电路邱关源电子教案第六章
电力电子技术电子教案第六章 逆变电路ppt课件
a
)
b)
图6-9 单相桥式逆变电路工作原理图
当开关Q1、Q4闭合，Q2、Q3断开时，负载电 阻R两端的电压u0为正；Q1、Q4断开，Q2、Q3闭合 时，u0为负。这样交替轮换工作，即可把直流电 变成交流电。改变两组开: 关切换频率，可改变输
二、逆变电路的换流方式
1．器件换流 利用全控型器件自身的关断能力进行换流称为 器件换流。 2．负载换流 由负载提供换流电压称为负载换流。凡是负载 电流的相位超前于负载电压的场合，都可以实 现负载换流。当负载为电容性负载时，即可实 现负载换流。 3．强迫换流 通过附加的换流装置，给欲关断的器件强迫施 加反向电压或反向电流:的换流方式称为强迫换
:
电压型逆变电路及波形
图6-13 电压型三相桥式逆变器的主电路 图6-14 三相桥式逆变器电压波形
:
电压型逆变电路工作原理
电路采用功率晶体管作为开关元件，由六个桥臂 组成。电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式是 180°导电方式，即每个桥臂的导电角度为180°，同 一组上下两个臂交替导电，因为每次换相都是在同一 相上下两个桥臂之间进行的，因此称为纵向换相。6个 管子控制导通的顺序为V1～V6，控制间隔为60°，这 样，在任一瞬间，将有三个臂同时导通。可能是上面 一个臂和下面两个臂，也可能是上面两个臂和下面一 个臂同时导通。逆变器输出的电压波形如图6-14所示。 由波形可以看出，改变三相逆变桥功率晶体管的导通 频率和导通顺序，可以得到不同频率和不同相序的三 相交流电。
在有源逆变状态下，直流回路的电压平衡方程式为Ud=Uβ，即
1.35sE20=1.35U2lcosβ
电机转差率为
s U2l cos
E20
上式表明，改变逆变角β的大小即可改变电动机的转差率，实现调速。
(完整版)模拟电路备课教案第六章
第六章 放大电路中的反馈内容提要：本章主要讲述了反馈的基本概念、负反馈放大器的方块图及一般表达式、负反馈对放大电路性能的影响和放大电路的稳定性等问题，阐明了反馈的判断方法、深度负反馈条件下放大倍数的估算方法、根据需要正确地引入负反馈的方法、负反馈放大电路稳定性的判断方法和自激振荡的消除方法等。
重点：本章是该课程的重点；反馈的概念、反馈的性质的判断方法、深度负反馈条件下放大倍数的估算方法、引入负反馈的方法、负反馈放大电路稳定性的判断方法和消振方法等。
难点：反馈概念的建立、反馈的判断、反馈网络的确定、稳定性的判断,波特图的识读。
第一节 反馈的基本概念及判断方法1. 反馈的基本概念 （1）什么是反馈?h fe i bi c v ceI b v be h re v ceh ie h oe将电子系统的输出量（输出电压或输出电流），通过一定的电路形式，部分或全部作用到输入回路，以影响其输入量(输入电压或输入电流）的过程，称之为反馈。
（2）反馈放大电路的一般框图(3)反馈的基本类型:正反馈与负反馈、交流反馈与直流反馈、 外部反馈与内部反馈。
2. 反馈的判别(1）直流反馈与交流反馈以及有无反馈的判别 直流通路和交流通路中是否存在反馈通路。
（2）反馈极性的判别：瞬时极性法。
使 。
，则为正反馈; 使 ¯，则为负反馈。
例:在下列电路中，是否存在反馈？若存在，是正反馈还是负反馈？是交流反馈还是直流反馈?dX dX fX f X解：存在反馈通路（电阻Re ），所以存在反馈；Re 既存在于交流通路，也存在于直流通路，所以既有交流反馈,也有直流反馈;从图示瞬时极性可以看出,vRe 使vBE 减小，所以为负反馈。
解：交流通路中不存在反馈通路，所以不存在交流反馈。
直流通路中存在反馈通路（反馈电阻R ），所以存在直流反馈；V R 使V D 减小，所以为负反馈.第二节 负反馈放大电路的四种基本组态1. 负反馈放大电路的四种组态A-+v Iv OR LR CV IA-+V OR L RV R V D直流通路交流通路R L -+v Iv OA从输入端看，反馈量与输入量以电压形式叠加，则为串联反馈；反馈量与输入量以电流形式叠加，则为并联反馈.从输出端看，反馈量若取自于输出电压,则为电压反馈；反馈量若取自于输出电流，则为电流反馈。
电路(第五版)._邱关源原著_电路教案设计
第5章 含有运算放大器的电阻电路● 本章重点1、理想运算放大器的两个特性；2、节点法分析含理想运算放大器的电阻电路。
● 本章难点分析电路时理解虚断、虚短的含义。
● 教学方法本章是通过一些典型电路讲述了含运算放大器的电阻电路的分析方法。
采用讲授为主，自学为辅的教学方法。
共用2课时。
通过讲例题加以分析，深入浅出，举一反三，理论联系实际，使学生能学会学懂。
● 授课内容运算放大器是一种电压放大倍数很高的放大器，不仅可用来实现交流信号放大，而且可以实现直流信号放大，还能与其他元件组合来完成微分、积分等数学运算，因而称为运算放大器。
目前它的应用已远远超出了这些范围，是获得最广泛应用的多端元件之一。
5.1运算放大器的电路模型一、电路符号a 端—－反相输入端：在o 端输出时相位相反。
b 端—－同相输入端：在o 端输出时相位相同。
o 端—－输出端A —－放大倍数，也称作“增益”（开环放大倍数：输入端不受o 端影响）。
''''''()o ao bo o o b a u Au u Au u u u A u u =-=⇒=+=-差动输入方式二、端口方程：()o b a u A u u =- 三、电路模型：i o ioR R R R ----输入电阻输出电阻高输入，低输出电阻，o b a au _+ +__a ub ua ii R R0u0,""0000,""a i b o b a b a i R i R u u u u a b A ≈⎫→∞⎬≈⎭→⎫-≈≈⎬→∞⎭理想状态下，虚断电流可以为，但不能把支路从电路里断开。
虚短，但不能在电路中将、两点短接。
四、常用接法理想化：u a ≈0。
“虚地”：可把a 点电位用0代入，但不能直接作接地处理。
5.2含理想运放的电路分析分析方法：节点电压法。
采用概念：“虚短”，“虚断”，“虚地”。
避免问题：对含有运放输出端的节点不予列方程。
精品课件-电路分析基础-电路分析基础教案第6章
u1
u2
由自感磁链感应的电压称为自感电压。
uL1
d 11
dt
L1
di1 dt
,
uL2
d 22
dt
L2
di2 dt
由互感磁链感应的电压称为互感电压。
uM 1
d 12
dt
M
di2 dt
,
uM 2
d 21
dt
M
di1 dt
如果我们把线圈2的绕向反过来：
11
21
12
22
i1
uM 1 uL1
u1
i2
uM 2 uL2
u2
u1
uL1
uM 1
L1
di1 dt
M
di2 dt
u2
uL2
uM 2
L2
di2 dt
M
di1 dt
11 12
i1
uM 1 uL1
u1
i2
uM 2 uL2
u2
11 12
i1
uM 1 uL1
u1
i2
uM 2 uL2
u2
21 22
0.7500A 0.2500A
0.500 A 0.500 A 100 A
200V
100V
200 8
Zi
0.7500
3
➢变换阻抗特性：
结论： 电阻折合到匝数多的一边时,折合电阻增大； 电阻折合到匝数少的一边时，折合电阻减小。
注： 阻抗变换与同名端无关。
下面介绍两种典型的阻抗折合等效电路：
图(a)
1:n
r0
n:1
电 + ** +
电路教案第6章 储能元件
重点：电容元件的特性电感元件的特性电容、电感的串并联等效6.1 电容元件电容器：在外电源作用下，正负电极上分别带上等量异号电荷，撤去电源，电极上的电荷仍可长久地聚集下去的电路元件，是一种储存电能的部件。
电导体由绝缘材料分开就可以产生电容。
1. 定义电容元件：储存电能的两端元件。
任何时刻其储存的电荷 q 与其两端的电压 u 能用q ～u 平面上的一条曲线来描述（右图）。
0),(=q u f2. 线性时不变电容元件任何时刻，电容元件极板上的电荷q 与电压u 成正比。
q ~u 特性曲线是过原点的直线。
q=Cu（右图的红线为直线）电路符号：（右图）单位：F (法拉), 常用μF ，pF 等表示。
3. 电容的电压−电流关系u 、i 取关联参考方向tu C t Cu t q i d d d d d d === （电容元件VCR 的微分形式）表明：● 某一时刻电容电流 i 的大小取决于电容电压 u 的变化率,而与该时刻电压 u 的大小无关。
电容是动态元件；● 当 u 为常数(直流)时，i =0。
电容相当于开路，电容有隔断直流作用；● 实际电路中通过电容的电流 i 为有限值，则电容电压 u 必定是时间的连续函数。
（∞→∞→i dtdu ） ⎰+=⎰⎰∞-+=⎰∞-=t t ξi t u t t ξi t ξi t ξi t u 0d 1)0( 0d )(01d )(1d )(1)( ξξξ⎰+=t t ξi Ct u t u 0d 1)0()( （1） （电容元件VCR 的积分形式） 公式表明：⏹ 某一时刻的电容电压值与-∞到该时刻的所有电流值有关，即电容元件有记忆电流的作用，故称电容元件为记忆元件。
⏹ 研究某一初始时刻t 0 以后的电容电压，需要知道t 0时刻开始作用的电流 i 和t 0时刻的电压 u （t 0）。
注意：● 当电容的 u ，i 为非关联方向时，上述微分和积分表达式前要冠以负号 ;⎰+-=-=t t ξi C t u t u t u C i 0)d 1)0(()( ,d d● 上式中u (t0)称为电容电压的初始值，它反映电容初始时刻的储能状况，也称为初始状态。
电路教案第6章
（由知故2，Z，）方常Z参程称数zzz为122z的2112开1物路UUUIIIU理1I2212阻211意II抗I12I12义000参0 ：出数出入入口口。口口开开开开路路路路时时时时的的的的输转转输入移移出阻阻阻阻抗抗抗抗U U12
z11I1 z12I2 z21I1 z22I2
室 制
若有 z12 = z21，则称该二端口电路为互易电路。不含受控
h2 1 h12
I2 UI11 U 2
U2 0 I10
出口短路时的电流增益 入口开路时的反向电压增益
多 媒 体 室 制 作
h22
I2 U 2
I10
入口开路时的输出导纳 什么都有，故常称为混合参数。
对于互易电路，H参数满足 h12 = - h21。 若为对称电路，则有 △h= h11 h22- h12 h21= 1， h12 = - h21。
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二、 传输参数 1、A参数
西 （1）A方程或传输方程
安
电 当研究信号从输入口到输出口传输的有关问题时，以输出端
子 科 技 大
可U 2解和得I2 作为自变量，以U 1 和
I1 作应变量比较方便。由Z方程
学 电 路 与
U 1
z11 z 21
U 2
|Z| z 21
系
统
多
媒 体
代入第一个方程得
U 1 (1 j C )U R 2 R ( I 2 )
室
制 作
故
1jCRR()
A
jC(S)
1
I2
1 j C
U 2
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2、B参数
邱关源电路第五版电子教案
o
试用相量表示i, u . 解
I 10030 A,
o
U 220 60 V
o
例2
解
已知 I 5015 A, f 50Hz .
试写出电流的瞬时值表达式。
i 50 2cos(314t 15 ) A
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Im
F1+F2
F2
F1 o 图解法 Re o
F1 Re
-F2 F1-F2
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②乘除运算 —— 采用极坐标式 若 则:
F1=|F1| 1 ，F2=|F2| 2
F1 F2 F1 e F2 e
j1
j 2
F1 F2 e
jθ1
j(1 2 )
F1 F2 1 2
研究正弦电路的意义
1.正弦稳态电路在电力系统和电子技术领域 占有十分重要的地位。
优 ①正弦函数是周期函数，其加、减、求导、 点 积分运算后仍是同频率的正弦函数；
②正弦信号容易产生、传送和使用。
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2.正弦信号是一种基本信号，任何非正弦周期信 号可以分解为按正弦规律变化的分量。
f (t ) Ak cos( kwt k )
是一个正弦量 有物理意义
j( w t Ψ )
结论 任意一个正弦时间函数都
有唯一与其对应的复数函数。
i 2 Icos(w t Ψ ) F (t ) 2 Ie
返 回
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F(t) 还可以写成
复常数
F (t )
2 Ie e
《电工技术》电子教案 第6章 一阶动态电路分析
例：图示电路原处于稳态，t=0时开关S闭合，US=10V， R1=10Ω， R2=5Ω，求初始值uC(0+) 、i1(0+) 、i2(0+)、iC(0+)。 解：由于在直流稳态电路中，电容C相当于开路，因此t=0-时 i1 电容两端电压分别为： S
uC (0 ) U S 10V
在开关S闭合后瞬间，根据换路定理有： uC (0 ) uC (0 ) 10V 由此可画出开关S闭合后瞬间即时的等 效电路，如图所示。由图得：
t
t
U S (U 0 U S )e
t RC
t RC
其中uC'=US为t→∞时uC的值，称为稳态分量。
(U 0 US )e
只存在于暂态过程中， t→∞时uC''→0，称为暂态分量。 τ=RC称为时间常数，决定过渡过程的快慢。
uC US U0 <US
U0 uC U0 >US
6.1.2 换路定理
换路：电路工作条件发生变化，如电源的接通 或切断，电路连接方法或参数值的突然变化等 称为换路。 换路定理：电容上的电压uC及电感中的电流iL 在换路前后瞬间的值是相等的，即：
u C (0 ) u C (0 ) iL ( 0 ) i L ( 0 )
必须注意：只有uC 、 iL受换路定理的约束而保持 不变，电路中其他电压、电流都可能发生跃变。
R3 R1 R2 + U C iC + uC
R0 + US C iC + uC
－
－
－
－
IS
R0
C
iC + uC
－
因此，对一阶电路的分析， 实际上可归结为对简单的RC 电路和RL电路的求解。一阶 动态电路的分析方法有经典 法和三要素法两种。
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第六章 一阶电路第一节 动态电路的方程及其初始条件一、动态电路：含有动态元件电容和电感的电路。
1、特点：当动态电路状态发生改变时（换路），需要经历一个变化过程才能达到新的稳定状态，这个变化过程称为电路的过渡过程。
换路：由开关动作引起电路结构或参数的改变。
电容电路：CutS 闭合前，电路处于稳定状态，0C u=S 闭合后很长时间，电容充电完毕，电路达到新的稳定状态，C S u U = 电感电路：tLiS 闭合前，电路处于稳定状态，0L i =S 闭合后很长时间，电路达到新的稳定状态，SL U i R= 2、动态电路的方程CuLi一阶RC 电路（含有电阻和一个电容）一阶电路一阶RL 电路（含有电阻和一个电感） c S Ri u U += c du i Cdt = L L S Ri u U += L L diu L dt= c c S du RCu U dt +=—一阶线性微分方程 L L S diRi L U dt+=二、电路的初始条件及换路定则1、电路的初始条件（初始值）：变量（电压或电流）及其(1)n -阶导数在0t +=时的值。
0t -=换路前一瞬间 认为换路在 t =0时刻进行0t +=换路后一瞬间(0)f +)-2、换路定则当电容电流和电感电压为有限值时，则有：（1）(0)(0)C C u u +-=，(0)(0)C C q q +-=；换路前后瞬间电容电压（电荷）保持不变。
（2）(0)(0)L L i i +-=，(0)(0)L L +-ψ=ψ；换路前后瞬间电感电流（磁链）保持不变。
证明：0001111()()d ()d ()d (0)()d t t t C C u t i i i u i C C C C ξξξξξξξξ-----∞-∞==+=+⎰⎰⎰⎰0t +=时刻 001(0)(0)()d C C u u i C ξξ+-+-=+⎰(0)(0)C C u u +-=得证0001111()()d ()d ())d (0)()t t t L L i t u u u i u d L L L L ξξξξξξξξ-----∞-∞==+=+⎰⎰⎰⎰0t +=时刻 001(0)(0)()L L i i u d L ξξ+-+-=+⎰(0)(0)L L i i +-=得证三、初始值的确定（求(0)f +）求初始值的步骤:1由换路前电路求(0)C u -和(0)L i -（换路前电路一般为稳定状态，则C 为开路，L 为短路）； 2由换路定则得(0)C u + 和(0)L i +。
(0)(0)C C u u +-=，(0)(0)L L i i +-= 3画0+时刻的等效电路，由0+时刻的电路求所需变量在t=0+时的值。
（1）换路后的电路（2）电容用一大小为(0)C u +的电压源替代；电感用一大小为(0)L i +的电流源替代。
例1：已知10S I A =，1R =Ω，求(0),(0)C L i u ++I CCI)+(0)+解：（1）画出换路前的电路 (0)10L S i I A -==，(0)10C S u RI V -== （2）由换路定则 (0)(0)10L L i i A +-==，(0)(0)10C C u u V -+== （3）画出0t +=的等效电路 (0)(0)(0)0C C L u i i R+++=-= (0)10L S u RI V +=-=- 例2： t = 0时闭合开关S , 求 (0)L u +。
LLu L)+ 换路前电路 0t +=时电路 解：（1）画出换路前的电路 10(0)25L i A -== （2）由换路定则 (0)(0)2L L i i A +-==（3）画出0t +=的等效电路 (0)248L u V +=-⨯=-第2节 一阶电路的零输入响应零输入响应：动态电路在没有外施激励时，由电路中动态元件的初始储能引起的响应。
一、RC 电路的零输入响应Cu Ru itC u 0.368C u(0)(0)0C C u u +-=≠ (0)tC C u u eτ-+= RC τ=C u 是以(0)C u +为初始值，随时间按指数规律衰减而趋于零。
令 τ =RC , 称τ为一阶RC 电路的时间常数，τ的大小反映了电路过渡过程时间的长短。
τ 大 → 过渡过程时间长 τ 小 → 过渡过程时间短 推导：0R C u u -+=d d CR u i Ct u Ri =-=d 0d 0,(0)C C C C u RC u t t u u ++=== A pt C ue =，1p RC=-，(0)C A u += (0)(0)ttRCC C C u u eu e τ--++==理论上，经过无穷时间，电容放电完毕，过渡过程结束；工程上认为, 经过 3τ－5τ, 过 渡过程结束。
(3)0.05(0)C C u u τ+=，(5)0.007(0)C C u u τ+= (0)t RCR C C u u u e -+==，(0)tC R RCu u i e R R-+==二、RL电路的零输入响应(0)S t=RLLiRu0.368L iLit(0)(0)0L LUi iR+-==≠(0)tL Li i eτ-+=LRτ=Li是以(0)Li+为初始值，随时间按指数规律衰减而趋于零。
令LRτ=, 称τ为一阶RC电路的时间常数，τ的大小反映了电路过渡过程时间的长短。
τ大→过渡过程时间长τ小→过渡过程时间短(0)tR L Lu Ri Ri eτ-+==，(0)tL Ldiu L Ri edtτ-+==-小结：（1）一阶电路的零输入响应是由储能元件的初值引起的响应, 都是由初始值按指数规律衰减而趋于零。
()(0)ty t y eτ-+=（2）衰减快慢取决于时间常数τ。
RC电路τ = RC；RL电路τ = L/R。
R为换路后电路中，与动态元件相连的一端口电路的等效电阻。
（3）同一电路中所有响应具有相同的时间常数。
例1：图示电路中开关S原在位置1，且电路已达稳态。
0t=时开关由1合向2，试求()(0)i t t≥(0) S t=2R4Ω2R4Ω解：104(0)(0)4244C Cu u V+-⨯===++2R=Ω，2R C sτ==0.5(0)4ttC Cu u e e Vτ--+==，0.54tCui e A-=-=-例2：t=0时, 开关K由1→2，求电感电压和电流。
(0)S t=46Ω6Ω4解：246(0)(0)2423//636L Li i A+-==⨯=+++3(24)//66R=++=Ω，616LRsτ===2 A , 12V 0t tLL Ldii e u L e tdt--===-≥第3节一阶电路的零状态响应零状态响应：电路在零初始状态下（动态元件初始储能为零），由外施激励引起的响应。
一、RC电路的零状态响应Cit(0)(0)0C Cu u+-==()(1) (0)t tRC RCc S S Cu U U e u e t--=-=∞-≥RCτ=Cu是以0为初始值，随时间按指数规律变化到新的稳态值SU的。
推导：R C S u u U +=d d CR u i Ctu Ri== d d C C S u RC u U t+= ——一阶线性非齐次微分方程 解答形式：'"c c cu u u =+ Cu ' ：d d CC S u RC u U t+= 非齐次方程特解 CS u U '=——稳态分量（强制分量） Cu ''：d 0d CC u RC u t+= 齐次方程通解 t RC C u Ae -''=——瞬态分量（自由分量） 全解：()tC CC S u t u u U Ae τ-'''=+=+由初始条件(0)0C u +=定积分常数A (0)0C S u U A +=+=，S A U =- 故有：(1) (0)ttc S S S u U U eU et ττ--=-=-≥tR S C S u U u U e τ-=-=，tS R U ui e R Rτ-==二、RL 电路的零状态响应LLitL i(0)(0)0L L i i +-==(1)()(1)ttL S C i I e i e ττ--=-=∞- LRτ=L i 是以0为初始值，随时间按指数规律变化到新的稳态值S I 的。
三、正弦电压激励下的零状态响应Li(0)(0)0L L i i +-==cos()S m u u U t ωψ=+cos()m u diLRi U t dtωψ+=+i i i '''=+cos()tm u I t Ae τωψϕ-=+-+)cos()u m u i t I t ωψϕωψϕ'=+-=+-（arctanLRωϕ=）ti Ae τ-''=cos()m u A I ψϕ=--cos()cos()tm u m u i I t I e τωψϕψϕ-=+---第4节 一阶电路的全响应全响应：电路的初始状态不为零，同时又有外加激励源作用时的响应。
一、全响应（RC 电路）Cut(0)(0)0C C u u +-=≠d d CC S u RCu U t+=——一阶线性非齐次微分方程 解答形式：'"c c c u u u =+Cu ' ：d d CC S u RC u U t+= 非齐次方程特解 ()CS C u U u '==∞ Cu ''：d 0d CC u RC u t+= 齐次方程通解 t t RC C u Ae Ae τ--''==全解：()()tRCC CC C u t u u u Ae -'''=+=∞+由初始条件(0)0C u +=定积分常数A (0)()C C u u A +=∞+，(0)()C C A u u +=-∞ 故有： ()[(0)()](0)tC C C C u u u u e t τ-+=∞+-∞≥ 全响应=稳态分量+瞬态分量(0)()(1)(0)ttC C C u u e u e t ττ--+=+∞-≥全响应=零输入响应+零状态响应二、三要素法分析一阶电路1、三要素公式()()[(0)()]tf t f f f e τ-+=∞+-∞(0)f +：初始值 用0t +=时电路求解 三要素： ()f ∞：稳态值，用t →∞时电路求解 τ：时间常数，分析一阶电路问题转为求解电路的三个要素的问题 2、说明（1）应用条件：一阶电路，开关激励。
（2）时常数计算RC 电路：RC τ= RL 电路：LRτ=均按换路后电路求。