2.3-改进节点法

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1、节点法缺点:不能直接处理独立电压源,零值电阻等支路导纳为无穷大的元器件,和无伴受控电压源。,改进节点法的优点: 教材P3435解读,2.3 改进节点分析法,节点方程的矩阵形式,通过分析各种支路对Yn(s)、In(s)的贡献,可列写节点方程。对于含无伴电压源支路的情况,增加该支路的电流为未知量,Yn(s)、In(s)规模相应扩大,该方法称为改进的节点分析法。 以下讨论各种支路对节点方程的贡献:无源二端元件支路、独立电流源支路、有伴独立电压源支路、受控电流源支路、有伴受控电压源支路、无伴独立电压源支路、无伴受控电压源支路。,基本思想: 选择电路的节点电压和理想电压源支路电流、受控电压源支路电流为网

2、络变量,列写电路的混合变量方程。,将元件分为3类: 可以用导纳描述的元件,直接用节点电压作为其变量; 不能用导纳来描述的元件,用支路电流作为其变量; 独立电流源。,1. 无源二端元件支路,2. 独立电流源支路,自导为正,互导为负,等式右侧流出为负,流入为正,Is(s),3. 有伴独立电压源支路,有伴电压源可等效变换为 有伴电流源,4.无伴独立电压源支路,5. 电流控制电流源支路,受控源为二端口元件, 要涉及到4个节点,6. 电压控制电流源支路,7. 无伴电流控制电压源支路(另:有伴),特性方程,整理得:,8. 无伴电压控制电压源支路(另:有伴),整理得:,含无伴电压源时:,为简化起见,将扩大的

3、节点电压方程仍表示为:,对于电流源,无论是独立电流源,还是受控电流源,不需增加未知量; 对于无伴电压源,无论是独立电压源,还是受控电压源,都须增加支路电流为未知量。 对于有伴电压源,先转换为等效的有伴电流源。 当受控源的控制支路包含独立源时,也会影响等式右侧。 实际的电路分析软件,在划分支路时一般将电压源作独立支路处理,即作为无伴电压源对待。 采用改进节点分析法时,首先写出无源网络的节点导纳矩阵,如果含耦合电感元件,则采用2.2.3中介绍的方法处理,再依次考虑接入各独立源、受控源后对矩阵的贡献,例2-3-1 用改进节点法求下图所示网络中各节点电压。已知,解:(1)除去无伴电压源支路和电流控电流

4、源,列写节点方程,(2)考虑接入受控源时的节点方程,(3)考虑接入无伴电压源时的节点方程,增加电压源支路电流Ia为未知量,编写MATLAB程序: Is1=1; alfa=0.5; Us=2; R1=20; R2=20; R3=10; R4=40; Y = 1/R2+1/R3, -1/R3, -1/R2, 1; -1/R3+alfa/R2, 1/R3+1/R4, -alfa/R2, 0; -(1+alfa)/R2, 0, 1/R1+(1+alfa)/R2, 0; 1,0,0,0; I = 0 0 Is1 Us; %输入节点电流源向量 fprintf( u1,u2,u3,Ia: n) u = in

5、v(Y)*I %解线性方程组得节点电压,运行结果: u = 2.0000 3.0400 9.2000 0.4640 %电流Ia,例2-3-2 采用改进的节点分析法,列写混合节点方程,并编写MATLAB程序求节点电压和Us1支路的电流。,(1)先不考虑Us1和受控电流源,(2)考虑Us1,(3)考虑受控电流源,例2-3-3. 列写混合方程,解:(1)先除去理想电压源支路和受控源支路 写出节点方程:,(2)考虑接入理想独立电压源(支路2),增加一个求解变量,特性方程:,(3)考虑接入电压控制电压源(支路9),特性方程:,(新增变量),(4) 考虑接入电压控制电流源(支路11),特性方程:,(5)

6、考虑电流控制电压源CCVS(支路6)。,特性方程:,改写为:,(新增变量),(6)考虑电流控制电流源CCCS(支路10)。,特性方程:,习题2-3-4已知:us = 15sin(10000t)V,R1 = 5 ,R2 = 20 ,L1 = 1mH,L2 = 5mH,C = 10F,= 4, = 1,列写矩阵形式的节点方程,编写MATLAB程序求i1、i2。,2-4图,2-3-4已知:us = 15sin(10000t)V,R1 = 5 ,R2 = 20 ,L1 = 1mH,L2 = 5mH,C = 10F,= 4, = 1,列写矩阵形式的节点方程,编写MATLAB程序求i1、i2。,(1)等效

7、变换,(2)有向图,含受控源时的矩阵形式改进节点法,(3)关联矩阵A,(4)P、C、Is、Us、Ze,Ze=5+10j 0 0 0 ;0 20 0 0;0 0 -10j 0;0 0 0 50j Ye=inv(Ze); C=0 0 0 0;4 0 0 0;0 0 0 0;0 -0.02j 0 0; P=C*0; Yb=(eye(size(C)+C)*Ye*inv(eye(size(P)+P); A=-1 0 1 -1;0 1 0 1; Yn=A*Yb*(A); Is=0;0;0;0; Us=-15;0;0;0; In=-A*Is+A*Yb*Us; Un=inv(Yn)*In Ub=A*Un; Ib=Is+Yb*(Ub-Us),(5)编写MATLAB程序:,

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