电路方程的独立性
问题:已知b条支路,n个节点的电路如何求解?
b条支路,共有b 个电压和b个电流,需要2b个方程
两类约束:
元件约束可以提供b个独立方程。
拓扑约束(kvl,kcl) :可否提供b个独立方程?
独立的kcl方程数
如图 n = 4
a. i1 + i2 + i6 = 0
b. – i2 + i3 + i4 = 0
c. – i4 + i5 – i6 = 0
d. – i1 – i3 – i5 = 0
其中只有三个独立方程
具有n个节点的电路,独立的kcl方程有n-1个, 且为其中任意的n-1个
独立的kvl方程数
具有n个节点,b条支路的平面图,有b-(n-1)个网孔, 且这b-(n-1)个网孔的kvl方程是独立的。
如图 b=6, b-n+1=3
a-b-d-a : u2+u3 – u1 = 0
b-c-d-b : u4+u5 – u3 = 0
a-c-b-a : u6 – u4 – u2 = 0
沿着3个网孔列出kvl方程式独立的 再沿其他回路列方程,一定不独立。
可以证明: 对n个节点,b条支路的电路有b-(n-1)个网孔。
沿着这m=b-(n-1)个网孔的kvl方程相互独立。
一般地,可以提供独立的kvl方程的独立回路数为b-n+1个,网孔只是其中的一组。
2b个电路方程
(1)利用元件约束关系及拓扑约束关系,可建立关于2b个变量的 2b个独立方程。
其中 b个方程为元件约束关系方程;
n-1个方程为节点的kcl方程;
b-(n-1)个方程为回路的kvl方程。
(2)2b法就是依据该原理进行电路分析的,即以所有支路电压,电流为变量(2b个),列出上述2b个方程求解。