第六章非正弦交流電路

第六章非正弦交流電路2.非正弦周期函數(shù)的有效值和平均功率

重點3.非正弦周期電流電路的計算1.周期函數(shù)分解為付里葉級數(shù)下頁第一節(jié)非正弦周期信號分解為傅立葉級數(shù)

生產(chǎn)實際中不完全是正弦電路，經(jīng)常會遇到非正弦周期電流電路。在電子技術(shù)、自動控制、計算機和無線電技術(shù)等方面，電壓和電流往往都是周期性的非正弦波形。

非正弦周期交流信號的特點(1)不是正弦波(2)按周期規(guī)律變化例1半波整流電路的輸出信號下頁上頁例2示波器內(nèi)的水平掃描電壓周期性鋸齒波下頁上頁脈沖電路中的脈沖信號Tt例2下頁上頁交直流共存電路

Es

+V例4下頁上頁基波（和原函數(shù)同頻）二次諧波（2倍頻）

直流分量高次諧波下頁上頁

周期函數(shù)分解為傅立葉級數(shù)也可表示成：系數(shù)之間的關(guān)系為下頁上頁求出A0、ak、bk便可得到原函數(shù)f(t)的展開式。系數(shù)的計算：下頁上頁利用函數(shù)的對稱性可使系數(shù)的確定簡化（1）偶函數(shù)

－T/2tT/2f(t)

－T/2tT/2f(t)（2）奇函數(shù)（3）奇諧波函數(shù)tf(t)T/2T下頁上頁tT/2T周期性方波信號的分解例1解圖示矩形波電流在一個周期內(nèi)的表達式為：

直流分量：諧波分量：K為偶數(shù)K為奇數(shù)下頁上頁（K為奇數(shù)）的展開式為：下頁上頁ttt基波直流分量三次諧波五次諧波七次諧波周期性方波波形分解下頁上頁基波直流分量直流分量+基波三次諧波直流分量+基波+三次諧波下頁上頁tT/2TIS0等效電源IS0下頁上頁tT/2TAkm0矩形波的頻譜圖下頁上頁第二節(jié)有效值、平均值和平均功率1.

三角函數(shù)的性質(zhì)

（1）正弦、余弦信號一個周期內(nèi)的積分為0。k整數(shù)

（2）sin2、cos2

在一個周期內(nèi)的積分為。下頁上頁（3）三角函數(shù)的正交性下頁上頁2.非正弦周期函數(shù)的有效值若則有效值:下頁上頁

周期函數(shù)的有效值為直流分量及各次諧波分量有效值平方和的方根。利用三角函數(shù)的正交性得：結(jié)論下頁上頁3.非正弦周期函數(shù)的平均值則其平均值為：正弦量的平均值為0若下頁上頁4.非正弦周期交流電路的平均功率利用三角函數(shù)的正交性，得：下頁上頁平均功率＝直流分量的功率＋各次諧波的平均功率結(jié)論下頁上頁

第三節(jié)非正弦周期交流電路的計算1.計算步驟（2）利用正弦交流電路的計算方法，對各諧波信號分別應(yīng)用相量法計算；（注意:交流各諧波的XL、XC不同，對直流C

相當(dāng)于開路、L相于短路。）（1）利用付里葉級數(shù)，將非正弦周期函數(shù)展開成若干種頻率的諧波信號；（3）將以上計算結(jié)果轉(zhuǎn)換為瞬時值迭加。下頁上頁2.計算舉例例1方波信號激勵的電路。求u,已知：tT/2TRLC解（1）已知方波信號的展開式為：代入已知數(shù)據(jù)：下頁上頁直流分量基波最大值五次諧波最大值角頻率三次諧波最大值

電流源各頻率的諧波分量為：下頁上頁

（2）對各種頻率的諧波分量單獨計算：（a)直流分量

IS0

作用RIS0u0電容斷路，電感短路:（b)基波作用RLCXL>>R下頁上頁(c)三次諧波作用下頁上頁(d)五次諧波作用下頁上頁(3)各諧波分量計算結(jié)果瞬時值迭加：下頁上頁測的是u1