戴维南等效电路受控源分析

戴维南定理(thevenin‘s theorem):含独立电源的线性电阻单口网络n,就端口特性而言,可以等效为一个电压源和电阻串联的单口网络。电压源的电压等于单口网络在负载开路时的电压uoc;电阻r0是单口网络内全部独立电源为零值时所得单口网络n0的等效电阻。
戴维南定理可以在单口外加电流源i,用叠加定理计算端口电压表达式的方法证明如下。在单口网络端口上外加电流源i,根据叠加定理,端口电压可以分为两部分组成。一部分由电流源单独作用(单口内全部独立电源置零)产生的电压u’=roi,另一部分是外加电流源置零(i=0),即单口网络开路时,由单口网络内部全部独立电源共同作用产生的电压u”=uoc。由此得到:u=u’+u”=roi + uoc
戴维南等效电路受控源分析 戴维南定理指出,等效二端网络的电动势e等于二端网络开路时的电压,它的串联内阻抗等于网络内部各独立源和电容电压、电感电流都为零时,从这二端看向网络的阻抗zi。设二端网络n中含有独立电源和线性时不变二端元件(电阻器、电感器、电容器),这些元件之间可以有耦合,即可以有受控源及互感耦合;网络n的两端ɑ、b接有负载阻抗z(s),但负载与网络n
图2内部诸元件之间没有耦合,u(s)=i(s)/z(s)(图1)。当网络 n中所有独立电源都不工作(例如将独立电压源用短路代替,独立电流源用开路代替),所有电容电压和电感电流的初始值都为零的时候,可把这二端网络记作n0。这样,负载阻抗z(s)中的电流i(s)一般就可以按下式1计算(图2)
式1式中e(s)是图1二端网络n的开路电压,亦即z(s)是无穷大时的电压u(s);zi(s)是二端网络n0呈现的阻抗;s是由单边拉普拉斯变换引进的复变量。和戴维南定理类似,有诺顿定理或亥姆霍兹-诺顿定理。按照这一定理,任何含源线性时不变二端网络均可等效为二端电流源,它的电流j等于在网络二端短路线中流过的电流,并联内阻抗同样等于看向网络的阻抗。这样,图1中的电流i(s)一般可按下式2计算(图3)
式2式中j(s)是图1二端网络n的短路电流,亦即z(s)等于零时的电流i(s);zi(s)及s的意义同前。图2、图3虚线方框中的二端网络,常分别称作二端网络n的戴维南等效电路和诺顿等效电路。
图3在正弦交流稳态条件下,戴维南定理和诺顿定理可表述为:当二端网络n接复阻抗z时,z中的电流相量i一般可按以下式3计算
式3式中e、j分别是n的开路电压相量和短路电流相量;zi是n0呈现的复阻抗;n0是独立电源不工作时的二端网络n。这个定理可推广到含有线性时变元件的二端网络。

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