[發明專利]擬功率平衡原理測驗方法和實驗裝置

在審

• 申請號: 201911048856.5
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110767051A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 朱明;朱嘉慧
• 申請（專利權）人: 朱嘉慧
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種擬功率平衡原理測驗方法和實驗裝置，特別是采用反激去激原理和電源外析原理的擬功率平衡原理測驗方法和采用可調獨立電源的實驗裝置，屬于測量驗算方法和電子電路實驗裝置。反激去激原理：有激電路網絡的端口上附加反激電源后等效為無激同構電路網絡。電源外析原理：有激電路網絡等效為在其無激同構電路網絡端口上附加外析電源后的有激電路網絡。擬功率平衡原理：倆同拓電路不計同號同值電阻或阻抗的兩種總擬功率代數和相等。實驗裝置由端口重源或激勵可調雙端口網絡與電壓表、電流表和可調獨立電壓源、可調獨立電流源及可調有源負載組成，可用于演示、驗證：擬功率平衡原理、功率守恒定理及反演原理等，具有很大的實用價值。

技術領域

本發明涉及一種擬功率平衡原理測驗方法和實驗裝置，特別是采用反激去激原理和電源外析原理的擬功率平衡原理測驗方法和采用電子電路實現可調獨立電源的實驗裝置，屬測量驗算方法和電子電路實驗裝置。

背景技術

隨著社會與技術的發展，電路的應用日益普遍，但同時電路也變得日益復雜，從簡單的對聯電路、串并聯變換電路、三岔形三角形變換電路到超級復雜的電路，從單端口電路網絡、雙端口電路網絡到多端口電路網絡，從單相電路、兩翼電路、兩相電路到三相電路甚至多相電路，從靜態電路、穩態電路到動態電路，從普聯電路、耦合電路到控制電路或傳輸電路，從對稱電路、準對稱電路到不對稱電路，從線性電路、非線性電路到開關電路甚至數字電路，電路正在飛速地發展，但同時帶來電路分析計算與設計上的巨大困難，如何分析電路、簡化電路并降低電路設計的難度、降低電路的復雜度、降低電路的成本其研究具有重大的意義。

電路的知識體系框架有基礎層、方法層和應用層三個層面，如圖1所示。

基礎層包括：基本物理量及其參考方向、元件支路及其伏安特性、結點回路及基爾霍夫定律、結構拓撲及約束關系的矩陣表達。其中：參考方向、伏安特性和基爾霍夫定律這三個知識點稱為電路分析求解的三個核心基礎知識點。

電路基礎物理量電壓和電流所用的變量符號表：

其中：為虛數單位，即有：κ²＝-1、κ³＝-κ、κ⁴＝1。

構建電路網絡需用到電路元件，電路元件的圖形符號與分類如圖2所示。

常用兩端元件有：理想獨立電源、變換元件、理想電表；理想獨立電源：理想獨立電壓源、理想獨立電流源、理想獨立功率源；變換元件：電阻元件、儲能元件，電阻元件：正阻元件、負阻元件，儲能元件：電感元件、電容元件；理想電表：理想電壓表、理想電流表、萬能功率表；萬能功率表視為兩個兩端元件的組合，除功率外，也可以測電壓和電流。

電路分析時常常還會用到實際獨立電源組件：實際獨立電壓源、實際獨立電流源、實際獨立電源，實際獨立電源組件形成過程如圖3所示。

方法層為電路分析求解的三種基本方法：等效變換法、關聯關系法、定理解析法。

等效變換法：又稱等效電路法，是利用等效變換原理將復雜的電路一步一步等效轉化為簡單電路求解，并將求解的結果作為已知條件求解一步還原的電路，再次將求解的結果作為已知條件求解進一步還原的電路，如此直至求得全部所需的結果或求解出整個原電路。等效變換法是一種物理方法，等效變換法所使用的等效變換原理有：理想電源的串并聯等效變換、理想電源的移源法則、電阻或阻抗的串并聯等效變換、電阻或阻抗的三岔形三角形等效變換、實際電壓源與實際電流源的相互等效變換、開路短路極致等效變換、理想耦合模塊端口網絡等效遷移原理、理想耦合模塊參數歸一化原理、理想比例受控源等效原理等。

理想電源移源過程如圖4a、4b所示，理想電源三岔形三角形轉換如圖5a、5b所示。