基于鍵合圖的電路系統(tǒng)建模分析

摘 要：文章通過一個電路系統(tǒng)詳細的介紹了電路系統(tǒng)的鍵合圖建模的一般方法和步驟。用鍵合圖模型來表征電路系統(tǒng)，鍵合圖模型中元件的勢和流的大小與電路系統(tǒng)器件的電壓和電流大小對應(yīng)，勢和流的方向與電壓和電流方向相對應(yīng)，所以用鍵合圖模型來分析電路系統(tǒng)非常方便直觀。

關(guān)鍵詞：電路系統(tǒng)；鍵合圖；建模

1 鍵合圖理論

1.1 理論簡述

麻省理工學院H.M.Payter教授1959年提出了鍵合圖理論[1]。鍵合圖理論以能量守恒原理為基礎(chǔ)，是一種描述工程系統(tǒng)能量結(jié)構(gòu)的圖元表示方法，是用統(tǒng)一的方式對系統(tǒng)各部分功率流的構(gòu)成、轉(zhuǎn)換、相互間邏輯關(guān)系及物理特征等進行描述，從而實現(xiàn)對該系統(tǒng)模型的充分且完備的定義描述。

1.2 鍵合圖建模的基本原理

在模型的構(gòu)思階段就可以直接運用鍵合圖，因此鍵合圖建模[2]是很直觀的。鍵合圖不需要分析各部分的所有細節(jié)，就將系統(tǒng)不同部分的能量交換進行可視化。

系統(tǒng)運行本質(zhì)上是各元件間的能量相互作用，用功率表征能量的瞬時情況。在任意能域內(nèi)，功率都可以表示為兩個物理量的乘積，這是被廣泛接受的，這兩個功率變量稱之為勢變量和流變量，因此，功率=勢×流，即P=e×f。顯然，這兩個變量足以描述一個連接之間的功率。

由于功率變量在各個能域的作用是一致的，因此要確定何者為勢，何者為流。傳統(tǒng)方法將電路系統(tǒng)中的電壓作為勢，相應(yīng)的電流作為流。

1.3 鍵合圖建模基本元件

鍵合圖的基本元件有九種，即容性儲能元件（C）、感性儲能元件（I）、阻性元件（R）、勢源（Se）、流源（Sf）、共勢結(jié)點（0）、共流結(jié)點（1）、變換器（TF）、回轉(zhuǎn)器（GY）。……