第7章 非正弦周期电路的稳态分析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 非正弦周期电路的稳态分析,在无线电和电子工程中的电信号不一定是正弦周期变化的，例如方波、锯齿波或者经过整流的半波，电力系统中正弦交流电受某些干扰也有可能发生畸变不是严格的正弦波，因此非正弦激励下的响应的分析又将是电路课程中的一项内容。,非正弦波激励,周期性：,非周期性,n,onsinusoidal,periodic wave,第一节 非正弦周期的傅里叶级数展开式,一、傅里叶级数：任一个周期（非正弦）函数只要满足狄里赫利条件，都可以展开为一系列频率成整数倍的正弦函数之和。,若：,第一节 非正弦周期的傅里叶级数展开式,将同频率项合并为一项，则有：,第一节 非正弦周期的傅里叶级数展开式,A,0,称为周期函数,f,(t),的,直流分量或恒定分量(,DC component),。,称为周期函数,f,(t),的,基波分量简称,基波(,fundamental frequency component)。,周期为,T,称为周期函数,f,(t),的二次谐波。其频率是原周期函数的频率的两倍。,其它各项称为周期函数,f,(t),的,高次谐波(,high order harmonic component),如：,二、傅里叶系数与原周期函数的关系：,1）,f,(t),为,偶函数：,f,(t)=,f,(-t)，,f,(t),关于纵轴对称。则：,偶函数,的傅里叶级数展开式中,只含有偶函数项和直流分量。,其中：,傅里叶系数与原周期函数的关系：,2）,f,(t),为,奇函数：,f,(-t)=-,f,(t)，,f,(t),关于原点对称。,奇函数,的傅里叶级数展开式中,只含有奇函数项。,其中：,3）半波对称（镜对称）：,f,(t)=-,f,(t+T/2)，,波形移动半周后与原波形对称于横轴。,半波对称（镜对称）函数的傅里叶级数展开式中,只含有奇次谐波分量。,故半波对称函数也称为,奇谐波函数。,第二节 非正弦周期量的有效值和平均值,一、非正弦周期电流、电压的有效值：,1）非正弦周期电流傅立叶级数展开式为：,则,有效值：,非,正弦周期电流的有效值为其,恒定分量的平方与各次谐波有效值平方之和的平方根。,2）非正弦周期电压傅立叶级数展开式为：,则,有效值：,非,正弦周期电压的有效值为其,恒定分量的平方与各次谐波有效值平方之和的平方根。,二、非正弦周期电流电路的平均功率：,一端口网络作用的电压、电流都为非正弦周期量，则其可表示为,网络吸收的瞬时功率和平均功率分别为：,非正弦周期电流电路的平均功率,非正弦周期电路中的平均功率为,直流分量构成的功率与各次谐波构成的平均功率之和。,只有,同频率的电压电流谐波才构成平均功率。不同频率的余弦量乘积据正交性得零，只构成瞬时值。,第三节 非正弦周期电流电路的稳态分析,谐波分析法：,当非正弦周期激励作用于线性电路时，,电压源,可等效为一系列,谐波电压源的串联,，,电流源,可等效为一系列,谐波电流源的并联,。根据线性电路的叠加性，电路的响应就是各次谐波电源单独作用时响应的代数和。,具体步骤：,1、将给定的非正弦周期激励分解为直流分量和各次谐波分量。,2、求出,不同频率下的元件参数（直流时电感短路电容开路）,。,3、用相量法分别计算各次谐波分量（直流分量）作用下的响应。,4、将各响应的,瞬时值,相加。,第三节 非正弦周期电流电路的分析,例,：图示电路，电压源的波形如图，求电感上的电压。,将,u,s,(t),傅立叶级数展开：,直流分量作用：,基波分量作用时,：,三次谐波分量作用时,：,例：图示电路，电压源的波形如图，求电感上的电压。,各次谐波分量共同作用时,：,