時(shí)變電路

除獨(dú)立電源以外，含有時(shí)變參數(shù)元件的電路。電阻參數(shù)隨時(shí)間變化的電阻器，電感(互感)參數(shù)隨時(shí)間變化的電感器，電容參數(shù)隨時(shí)間變化的電容器，都是時(shí)變參數(shù)元件。隨時(shí)間不斷開、閉的開關(guān)也是時(shí)變?cè)ｉ_關(guān)閉合相當(dāng)于電阻是零，開關(guān)斷開相當(dāng)于電阻是無窮大。含有這種元件的電路是時(shí)變電路。

電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的相對(duì)位置不斷改變，它們之間的互感也隨時(shí)間變化。轉(zhuǎn)速均勻時(shí)，互感隨時(shí)間作周期性變化。從電路角度研究含旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電路時(shí)，這電路是時(shí)變電路。起動(dòng)線繞式異步電動(dòng)機(jī)的一種方法，是在轉(zhuǎn)子側(cè)加起動(dòng)電阻器，并且按預(yù)定時(shí)間間隔逐步切除電阻器。因此，在起動(dòng)電機(jī)的過程中，接在轉(zhuǎn)子側(cè)的電阻器是時(shí)變電阻器。在微電子學(xué)領(lǐng)域中發(fā)展出的開關(guān)電容電路，只含有電容元件、運(yùn)算放大器和隨時(shí)間周期地開、閉的開關(guān)。開關(guān)電容電路也是時(shí)變電路。

時(shí)變電路元件的無源性和有源性 電路元件從電壓、電流都為零的狀態(tài)開始，施加任何電壓、或流入任何電流，在此后任何時(shí)刻所獲得的能量恒為非負(fù)值的，定義為無源電路元件(簡(jiǎn)稱無源元件)。否則就稱為有源電路元件(簡(jiǎn)稱有源元件)。以二端電路元件為例，元件到時(shí)刻t獲得的能量是式中u(τ)、i(τ)分別是元件的電壓、電流。設(shè)u(-∞)、i(-∞)均為零,則二端電路元件凡滿足W(t)≥0,對(duì)任何t都是上述意義下的無源元件，否則便是有源元件。

時(shí)不變的正值的電阻R、電感L、電容C,都屬于無源元件。而時(shí)變電路元件卻可能是無源的，也可能是有源的。時(shí)變電阻是無源的充要條件是R(t)≥0;時(shí)變電感是無源的充要條件是L(t)>0和必須滿足前一條件是顯然的，后一條件如果不滿足則當(dāng)電感減小時(shí)可能有外力作功，電感的磁場(chǎng)獲得能量，從而使之成為有源的;時(shí)變電容是無源的充要條件是C(t)>0和這與時(shí)變電感無源性條件類似。

時(shí)變電路方程舉例 一線性時(shí)變電阻R(t)、時(shí)變電感L(t)串聯(lián)接至一獨(dú)立電壓源的電路，電路中的電流、電阻電壓、電感電壓、電源電壓，分別記為i、uR、uL、u(t)，根據(jù)歐姆定律和電磁感應(yīng)定律

uR=R(t)i

和基爾霍夫定律，得到電路方程如下:方程中i和之前的系數(shù)是時(shí)間的函數(shù)，而不是常數(shù)。這種時(shí)變系數(shù)的常微分方程一般情況下求不出解析解。

若時(shí)變電路中的元件都是線性元件，描述電路的方程就仍是線性的。盡管其中的系數(shù)隨時(shí)間變化，這種時(shí)變電路便是線性時(shí)變電路，它具有線性電路的線性性質(zhì)。疊加定理仍然適用。所以在線性時(shí)變電路中各激勵(lì)源共同作用所引起的響應(yīng)(如電壓、電流)等于每一激勵(lì)源單獨(dú)作用時(shí)引起的響應(yīng)的疊加;線性時(shí)變電路中的全響應(yīng)等于其零狀態(tài)響應(yīng)與零輸入響應(yīng)之和;而且可以由沖激響應(yīng)和激勵(lì)的卷積求其零狀態(tài)響應(yīng)。

逆變電路是與整流電路(Rectifier)相對(duì)應(yīng)，把直流電變成交流電稱為逆變。當(dāng)交流側(cè)接在電網(wǎng)上，即交流側(cè)接有電源時(shí)，稱為有源逆變;當(dāng)交流側(cè)直接和負(fù)載鏈接時(shí)，稱為無源逆變。

逆變電路的應(yīng)用非常廣泛。在已有的各種電源中，蓄電池、干電池、太陽(yáng)能電池等都是直流電源，當(dāng)需要這些電源向交流負(fù)載供電時(shí)，就需要逆變電路。另外，交流電機(jī)調(diào)速用變頻器、不間斷電源、感應(yīng)加熱電源等電力電子裝置使用非常廣泛，其電路的核心部分都是逆變電路。它的基本作用是在控制電路的控制下將中間直流電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源。

將直流電能變換為交流電能的變換電路。可用于構(gòu)成各種交流電源，在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。生產(chǎn)中最常見的交流電源是由發(fā)電廠供電的公共電網(wǎng)(中國(guó)采用線電壓方均根值為380V，頻率為50Hz供電制)。由公共電網(wǎng)向交流負(fù)載供電是最普通的供電方式。但隨著生產(chǎn)的發(fā)展，相當(dāng)多的用電設(shè)備對(duì)電源質(zhì)量和參數(shù)有特殊要求，以至難于由公共電網(wǎng)直接供電。為了滿足這些要求，歷史上曾經(jīng)有過電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組和離子器件逆變電路。但由于它們的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均不如用電力電子器件(如晶閘管等)組成的逆變電路，因而已經(jīng)或正在被后者所取代。

逆變電路根據(jù)直流側(cè)儲(chǔ)能元件形式的不同，可劃分為電壓型逆變電路和電流型逆變電路。電流型逆變器給并聯(lián)負(fù)載供電，故又稱并聯(lián)諧振逆變器。電壓型逆變器給串聯(lián)負(fù)載供電，故又稱串聯(lián)諧振逆變器。