GATE電氣工程大綱

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科目程式碼：EE

課程結構

課程大綱

A節：工程數學

單元1：線性代數

• 矩陣代數
• 線性方程組
• 特徵值
• 特徵向量

單元2：微積分

• 均值定理
• 積分學定理
• 定積分和反常積分的計算
• 偏導數
• 極大值和極小值
• 多元積分
• 傅立葉級數
• 向量恆等式
• 方向導數
• 線積分
• 面積分
• 體積分
• 斯托克斯定理
• 高斯定理
• 格林定理

單元3：微分方程

• 一階方程（線性與非線性）
• 常係數高階線性微分方程
• 引數變化法
• 柯西方程
• 尤拉方程
• 初值問題和邊值問題
• 偏微分方程
• 變數分離法

單元4：複變函式

• 解析函式
• 柯西積分定理
• 柯西積分公式
• 泰勒級數
• 洛朗級數
• 留數定理
• 積分解法

單元5：機率與統計

• 抽樣定理

• 條件機率

• 均值、中位數、眾數、標準差、隨機變數、離散與連續分佈

• 泊松分佈

• 正態分佈

• 二項分佈

• 相關分析

• 迴歸分析

單元6：數值方法

• 非線性代數方程的解法
• 微分方程的單步法和多步法

單元7：變換理論

• 傅立葉變換
• 拉普拉斯變換
• Z變換

B節：電路原理

• 網路圖
• 基爾霍夫電流定律(KCL)，基爾霍夫電壓定律(KVL)，節點分析和網孔分析
• 直流和交流網路的暫態響應
• 正弦穩態分析
• 諧振
• 無源濾波器，理想電流源和電壓源
• 戴維南定理
• 諾頓定理
• 疊加定理
• 最大功率傳輸定理
• 二埠網路
• 三相電路
• 交流電路中的功率和功率因數

C節：電磁場

• 庫侖定律

• 電場強度

• 電通量密度

• 高斯定律

• 散度，點電荷、線電荷、面電荷和球形電荷分佈產生的電場和電勢

• 介質的影響

• 簡單結構的電容

• 畢奧-薩伐爾定律

• 安培環路定理

• 旋度

• 法拉第電磁感應定律

• 洛倫茲力

• 電感

• 磁動勢

• 磁阻

• 磁路

• 簡單結構的自感和互感

D節：訊號與系統

• 連續時間訊號和離散時間訊號的表示
• 移位和縮放運算
• 線性時不變和因果系統
• 連續週期訊號的傅立葉級數表示
• 取樣定理
• 傅立葉變換的應用
• 拉普拉斯變換和Z變換

E節：電機學

• 單相變壓器 -
  • 等效電路
  • 相量圖
  • 開路試驗和短路試驗
  • 電壓調整和效率
• 三相變壓器 -
  • 連線方式
  • 並聯執行
• 自耦變壓器
• 機電能量轉換原理
• 直流電機 -
  • 他勵式
  • 串勵式和並勵式
  • 電動機和發電機的工作模式及其特性
  • 直流電動機的啟動和調速
• 三相非同步電動機 -
  • 工作原理
  • 型別
  • 效能
  • 轉矩-速度特性
  • 空載試驗和堵轉試驗
  • 等效電路
  • 啟動和調速
• 單相非同步電動機的執行原理
• 同步電機 -
  • 圓柱形和凸極式電機
  • 效能
  • 發電機的電壓調整和並聯執行
  • 同步電機的啟動
  • 特性
• 各種損耗和電機效率計算

F節：電力系統

• 發電概念
• 交流和直流輸電概念
• 輸電線路和電纜的模型和效能
• 串聯和並聯補償
• 電場分佈和絕緣子
• 配電系統
• 標么值
• 導納矩陣
• 高斯-賽德爾和牛頓-拉夫遜潮流計算方法
• 電壓和頻率控制
• 功率因數校正
• 對稱分量
• 對稱和不對稱故障分析
• 過流保護原理
• 差動保護和距離保護
• 斷路器
• 系統穩定性概念
• 等面積準則

G節：控制系統

• 系統的數學建模和表示

• 反饋原理

• 傳遞函式

• 框圖和訊號流圖

• 線性時不變系統的暫態和穩態分析

• 勞斯-赫維茨判據和奈奎斯特判據

• 波德圖，根軌跡，穩定性分析，滯後，超前和滯後-超前補償器

• P、PI和PID控制器

• 狀態空間模型

• 狀態轉移矩陣

H節：電氣與電子測量

• 電橋和電位器

• 電壓、電流、功率、能量和功率因數的測量

• 儀用變壓器，數字電壓表和萬用表，相位、時間和頻率測量

• 示波器

• 誤差分析

I節：模擬與數位電子技術

• 二極體、BJT、MOSFET的特性
• 簡單的二極體電路：削波、鉗位、整流器
• 放大器：偏置、等效電路和頻率響應
• 振盪器和反饋放大器
• 運算放大器：特性和應用
• 簡單的有源濾波器
• 壓控振盪器(VCO)和定時器
• 組合邏輯電路和時序邏輯電路
• 多路複用器
• 多路分解器
• 施密特觸發器
• 取樣保持電路
• A/D和D/A轉換器
• 8085微處理器 -
  • 體系結構
  • 程式設計
  • 介面

H節：電力電子技術

• 半導體電力器件的特性 -
  • 二極體
  • 閘流體
  • 三端雙向開關管(Triac)
  • 門極可關斷閘流體(GTO)
  • 金氧半導體場效應電晶體(MOSFET)
  • 絕緣柵雙極型電晶體(IGBT)
• DC-DC轉換 -
  • 降壓型
  • 升壓型
  • 升降壓型轉換器
• 單相和三相無控整流器的配置
• 基於閘流體的線路換相變流器
• 雙向交流-直流電壓源轉換器
• 線路電流諧波問題
• 功率因數
• 交流-直流轉換器的失真係數
• 單相和三相逆變器
• 正弦脈寬調製(SPWM)

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