仿真实验报告

上海电力学院 本科课程设计

电路计算机辅助设计

院 系： 电力工程学院

专业年级（班级）： 电力工程与管理2011192班 学生姓名： 学号： 201129

指导教师： 杨尔滨、杨欢红

成 绩：

2013年 07 月 06 日 教师评语： 目录

仿真实验一 节点电压法分析直流稳态电路··························1

仿真实验二

仿真实验三

仿真实验四

仿真实验五

仿真实验六

仿真实验七

仿真实验八

仿真实验九

戴维宁定理的仿真设计································5 叠加定理的验证······································8 正弦交流电路——谐振电路的仿真······················11 两表法测量三相电路的功率····························14 含受控源的RL电路响应的研究························18 含有耦合互感的电路的仿真实验························21 二阶电路零输入响应的三种状态轨迹····················27 二端口电路的设计与分析······························32

实验一 节点电压法分析电路

一、电路课程设计目的

（1）通过较简易的电路设计初步接触熟悉Multisim11.0。 （2）学会用Multisim11.0获取某电路元件的某个参数。 （3）通过仿真实验加深对节点分析法的理解及应用。

二、实验原理及实例

节点分析法是在电路中任意选择一个节点为非独立节点，称此节点为参考点。其它独立节点与参考点之间的电压，称为该节点的节点电压。 节点分析法是以节点电压为求解电路的未知量，利用基尔霍夫电流定律和欧姆定律导出（n – 1）个独立节点电压为未知量的方程，联立求解，得出各节点电压。然后进一步求出各待求量。

下图所示是具有三个节点的电路，下面以该图为例说明用节点分析法进行的电路分析方法和求解步骤，导出节点电压方程式的一般形式。

图1—1

首先选择节点③为参考节点，则u3 = 0。设节点①的电压为u1、节点②的电压为u2，各支路电流及参考方向见图中的标示。应用基尔霍夫电流定律，对节点①、节点②分别列出节点电流方程： 节点① 节点②

?iS1?iS2?i1?i2?0iS2?iS3?i2?i3?0

用节点电压表示支路电流：

i1?i2?i3?u1?G1u1R1u1?u2?G2(u1?u2)R2 u2?G3u2R3

1

代入节点①、节点②电流方程，得到：

?iS1?iS2?u1u1?u2??0R1R2

iS2?iS3?

u1?u2R2?u2?0R3

整理后可得：

(111?) u1?u2?iS1?iS2R1R2R2 111u1?(?)u2?iS3?iS2R2R2R3

?分析上述节点方程，可知：

节点①方程中的（G1 + G2）是与节点①相连接的各支路的电导之和，称为节点①的自电导，用G11表示。

节点①方程中的-G2是连接节点①和节点②之间支路的电导之和，称为节点①和节点②之间的互电导，用G12表示。G12 = - G2，故G12取负值。 节点②方程中的（G2 + G3）是与节点②相连接的各支路的电导之和，称为节点②的自电导，用G22表示。

节点②方程中的-G2是连接节点②和节点①之间各支路的电导之和，称为节点②和节点①之间的互电导，用G21表示。且G12 = G21 ，故G21取负值。

iS1 + iS2是流向节点①的理想电流源电流的代数和，用iS11表示。流入节点的电流取“+”； 流出节点的电流取“– ”。

iS3 – iS2是流向节点②的理想电流源电流的代数和，用iS22表示。iS3、iS2前的符号取向同上，即流入节点的电流取“+”； 流出节点的电流取“– ”。 根据以上分析，节点电压方程可写成：

G11 u1?G12u2?iS11G21 u1?G22u2?iS22

这是具有两个独立节点的电路的节点电压方程的一般形式。

也可以将其推广到具有n个节点（独立节点为n – 1 个）的电路 。 综合以上分析，用节点分析法分析电路的一般步骤为：

（1）指定电路中某一节点为参考点，标出各独立节点的电位符号。

（2）按照节点电压方程的一般形式，根据实际电路直接列出各节点的节点电压方程。 注意：在节点方程中，自电导为该节点上连接的所有电导之和，自电导总取正值；互电导为连接相邻两个节点的所有电导之和，并取负值；在线性电路中，G12=G21，G23=G32，G31=G13；在节点方程的右边，流入节点的理想电流源的电流取“+”号，流出节点的则取“– ”号。。

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例：用节点电压法求如下电驴的节点电压 Un3；

图1—2

解：节点编号如图1—2所示，一节点4为参考节点，节点2的节点电压为已知量Un2=10V，可以少列一个方程，节点1、3 的KCL方程为：

111(?)Un1?Un2?I?010.50.5111(?)Un3?Un2?I?0 121辅助方程Un1?Un3?5联立求解上述方程组得： Un3=10 V

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三、仿真设计步骤：

1.根据题目要求设计电路；

2.对设计出来的电路原理图进行理论分析和运算； 3.对设计的电路用软件进行仿真模拟； 4.观察仿真结果，与理论值进行比较； 5.对结果进行分析，作出小结。

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