上海電力學(xué)院電路輔助設(shè)計報告(最新完整精華版)

1、上海電力學(xué)院 本科課程設(shè)計 電路計算機輔助設(shè)計(1)院 系： 電氣工程學(xué)院專業(yè)年級（班級）：學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：成 績：年 月 日教師評語：目錄仿真實驗1二階電路響應(yīng)的三種情況及特點 2仿真實驗2互感電路仿真設(shè)計 7仿真實驗3二端口網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 12仿真實驗4對稱三相交流電路仿真設(shè)計 20仿真實驗5節(jié)點電壓法分析電阻電路 24仿真實驗6非正弦周期電路仿真設(shè)計 27仿真實驗7戴維南定理仿真設(shè)計 31仿真實驗8直流或正弦激勵下的一階電路的響應(yīng) 34第 # 頁仿真實驗1 二階電路響應(yīng)的三種（欠阻尼、過阻尼及臨界阻尼）情況及特點、仿真實驗?zāi)康?、通過RLC電路的放電過程，認識二階電路響應(yīng)的原理。2、

2、觀察、分析二階電路響應(yīng)的三種狀態(tài)軌跡及其特點，以加深對二階電路響應(yīng)的認識 與理解。3、熟練運用multisim分析二階電路、實驗原理及實例設(shè)開關(guān)閉合前電容原理：如圖1通過RLC串聯(lián)電路的放電過程研究二階電路的響應(yīng)。 已帶有電荷，t=o時開關(guān)閉和,uc(0 )由 KVL得U0，iL(0 ) 0(i)第5頁ducc ,ur Ridt Rduc RC-c dt,UlL?d2ucLC2cdt2(2)urul0得微分方程d2ucR ducdt21一ucLC(4)S圖1特征方程為RLp1-. 0,特征根為LCp12(一)一2L . 2LLCR 2歸時，電路過渡過程的性質(zhì)為過阻尼的非振蕩過程。 ,C當(dāng)R 2

3、巾時,電路過渡過程的性質(zhì)為臨界阻尼的非振蕩過程。當(dāng)R 2止 時，電路過渡過程的性質(zhì)為欠阻尼的振蕩過程。.C電路如圖2,開關(guān)S在t=0時打開，換路前電路處于穩(wěn)態(tài)。 試求R值分另I為400a ,195 Q 50a時，電容電壓uc的值。20V Qo oR qi L t - -圖2分析：斷開開關(guān)后，由式(1) (2) (3) (4)得電路微分方程d 2ucdt2R 5ducL dtUcLCUc(0 ) Uc(0 ) 10V當(dāng)R=400Q時，(R 5) 2為過阻尼狀態(tài),特 征根為 5,2202.5 J202.52 10000 ,p1 = - 378.586 ,P2 =-26.414378.586t26.

4、414t,uc(t)0.75e10.75e V(2)當(dāng) R=195 時，(R 5)為臨界阻尼狀態(tài),特征根d,2100uc(t) 10(1 100t)e 100tV當(dāng)R=50 時，(R 5) 2川 為欠阻尼狀態(tài),特征根p1227.5 j96.144Uc(t) ke tsin( d )27.5 , d 96.144arctan 74.041d，LCU01001010.496.144uc(t) 10.4e 27.5tsin(96.144t 74.04 )V、仿真實驗(1)過阻尼狀態(tài)仿真，仿真電路圖為圖3,開關(guān)斷開后電容電壓波形圖為圖4Ch-sM-inl_BT iiTHS p.nm e O.QDCi

5、& 口，匚E 5mDDQ 7IOjOOC V :詈IT2冏0/中,，亨Tr Lijet&d：. 1r % A ； I、l .1kernel i qyType | _ my | 日0*1| 口 j占亡n«a i ICECHerin«l A 弓01al"尢mChflrT-l E 白仁司口 i W V/EHvX pw»i<pir) 口L/l 1 皿*J 1口網(wǎng) |1 人用 |Y! 口"II 口& I U |回| -J(2)臨界阻尼狀態(tài)仿真，仿真電路圖為圖5,開關(guān)斷開后電容電壓波形為圖6-1H酎1ClMOOiiF圖5圖6(

6、3)欠阻尼狀態(tài)仿真，仿真電路圖為圖7,開關(guān)斷開后電容電壓波形為圖8圖11第7頁圖8四、理論分析與仿真結(jié)果的對比分析1、運用multisim 分析二階電路時，電路圖注意接地。2、觀察、分析二階電路響應(yīng)的三種狀態(tài)軌跡及其特點，要觀察開關(guān)動作之后，電容電 壓所顯示的波形，并分析：當(dāng)過阻尼時，為非振蕩放電；當(dāng)欠阻尼時，為振蕩放電，由于電 阻的阻尼作用，振蕩逐漸衰減；而，當(dāng)電路處臨界阻尼時，也為非振蕩放電，但是，是介于 過阻尼和欠阻尼，非振蕩與振蕩放電之間 .3、仿真實驗結(jié)果中的臨界阻尼、過阻尼、欠阻尼三種狀態(tài)符合理論結(jié)果小結(jié)：通過本次實驗，我對書本上二階電路的知識有了進一步的理解，特別是對于其臨界阻尼

7、、過阻尼、欠阻尼三種狀態(tài)有了更深的體會，認識到電路具體處于什么狀態(tài)要根據(jù)電路的實際情況具體問題具體分析，而不能按照書上的公式生搬硬套，相信本次試驗對我今后的學(xué)習(xí)會有一定的積極作用。第11頁仿真實驗2互感電路仿真設(shè)計一、仿真實驗?zāi)康?、理解互感現(xiàn)象及同名端的概念，牢固掌握互感電壓、電流的計算。2、掌握耦合電感的連接及去耦合后等效電路。3、驗證去耦合前后等效電路的正確性。4、熟練掌握用multisim仿真互感電路。二、實驗原理及實例原理：同名端定義：它是分別位于兩個互感線圈中的一對端子，當(dāng)電流分別從這對端子流入（或流出） 線圈時，在兩個線圈中產(chǎn)生的磁通方向一致。電流方向與它產(chǎn)生的磁通方向可以用右手

8、螺旋定則來確定?；ジ须娐贩治觯夯ジ邢シㄖ贿m用于互感線圈具有公共節(jié)點的電路，將含互感的電路等效變換為無互感的電路。一般有6種情況：1、串聯(lián)順接，如圖1圖1其等效電感LeaL1L22Meq(2)圖3其等效電感Leq2丘 M 2L1L2 2M其等效電感 Lea L1 L22M eq3、并聯(lián)順接，如圖 34、并聯(lián)反接，如圖 4其等效電感Leq(4)其去耦等效電路如圖6圖6其去耦等效電路如圖8實例：求如圖9所示一端口電路的戴維南等效電路。已知:LiL210 , M 5 , RiR2 6 ,ui 60亞 sin( t)V。分析：對原電路進行去耦等效，得到如圖10所示電路由Ui 60 0 ,則開路電壓為U

9、ocR2 j Mr 6 j52 Ui=- 60 030 0 (V) Ri Q j (Li M) j M 12j10等效阻抗為Zeq j (L2 M) (R2 j M) R1 j (L1 M) 3 j7.5() R1 R j L1、10Zeq 8.07775 68.199( )L1 L2 20 0.0318312 fM 0.0159155k -M_ 0.52 f, L1L2、仿真實驗1、求開路電壓Uoco分別求原電路 Uoc1及其去耦等效電路的Uoc2,如圖11ocococvfiflVrms：50 0°0.03 W31H-fWV _0.031BS1HL1 L2 0.530.000Unc

10、i AC 10M圖11第13頁原電路L3 ：UJJ1 例 gHfin 50(FVrmsHz3nlmnlinn?AC WMOhm去耦等效電路Uoc相同。2求短路電流ISC °原電路isci與其去耦等效電路isc2。如圖 12H1-A/v%-6 cx fiO VrlTis Hz,-L1 . r - - -i .r«0.03W31HT10.03W91HI理If LI L2 0.5就匯：AC 1o4n9Ohm原電路kL3 ：-0,01591551?> L5 - 1 , ,皿0159田H3.714特審：, AC -1(541090 Hrr卜50 IHz0? 去耦等效電路圖12由

11、仿真實驗知:iscil|isc23.714L5 UEH2 H3、求Uoc與1SC的相位差如圖13,圖14結(jié)論1:由仿真實驗知Ui=Uoc2=30驗證原電路與其去耦等效電路的第17頁圖14結(jié)論2：由仿真實驗：知384msT3 843 360384 360 10 3 69.12T工50Uoc 304 求 Zeq。Ze oc 8.0775 69.12q I sc 3.714四、理論分析與仿真結(jié)果的對比分析1、Zeq存在誤差，誤差大小8.07775 8.07758.07775100000.0031% ,可以忽略68 199 69 12一.存在誤差，誤差大小100% 1.35%,在允許范圍內(nèi)68.199

12、2、分析知道原電路與其去耦等效電路計算結(jié)果解相同，仿真結(jié)果與理論值基本吻合。3、互感電路去耦合時注意同名端的判斷。4、在仿真電路中，電感和電容的參數(shù)也要轉(zhuǎn)化成L、C形式。注意仿真的時候，變比要計算準(zhǔn)確。小結(jié)：通過本次仿真實驗，加深了我對互感現(xiàn)象的認識，熟練掌握了去耦等效電 路的計算。在實驗中出現(xiàn)了問題，經(jīng)過與同學(xué)探討，向老師請教，得到了很好地解決。同時 也提醒我學(xué)會把課本知識與實驗結(jié)合起來，才能更好的學(xué)好知識。仿真實驗3二端口網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、仿真實驗?zāi)康?、理解二端口網(wǎng)絡(luò)的概念和端口條件。2、掌握二端口網(wǎng)絡(luò)的 Y參數(shù)、Z參數(shù)、T參數(shù)方程，測量計算開路阻抗參數(shù)、短路導(dǎo) 納參數(shù)、傳輸參數(shù)等。3、驗證等效

13、二端口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)與級聯(lián)的兩個二端口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)之間的關(guān)系。4、學(xué)會用multisim分析二端口網(wǎng)絡(luò)。二、實驗原理及實例原理：端口條件：具有兩對引出端鈕的網(wǎng)絡(luò)如圖1所示，其中一對用1、1表示，另一對用2、2表示，如果每一對端鈕都滿足從一端流入的電流與另一端流出的電流為同一電流的 條件時，則將這樣一對端鈕稱為端口。否則只能二端口網(wǎng)絡(luò)：只有滿足端口條件的四端網(wǎng)絡(luò)才可稱為二端網(wǎng)絡(luò)或雙口網(wǎng)絡(luò)。稱為四段網(wǎng)絡(luò)。1、參數(shù)方程和短路導(dǎo)納參數(shù)假設(shè)兩個端口的電壓 U1、U2為已知，則利用替代定理將它們當(dāng)作外施的獨立電壓源。I111U112U 2I 2寫成矩陣形式21U122U 2111U1U21112212U1

14、121U2U1222U221225U2(2)11122122為2 2端短路時，端口 1 1處的輸入導(dǎo)納。為2 2端短路時，端口 22與1 1之間的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納。為1 1端短路時,端口 1 1與2 2之間的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納。2、為1 1端短路時,U1 0參數(shù)方程和開路阻抗參數(shù)端口 2 2處的輸入導(dǎo)納。設(shè)如圖1所示的二端口網(wǎng)絡(luò) 外施的獨立電流源。 根據(jù)疊加定理, 電壓之和。即2是已知的，參數(shù)也可利用替代定理將它們當(dāng)作U1、U2就分別等于每個獨立電流源單獨作用下產(chǎn)生的U111 112 2U2寫為矩陣形式U1U2212211211121122211211222121222(4)U1U2U23、為22端開路時，端口

15、為1 1端開路時，端口0為11端開路時，端口0為1 1端開路時,1 0參數(shù)方程和傳輸參數(shù)端口1 1處的輸入阻抗。2 2與1 1之間的轉(zhuǎn)移阻抗。1 1與2 2之間的轉(zhuǎn)移阻抗。2-2處的輸入阻抗。U1U1U2 DU2(6)U1U2C 1U22-2端開路時,2 2端開路時,1 1端與2 2端的傳輸電壓比（無量綱）端口 1 1與2 2之間的開路轉(zhuǎn)移導(dǎo)納，S;U2CU2寫為矩陣形式第19頁U1U24、參數(shù)與二端口級聯(lián)圖2為2 2端短路時，端口 11與2 2之間的短路轉(zhuǎn)移阻抗0為2 2端短路時，1 1端與2 2端的傳輸電流比（無量綱）U2 02.當(dāng)兩個無源二端口 1和2按級聯(lián)方式連接后，它們構(gòu)成了一個復(fù)合

16、二端口，如圖 設(shè)二端口 1和2的參數(shù)分別為則應(yīng)有U2U1U2由 U1 U1, U2U2,U1U1U2U1U2U2U21其中2為復(fù)合二端口的1參數(shù)矩陣,與二端口參數(shù)矩陣關(guān)系為DCCB D D(8)(9)(10)(11)(12)實例：求如圖3所示二端口網(wǎng)絡(luò)分析：對于圖3所示二端口應(yīng)用結(jié)點電壓法111U1 U20.5U1 0.25U2(4 4411120.2U1 -U1U2444參數(shù)為0.50.25S0.450.50.45U1 0.5U 2U110.2520.50.50.250.450.53.64 11.82 20.510.452U 2 3.27 13.64 20.50.250.450.513)(1

17、4)(15)(16)(17)參數(shù)為第27頁20291110U 2369(18)(19)(20)3.64 1.823.27 3.64對于參數(shù)有,0.5 ,1 , x 10,U 1U 2 (2) U 20.450.4590.5 一0.50.5 U 2 20.25U 20.450.451020(21)991110369參數(shù)與二端口級聯(lián)4所示二端口作實例：將圖3所示二端口作為如圖 2所示的二端口 1,將圖 為如圖2所示的二端口 2,二端口 1和2如圖2聯(lián)接，求聯(lián)接后參數(shù)圖4(22)(23)(24)(25)(26)10 20由式（22）知二端口1的傳輸參數(shù)991110369對二端口 2分析：12U14

18、222 U2 U2 2212傳輸參數(shù)01由式（11） （12）知9111362、仿真實驗1、求參數(shù)，仿真實驗過程如圖 5.圖6所示11U10.52_0.921 =U1 U2 020.45U2 020.512U1 00.25220.5U2U1結(jié)論1:經(jīng)仿真實驗測得參數(shù)與理論值一致117.2733.6365U26.545213.2725圖8Ui3.63612結(jié)論2:經(jīng)仿真實驗測得1.81822U22參數(shù)與理論值比較,3、求參數(shù)。仿真實驗過程如圖 9,圖107.2733.6365實驗值在四舍五入取值后與理論值吻合。圖9A U! z"U2 （ I&）01.89C 二 0.55U 22

19、 01.811362202 U2 0 0.992 u2 01100.9結(jié)論3:經(jīng)仿真實驗測得參數(shù)與理論值比較，結(jié)果一致。4、級聯(lián)仿真先仿真測得如圖4所示二端口 2的傳輸參數(shù)，仿真過程如圖11,圖12圖12結(jié)論4:經(jīng)仿真實驗測得參數(shù)與理論值比較，結(jié)果一致仿真實驗測得二端口1和2級聯(lián)后的參數(shù)，如圖13,圖14圖13第31頁由出2（ &）02101.89U20.55111.83620U1u2 01.44G2 U2 00.72 11.44210911361020結(jié)論5:驗證了級聯(lián)后=991211 10 01369四、理論分析與仿真結(jié)果的對比分析1、經(jīng)仿真實驗測得二端口網(wǎng)絡(luò)的Y參數(shù)、Z參數(shù)、T參

20、數(shù)與理論值基本一致。2、驗證了等效二端口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)與級聯(lián)的兩個二端口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)之間的關(guān)系為3、注意仿真實驗中，各個測量數(shù)值的含義，極易混淆。小結(jié)：通過本次仿真實驗，加深了對二端口網(wǎng)絡(luò)的端口條件，熟練了對二端口網(wǎng)絡(luò)的 參數(shù)、Z參數(shù)、T參數(shù)的計算，深刻理解了二端口之間的聯(lián)接方式，特別時等效二端口網(wǎng)絡(luò) 的傳輸參數(shù)與級聯(lián)的兩個二端口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)之間的關(guān)系。在本次實驗中溫習(xí)了二端口網(wǎng)絡(luò)的知識，也發(fā)現(xiàn)了對課本知識概念不清晰等問題，在實驗中與同學(xué)互相探討和向老師請教， 出現(xiàn)的問題都得到了較好的解決。仿真實驗4對稱三相交流電路仿真設(shè)計一、仿真實驗?zāi)康?、明確對稱三相交流電路的概念，清楚對稱三相電路在不同

21、連接方式下，相電壓與 線電壓、相電流與線電流的關(guān)系。2、掌握對稱三相交流穩(wěn)態(tài)電路的抽單相分析方法。3、掌握對稱三相電路的有功功率計算和測量。4、熟練multisim軟件設(shè)計三相交流穩(wěn)態(tài)電路，會處理和分析數(shù)據(jù)。二、實驗原理及實例原理：對稱三相電路指的是電源和負載都對稱的三相電路。電源對稱指的是三相電源頻率和幅值相等，初相依次相差120 ；負載對稱指的是三相負載完全相等。圖1負載三角形連接：.330石 c30（1）C- 3 CA30線電壓與對應(yīng)的相電壓相等 。負載星型連接：U. 3U30U C. 3U30（2）Uc3Uc 30線電流與對應(yīng)的相電流相等。對稱三相電路典型的分析方法是求出它的一相等效電

22、路，再根據(jù)三相之間的相序關(guān)系, 寫出其他兩相的結(jié)果。三相電源發(fā)出的有功功率或負載吸收的有功功率, 有功功率計算公式：等于各相有功功率之和。對稱三相電路的3U ph ph cos p 弋 3U i i cos p(3)其中，U ph、 ph是相電壓和相電流，Ui、 i是線電壓和線電流。p是指相電壓與對 應(yīng)的相電流之間的相位差。測量三相電路的有功功率有三表法和兩表法。兩表法：三相三線制電路，不論負載對稱與否，可用兩個功率表測量三相功率。第33頁圖2兩個功率表的讀數(shù)和就是三相總功率。實例：如圖3所示對稱三相電路，已知 U 220 0 ,10 j10。求、C及三相負載總有功。分析：將該電路化為對稱三相

23、系統(tǒng)，先計算其中一相電路，如圖 4Uc三、仿真實驗10120120、3U220 310133,216533.2 751010220 01033. 24533 . 24522030220 , 3 30 V1203010 j10120cos 1cos 2220,39011 61511,6 105220.3 33.2 cos30454602.656W220.3 33 2 cos( 90 180) 7517177.344W2 4602.656 17177.344 21780W1 、仿真實驗按如圖5所示電路測量各個值-a ,a普口廿亦:血而：: AC3GlM51US' AC IDUOhm現(xiàn)HIU

24、IAG k CO?Ohm220 VfiTK50 He1ST ：117AC 1oOOhm0.00W1EI- - - -230 Vrms n-ti£ -：.12T：:, AC 1oOQ8Ghrn圖5第2頁結(jié)論1： U11 /6 26.944220 J3381 .051 Vc 33,2 46.669即仿真實驗測量值與理論值結(jié)果一致2、按如圖6所示電路兩表法測總有功功率圖1第37頁圖6V0立礪CWNWj ttm -XVFd 2| E3 |比皿 乎Ckirrorit兩表法測總有功功率所示讀數(shù)如圖7圖721785W結(jié)論2：仿真實驗測得1 4606W 2 17179W與理論值存在微小誤差。四、理論

25、分析與仿真結(jié)果的對比分析1、誤差分析：在仿真實驗結(jié)果中功率存在誤差21785 21780 100% 0.023%,在可接受范圍內(nèi),21780可認為仿真實驗結(jié)果與理論值基本一致。2、在本次仿真實驗過程中，三相的正負序應(yīng)與實例中保持一致。小結(jié)：通過本次仿真實驗， 使我加深了對三相電路的認識，特別是對稱三相交流電路的概念，對稱三相電路在不同連接方式下，相電壓與線電壓、相電流與線電流的關(guān)系。熟練掌握了對稱三相電路的分析方法即抽單相分析方法，以及兩表法測總有功功率。在仿真實驗過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題，通過查閱課本，向老師請教，都得到了較好的解決，在實驗過程中意識到要把書本知識與實際相結(jié)合才能更好地運用知識。

26、仿真實驗5節(jié)點電壓法分析電阻電路、仿真實驗?zāi)康?、認識了解一般方法求解分析電阻電路。2、用節(jié)點電壓法列寫電路方程，求解電路中各支路電壓、電流。3、熟練運用multisim分析驗證節(jié)點電壓法求解電阻電路。、實驗原理及實例原理: 節(jié)點電壓法是以節(jié)點電壓為未知量，列寫電路方程，從而求解電路的方法。其中的節(jié)點電壓是節(jié)點指向參考點之間的電壓。n 1個獨立節(jié)點。設(shè)節(jié)對于一個有 n個節(jié)點、b個支路的電阻電路，有 點電壓為Un1, Un2， ,Un(n 1),則節(jié)點電壓方程的標(biāo)準(zhǔn)形式為G11un1G12 un 2G1(n 1)un(n 1)iSniG21 UniG 22 U n 2G 2( n 1)Un(n

27、1)iSn2(1)G(n 1)1Un1 G(n 1) 2U nG (n 1)( n 1)Un(n 1)i Sn (n 1)其中，Gkk(k 1,2, ,n 1)為節(jié)點k的自電導(dǎo)，其值等于與節(jié)點 k相連的各 支路電導(dǎo)值的和；Gkj(k, j 1,2, ,n 1,k j)為節(jié)點k與節(jié)點j之間的互電導(dǎo)，其值為 節(jié)點k與節(jié)點j之間各支路電導(dǎo)之和的負值；當(dāng)節(jié)點 k與節(jié)點j之間無公共支路時，其值 為零；isnk(k1,2, ,n 1)為與節(jié)點k相連的所有電流源電流的代數(shù)和。當(dāng)電流流進該節(jié)點時，其值取正，否則取負。用節(jié)點法求解電路的一般步驟:(1)選定參考節(jié)點，標(biāo)定 n 1個獨立節(jié)點電壓；(2)對n 1個獨

28、立節(jié)點，以節(jié)點電壓為未知量，列寫其 CL方程;(3)求解上述方程，得到 n 1個節(jié)點電壓；(4)求各支路電流(用節(jié)點電壓表示)；(5)其他分析，如功率計算等實例：如圖1所示電路。試求圖1中各支路電流。分析：用節(jié)點電壓法求解。節(jié)點選擇如圖2 所示 Um、Un?。圖2節(jié)點電壓方程為Un1110020100)Un1111120 100 25 7.5Un225100受控源控制量U 3與節(jié)點電壓關(guān)系的補充方程為U3Un1 Un2(3)將式（3）代入式（2）,消去中間變量U3,得Un1 100% 75 n2(4)解式（4）方程組，得Un1100V,Un29.375V各支路電流為Un11010010Un11

29、0Un220100209.375，”4.531Un1 Un21002U3 UM Un2100100 9.375 0.906100Un225Un27.59.3750.375259.3751.2507.54 13.63、仿真實驗第2頁1、測節(jié)點電壓Um、Un2,如圖3所示第#頁結(jié)論1：測得節(jié)點電壓Um 100V,Un2 9.375V ,仿真測驗值與理論值一致。2、測各支路電流，如圖 41e-C09Ohm結(jié)論2:仿真實驗結(jié)果與理論值結(jié)果一致。四、理論分析與仿真結(jié)果的對比分析1、仿真實驗結(jié)果與理論計算值一致。2、在仿真實驗過程中注意受控源的連接，及電路圖接地。小結(jié)：通過本此實驗，我加深了對線性電阻電路

30、一般分析方法的認識，特別是節(jié)點電壓法分析電阻電路。在含有受控源的電路應(yīng)用節(jié)點電壓法時應(yīng)先將受控源當(dāng)成獨立電源，按僅含電阻和獨立電源電路列寫方程。 在實際學(xué)習(xí)中應(yīng)掌握不同的分析電路的方法， 比較他們的 特點，做到具體問題具體分析。仿真實驗6非正弦周期電路仿真設(shè)計一、仿真實驗?zāi)康? 、了解非正弦周期函數(shù)的傅里葉級數(shù)，理解掌握非正弦周期電路的諧波分析法。2 、熟練掌握有效值、平均值和平均功率的計算。3 、觀察非正弦周期性電流電路中的諧振現(xiàn)象。4 、熟練運用multisim分析非正弦周期電路。二、實驗原理及實例原理：周期信號都可以用一個周期函數(shù)來表示：ft f t k k 0,1,2,（1）式（1）中

31、，稱為周期函數(shù)的周期。如果周期函數(shù)f t滿足狄里赫利條件，那么它就可以展開成為一個收斂傅里葉級數(shù)，即f t a 0a k cos k 11k 1bk sin k 1t(2)a 0 c k sin k tk 1,就是周期函數(shù)的平均值。式（2）中，%稱為周期函數(shù)的恒定分量（或直流分量）C1 sin 1t 1稱為周期函數(shù)的基波分量，它的周期和頻率與原周期函數(shù)和頻率相同。其他 的頻率成分稱為k次諧波，它們的頻率依次原周期函數(shù)頻率的k倍。有效值:非正弦周期電流i的有效值為(3)k 1,2,3非正弦周期電壓U的有效值為U U20 U21U22U2kk 1,2,3(4)平均值:非正弦周期量的平均值等于該非正

32、弦周期量絕對值的平均值，以電流為例，有(5)平均功率：周期性非正弦信號激勵下端口吸收的平均功率等于其直流分量與各次諧波分別激勵下端口 吸收的平均功率的代數(shù)和。U 0 0 U1 1 cos 1Uk kcos k(6)式(6)中 k uk ik °實例：題圖1中所示周期性非正弦電路中，電源電壓為us t1010 . 2 sin t 5 J2 sin 3t V。1 2 f1 100 (rad s 1),三、仿真實驗第43頁1 L21,ic3。求（1）電流i2及其有效值；（2）電源4發(fā)出的平均功率。當(dāng)10V直流電壓源單獨作用時,分析:20022U20102050W22當(dāng)電壓源基波單獨作用時，

33、設(shè)RLC并聯(lián)部分的阻抗為j0.36222j13/ j3 /2 0.3685 79.380.067911 2Ui j2U110 022.0679 j2.3622 3.139 48.83.18648.8U21123.18648.80.3685 79.381.174 30.58 V21U220.587 30.58U1 iCOS 1 10 3.186 cos48.821W13U234 j6電壓源三次諧波單獨作用時，LC并聯(lián)電路發(fā)生諧振（開路）5 00.693456.37.211 56.3電流i2其有效值U3 13 cos 30.587 2 sin t5 0.6934 cos56.31.92W30.60

34、.693、2sin(3t 56.3 )0.5872 0.6932 0.91013 50 21 1.92 72.9W如圖2所示1、當(dāng)10V直流電壓源單獨作用時測電壓及功率第3頁圖2結(jié)論1: 10V直流電壓源單獨作用時，仿真實驗值與理論值一致。2、當(dāng)電壓源基波單獨作用時，測電壓，電流，如圖3結(jié)論2:電壓源基波單獨作用時，功率實驗仿真測量值與理論值有細微差別。3電壓源三次諧波單獨作用時，仿真電路如圖4所示-ACACX76 Vrmi Hl口 81gq H ="O 0010S1FusAC Mm圖4結(jié)論3：電壓源三次諧波單獨作用時，功率實驗仿真測量值與理論值有細微差別綜上： 013 72.933

35、W , 10.914、觀察比較輸入電壓與輸出電壓波形，了解并聯(lián)諧振的濾波作用。如圖 5,圖6結(jié)論4:可見輸入信號為一非正弦周期性信號，輸出信號也為非正弦周期信號，而且輸出信號的頻率的峰值比輸入信號的峰值低，這是由于該電路三次諧波作用，LC并聯(lián)電路發(fā)生諧振（開路）構(gòu)成一濾波電路。四、理論分析與仿真結(jié)果的對比分析|72.933 72.9|80/i 、計算的功率誤差729100/0 0.0453/0,說明誤差極小，經(jīng)分析，該誤差可能由以下來源：設(shè)置仿真電路元件時其頻率與有效值均不為整數(shù)，設(shè)置時舍去了部分小數(shù)值；仿真電路試驗中是考慮電壓電流表的內(nèi)阻的，而在理論計算時是被忽略的。小結(jié)：通過非正弦周期電路

36、仿真實驗，我加深了對非正弦周期信號認識，進一步理解非正弦周期電路的諧波分析法，以及非正弦周期函數(shù)的傅里葉諧波分析法，同時還加深掌握非正弦周期電流電路的計算。在試驗過程中我不僅驗證了部分知識點及公式，同時還對這部分的知識進行了一些實際的應(yīng)用，如構(gòu)成濾波電路。希望本次實驗的經(jīng)驗會有助于我以后的學(xué)習(xí)。仿真實驗7戴維南定理仿真設(shè)計一、仿真實驗?zāi)康?、利用電路仿真設(shè)計驗證戴維寧定理的正確性，更加熟練地掌握用電路仿真軟件 模擬電路原理，加深對戴維寧定理的理解。2、掌握測量有源二端網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的一般方法，深刻理解戴維南等效電路基本原理。二、實驗原理及實例原理：對于一個線性含有獨立源的一端口網(wǎng)絡(luò)，對其外部可以用一

37、個簡單的含源支路等效代替。戴維南定理：任何一個線性含有獨立源、線性電阻和線性受控源的二端口（一端口）網(wǎng)絡(luò)，對外路來說，可以等效為一個電壓源 uoc和電阻Req的串聯(lián)組合；此電壓源的電壓等 于該網(wǎng)絡(luò)的端口開路電壓，而電阻等于該一端口中全部獨立電源置零后的輸入電阻。戴維南定理的圖示如圖 1,第3頁第3頁頁如圖4圖3由 u 20 2 20 10 0oc得 uoc 50Voc將電壓源短路、電流源斷路求Req即 Req20將戴維南等效電路與圖 2電路獨立出來的ab支路組成新的回路，再求解,由 ab 60 20 50 0ab得 ab 0.5ab Uoc2ab Rq20W、仿真實驗1、將ab支路獨立出來，測

38、u0co如圖5圖5結(jié)論1 : u°c 50V ,仿真測量值與理論值一致。2、測短路電流sc,計算ea。如圖6eq結(jié)論 2： sc 2.5, equocsc502.520,即仿真測驗值與理論值結(jié)果一致。3、仿真實驗直接測ab及輸出功率。如圖7所示-kV-zun二率i:二：ft5 ：II :/ J 1 1 41To：V :加"第3頁I>C 1e-OUy<0htn結(jié)論3:實驗測得ab0.5ab20W ,與理論值結(jié)果一致。四、理論分析與仿真結(jié)果的對比分析小結(jié)：這次實驗，我用仿真電路對戴維寧定理進行驗證，我先加深了對戴維寧定 理進行理解，再根據(jù)戴維寧定理對相關(guān)例題進行分析

39、計算，得到開路電壓uoc,短路電流sc,繼續(xù)求出等效電阻 Rq,將等效后的電路與需要求出電流的支路相串聯(lián)，利 用歐姆定理，可以得出需要的電流。并同時利用回路電流法驗證計算的正確。然后， 將計算得出的結(jié)果和仿真電路得出的結(jié)果比較，從而驗證了戴維寧定理的正確性。仿真實驗8直流或正弦激勵下的一階電路的響應(yīng)一、仿真實驗?zāi)康?、熟練掌握換路定理和電路初始值的計算；2、掌握直流或正弦激勵一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)。3、熟練掌握一階電路的三要素法 ；4、學(xué)會用multisim分析一階電路。二、實驗原理及實例原理：求解一階動態(tài)電路的三要素法的公式為：ty t yy 0yt 0 e （t 0）（1）式（1）中，y為電路的穩(wěn)態(tài)解，y 0為電路初始值，為時間常數(shù)。y穩(wěn)態(tài)解。在直流激勵下，電路到達新的穩(wěn)態(tài)時，電容相當(dāng)于開路，電感相當(dāng)于短路，電壓或電流的穩(wěn)態(tài)解是直流量（常數(shù)）；在正弦交流激勵下，電