不变一个不含时变元件的电路称为时不变电路,否则称为时变电路。
关于N 端口的时变和时不变性质,“按端口”的时变和时不变根据以下定义来考虑。
设对一个N 端口的激励和响应有:U (t )→Y (t ),Û(t )→Ŷ(t )如果对所有t 0,当Û(t )= U (t - t 0)时,有Ŷ(t )= Y (t - t 0),则称此N 端口为“按端口时不变”网络。