[发明专利]拟功率平衡原理测验方法和实验装置

说明书

本发明涉及一种拟功率平衡原理测验方法和实验装置，特别是采用反激去激原理和电源外析原理的拟功率平衡原理测验方法和采用可调独立电源的实验装置，属于测量验算方法和电子电路实验装置。反激去激原理：有激电路网络的端口上附加反激电源后等效为无激同构电路网络。电源外析原理：有激电路网络等效为在其无激同构电路网络端口上附加外析电源后的有激电路网络。拟功率平衡原理：俩同拓电路不计同号同值电阻或阻抗的两种总拟功率代数和相等。实验装置由端口重源或激励可调双端口网络与电压表、电流表和可调独立电压源、可调独立电流源及可调有源负载组成，可用于演示、验证：拟功率平衡原理、功率守恒定理及反演原理等，具有很大的实用价值。

技术领域

本发明涉及一种拟功率平衡原理测验方法和实验装置，特别是采用反激去激原理和电源外析原理的拟功率平衡原理测验方法和采用电子电路实现可调独立电源的实验装置，属测量验算方法和电子电路实验装置。

背景技术

随着社会与技术的发展，电路的应用日益普遍，但同时电路也变得日益复杂，从简单的对联电路、串并联变换电路、三岔形三角形变换电路到超级复杂的电路，从单端口电路网络、双端口电路网络到多端口电路网络，从单相电路、两翼电路、两相电路到三相电路甚至多相电路，从静态电路、稳态电路到动态电路，从普联电路、耦合电路到控制电路或传输电路，从对称电路、准对称电路到不对称电路，从线性电路、非线性电路到开关电路甚至数字电路，电路正在飞速地发展，但同时带来电路分析计算与设计上的巨大困难，如何分析电路、简化电路并降低电路设计的难度、降低电路的复杂度、降低电路的成本其研究具有重大的意义。

电路的知识体系框架有基础层、方法层和应用层三个层面，如图1所示。

基础层包括：基本物理量及其参考方向、元件支路及其伏安特性、结点回路及基尔霍夫定律、结构拓扑及约束关系的矩阵表达。其中：参考方向、伏安特性和基尔霍夫定律这三个知识点称为电路分析求解的三个核心基础知识点。

电路基础物理量电压和电流所用的变量符号表：

其中：为虚数单位，即有：κ²＝-1、κ³＝-κ、κ⁴＝1。

构建电路网络需用到电路元件，电路元件的图形符号与分类如图2所示。

常用两端元件有：理想独立电源、变换元件、理想电表；理想独立电源：理想独立电压源、理想独立电流源、理想独立功率源；变换元件：电阻元件、储能元件，电阻元件：正阻元件、负阻元件，储能元件：电感元件、电容元件；理想电表：理想电压表、理想电流表、万能功率表；万能功率表视为两个两端元件的组合，除功率外，也可以测电压和电流。

电路分析时常常还会用到实际独立电源组件：实际独立电压源、实际独立电流源、实际独立电源，实际独立电源组件形成过程如图3所示。

方法层为电路分析求解的三种基本方法：等效变换法、关联关系法、定理解析法。

等效变换法：又称等效电路法，是利用等效变换原理将复杂的电路一步一步等效转化为简单电路求解，并将求解的结果作为已知条件求解一步还原的电路，再次将求解的结果作为已知条件求解进一步还原的电路，如此直至求得全部所需的结果或求解出整个原电路。等效变换法是一种物理方法，等效变换法所使用的等效变换原理有：理想电源的串并联等效变换、理想电源的移源法则、电阻或阻抗的串并联等效变换、电阻或阻抗的三岔形三角形等效变换、实际电压源与实际电流源的相互等效变换、开路短路极致等效变换、理想耦合模块端口网络等效迁移原理、理想耦合模块参数归一化原理、理想比例受控源等效原理等。

理想电源移源过程如图4a、4b所示，理想电源三岔形三角形转换如图5a、5b所示。