分抗在正弦电压源中的功率与电学性质研究

为得到分抗、分抗逼近电路在正弦电压源中的功率,从功率角度探究分抗的电学性质。给出了分抗在正弦电压源激励下的功率因数、有功功率等数学表达式;并与电阻、电容和电感比较,得到统一表达式。设计半阶感性与半阶容性Oldham分形链分抗逼近电路,计算并电路仿真验证阶频特征与F特征以及在正弦电压源激励下的有功功率。结果表明:容性分抗的功率因数、有功功率介于电阻与电容之间,感性分抗的功率因数、有功功率介于电阻与电感之间;电阻、电容、电感可看做分抗阶数延伸到整数阶的特殊情况。     

对正弦交流电路中无功功率几个疑问的探讨

在理想化的线性时不变集总参数正弦稳态电路中探讨无功功率,梳理出了无功功率定义的两种等价方法;从阻抗的瞬时功率入手,将瞬时功率分解为有功分量和无功分量,给出阻抗串联模型、并联模型时有功分量和无功分量的准确表达式。通过计算分析典型电路的无功分量表明:理想线性电容电感元件的串联或并联、电阻电感电容串联(RLC)或三者并联以及阻抗串联的单口网络中感性负载与容性负载的无功能量吞吐反相,而感性阻抗和容性阻抗并联,三相电路的无功能量吞吐不可能反相;无功能量既可能在电源与负载之间流动,也可能在各负载之间流动;负载侧网络的总吞吐幅度不一定等于网络中各负载无功功率的代数和。     

分形塔分抗逼近电路———标度拓展与优化设计原理

分析B型分形塔分抗逼近电路的特征,该电路只具有负半阶运算性能.结合标度拓展理论,获得具有任意实数阶微积算子的分抗逼近电路——标度分形塔分抗逼近电路,并用非正则双重标度方程进行描述.分析该分抗逼近电路的运算性能和逼近性能.运用典型的数值求解算法分析频域特征及运算特征,对比不同初始阻抗值对零极点分布及频域曲线的影响.结合运算特征曲线与标度特征参量的不同取值情形,理论分析标度分形塔分抗逼近电路的优化原理并给出具体优化方法.对比分析标度分形塔分抗优化前后的逼近性能,定量分析运算振荡现象.介绍标度分形塔分抗的实际电路设计方案并给出实例,使用电阻电容与有源器件将该分抗的运算阶由-1μ0推广为0|μ|2.标度分形塔分抗逼近电路及其优化电路为分抗的构造与应用提供新思路.     

类脑计算的基础元件：从忆阻元到分忆抗元

讨论一种新颖的类脑计算的基础元件:分忆抗元(分数阶忆阻元).忆阻元的概念从经典的整数阶推广到分数阶忆阻元,即分忆抗元.分忆抗元是分数阶忆阻元的一个合成词.分忆抗值是分忆抗元的分数阶阻抗.因此,可以很自然地想到一系列具有挑战性的理论难题:分忆抗元和传统的分抗元以及著名的忆阻元的关系是什么;关于介于忆阻元和电容元或电导元之间的内插特性是什么;以及关于分忆抗元在蔡氏电路周期表中的位置在哪里;任意阶理想的容性分忆抗元和感性分忆抗元的分忆抗值的一般表达式是什么;分忆抗元的度量单位和物理量纲是什么;鉴别分忆抗元的指纹特征是什么;如何通过普通的忆阻和电容与电感以模拟电路形式有效实现任意分数阶忆阻元.基于大量的前期探索性研究成果,对上述一系列理论难题进行了初步探讨.分忆抗元解决了分抗元很难实现记忆端口电荷或磁通量的功能,而且分忆抗元可作为一种基本电路元件应用到混沌系统、神经元电路、神经网络电路等的设计.     

分数阶RL_αC_β串联谐振及电路仿真实验

【目的】分析和总结分数阶RL_αC_β串联电路在谐振态及邻近态的特性。【方法】首先推导出谐振频率、品质因数、谐振态阻抗及电感和电容两端电压表达式,并进行了简要分析;其次,对阻抗模幅频特性、相频特性、电流及电压幅频特性进行了理论分析及数值仿真分析,得到一些基本结论;最后,用分抗链设计的等效分数阶电容模型及模拟电感方法设计的分数阶电感模型实现了该系统的仿真电路。【结果】Multisim仿真结果与数值仿真分析基本一致,验证了相关结论的正确性。【结论】分数阶谐振更具普遍意义,谐振特性依赖于元件参数及分数阶次数,在奇数阶次附近特别敏感,随阶次变化,会出现电路感性和容性调换等现象。     

分数阶RLαCβ串联谐振及电路仿真实验

【目的】分析和总结分数阶RLαCβ串联电路在谐振态及邻近态的特性。【方法】首先推导出谐振频率、品质因数、谐振态阻抗及电感和电容两端电压表达式,并进行了简要分析;其次,对阻抗模幅频特性、相频特性、电流及电压幅频特性进行了理论分析及数值仿真分析,得到一些基本结论;最后,用分抗链设计的等效分数阶电容模型及模拟电感方法设计的分数阶电感模型实现了该系统的仿真电路。【结果】Multisim 仿真结果与数值仿真分析基本一致,验证了相关结论的正确性。【结论】分数阶谐振更具普遍意义,谐振特性依赖于元件参数及分数阶次数,在奇数阶次附近特别敏感,随阶次变化,会出现电路感性和容性调换等现象。
     

浅议电容器的使用及电容补偿原理

电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷最简便、最经济的方法,因此电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。功率因数是被负载利用的有功功率与电源提供的总功率之比。提高功率因数不但可以提高交流发电设备的利用率,也可减少输电过程中的损耗。在电力系统中负载大多数是感性负载,功率因数较低,因此必须提高电路的功率因数,通常都采用电容并联补偿方法来提高功率因数。     

Roy分形分抗逼近电路的运算特征与逼近性能分析

从新的分数阶微积分概念出发,根据分抗逼近电路的数学原理,首次全面考察各型Roy分形分抗逼近电路的运算特征与逼近性能。引入阶频特征函数并结合相频特征函数来表征分抗、分抗逼近电路的运算特征。依据分抗逼近电路的频域性能参数,从阶频与相频两方面进行直观、全面地性能分析。首先由连分式迭代算法公式,数值算出各型Roy分形分抗逼近电路的阻抗函数序列,进而获得阶频特征、相频特征函数、逼近带宽指数,最后精确求出各型Roy分形分抗逼近电路的K指标、O指标、P指标,逼近效益等刻画分抗运算特征与逼近性能的参数。数值仿真表明,阶频特征与相频特征直观刻画Roy分形分抗逼近电路的运算特征,是分析分抗、分抗逼近电路以及分数阶电路与系统运算性能的数学基础。采用频域性能指标在分析不同类型的分抗逼近电路的逼近性能时具有统一的定量分析标准。     

线性非时变正弦稳态电路的功率不能用迭加原理吗?

本文提出三个定理与三个推论,证明了线性非时变正弦稳态电路的功率能用迭加原理来计算的充要条件。分解独立源为初相位零与初相位90°的两个独立源,运用迭加原理,推导出化复数的代数运算为标量的代数运算来计算纯电阻(或纯电抗)线性非时变正弦稳态电路的电流、电压与有功功率(或无功功率)的方法,简化了计算。最后提出了线性非时变正弦稳态电路(包括直流稳态电路)的功率不能用迭加原理来计算的充要条件。     

交流电路频率特性的研究与分析

交流电路的基本元件有电阻R、电感L和电容C,用它们可以组成串联、并联或各种串、并混合电路。如果保持交流激励源的幅值不变,只改变其频率,则电路中各电容和电感元件的电流、电压的幅值和相位都随着改变,这就产生了交流电路的频率特性。     

RLC串联谐振电路若干问题的讨论

通过数学分析的方法给出了串联谐振电路在外加正弦激励信号的作用下，电路中的回路电流、电容电压和电感电压的变化规律。并以其谐振特性等问题进行了讨论。     

RLC串联谐振电路中若干问题的讨论

通过数学分析的方法给出了串联谐振电路在外加正弦激励信号作用下，电路中的回路电流、电容电压和电感电压的变化规律，并对其谐振特性等问题进行了讨论．     

耦合电感元件的复功率分析

利用正弦交流电路中耦合电感元件的受控源模型,分析串联、并联耦合电感线圈及空心变压器中耦合电感的复功率及与电源之间的功率关系,直接、方便获得由磁耦合引起的有功功率和无功功率。     

信号发生器输出幅度对RLC串联谐振电路特性的影响

通过实验研究了信号发生器输出幅度对RLC串联谐振电路的谐振频率、电感线圈的等效电阻及品质因数等的影响。在RLC串联谐振电路中,保持电阻R、电容C、电感L不变,改变正弦信号发生器输出电压幅度,研究谐振电路的特性。结果表明,信号发生器输出电压的幅度越小,测量得到的谐振频率更接近理论值,随着信号发生器输出电压幅度的增大,电感线圈的等效电阻在增大,谐振电路的品质因数在减小,通频带宽度没有变化。     

用分段线性化法分析受迫二阶非线性电路的混沌振荡

采用分段性线化方法，分析了一个由线性电感，线性电阻，非线性电容，以在正弦电压源所构成的串联电路，电容的库伏特性用５段折线特性逼近，计算机仿真结果表明，分段线性化方法能够揭示电路的非线性动态演变过程，只是在某些细节上有所偏差，文中还用Ｍｅｌｎｉｋｏｖ方法导出存在横截同宿轨道的条件。     

功率因数监测与补偿实验系统的设计

此系统是以89S52为主控制器,具有实时监测功率因数并能按预置值进行补偿作用的功率因数监测与补偿系统实验系统。系统把取样采集电路得来的两路信号分别通过整流,再通过A/D转换芯片,实时把模拟量转化为数据量,再经单片机分析处理,可得到变压器副边电压值、电流值、电源的频率以及该系统的功率因数(有功功率、无功功率等值),送到外部显示电路。将测得的功率因数与的相比较,迅速求得需要补偿的电容值,进而控制补偿电路,使功率因数达到0.95以上。     

对蔡氏电路中浑沌现象的研究

本文对蔡氏电路中的浑沌现象作了进一步的研究。结果表明不仅改变电阻、电容或电感能得到双涡卷,而且改变运放电源电压也能得到双涡卷。此外,通过单调调节运放电源电压、电阻、电容或电感可以确证,在蔡氏电路中还存在一条周期——浑沌——周期加(减)1规律。     

单端初级电感变换器的分数阶建模与仿真分析

出于电感和电容本质上是分数阶的实际情况考虑，针对单端初级电感变换器(Single ended primary inductor converter, SEPIC)的分数阶建模问题进行研究，建立了更准确的分数阶模型。在分数阶微积分的理论基础上，使用状态空间平均法，建立了电流连续模式下SEPIC的分数阶数学模型，推导了分数阶模型的静态工作点、电感电流纹波、电容电压纹波和传递函数表达式。采用分抗电路拟合的方法，实现0.9阶电感和0.9阶电容，用它们替换变换器中的整数阶元件，得到了SEPIC的分数阶电路模型。在MATLAB/Simulink仿真软件中，对SEPIC的分数阶数学模型和电路模型进行了仿真，并与理论计算值进行比较，仿真结果与理论计算基本一致，充分验证了分数阶模型的正确性。对比了分数阶模型与整数阶模型的差异，分数阶模型会产生更大的纹波，但具有更好的动态性能：响应速度更快，超调量更小，到达稳态的时间更短。     

分数阶Boost变换器的两种预测电流控制

基于分数阶微积分理论以及实际电容和实际电感在本质上是分数阶的事实.首先,在建立Boost变换器的分数阶数学模型基础上,提出分数阶预测电流控制,设计预测控制器.其次,在考察分数阶Boost电路的电感电流波形的基础上,提出分数阶Boost电路整数阶预测电流控制.最后,依据分抗链及Oustaloup分数阶近似算法,得到了分数阶电感逼近电路,利用Matlab软件对所设计的控制器进行仿真验证.结果表明,分数阶预测电流控制下的超调最小,过渡时间最短,尤其是在抗负载扰动上的性能更佳.整数阶预测电流控制的性能虽然低于分数阶预测控制,但也有较好的控制性能.同时仿真结果验证了所提控制方法的可行性和有效性.     

单相并联型有源滤波器的研究

给出了具有自适应谐波检测电路的单相并联型有源滤波器。设计和实现的有源滤波器采用了电压型脉宽调制（ＰＷＭ）功率逆变电路，定频开关电流跟随方式和基于干扰对消原理实现的模拟自适应谐波及无功检测电路。给出了电压型ＰＷＭ功率逆变器的数学模型和自适应谐波检测电路原理及硬件实现。详细讨论了限流电感及逆变器电容电压对补偿特性的影响，并给出了限流电感和储能电容器的选取条件。最后给出了并联型有源滤波器对感性及容性负载补偿的实验波形及分析。实验结果证实所提方案的正确性和实用性