15第十五讲(有环流和无环流系统)
15第十五讲、电势
VA只与场强 E 有关，与q0无关，所以可以用来描述 电场的性质 VA是标量，没有方向只有大小 对点电荷及有限系统而言，取V∞=0；实际应用中， 一般取V地=0
桂林电子科技大学十院 clc2000@
讨论
第五章 静电场
U AB VA VB
§5-3 静电场的环路定理 电势
l
B A
E dl → E 的环流
桂林电子科技大学十院
E
clc2000@
第五章 静电场
2. 环路定理的验证
§5-3 静电场的环路定理 电势
q0沿闭合路径L回来原处，静电场力作功为零
q0 0
L E dl 0 L
W
第五章 静电场
§5-3 静电场的环路定理 电势
§5-3 静电场的环路定理 电势
桂林电子科技大学十院
clc2000@
第五章 静电场
§5-3 静电场的环路定理 电势
一 静电场力所做的功 取位移元 dl 1. 点电荷的电场 dW F dl q0 E dl Qq0 e dl 2 r 4 π 0 r er er dl dl cos dr A Qq0 q dW d r Q 0 2 4 π 0 r A Qq0 rB dr Qq0 1 1 ( ) W 2 4 π 0 rA r 4 π 0 rA rB 结果: W 仅与 q0 的始末 位置有关，与路径无关.
电势是相对量，电势零点的选择是任意的 两点间的电势差与电势零点选择无关 E与L同向，即沿着电场线的方向移动， 则 VA VB A 桂林电子科技大学十院 即沿电场线的方向移动电势总是在降低。 clc2000@
B
《大洋环流》课件
大洋环流的形成原因
1 热力驱动原因
区域温度的差异引起水的 密度变化，产生大气对大 洋水体的加热或冷却，从 而引发大洋环流。
2 风力驱动原因
地球表面地形和气压变化 改变了风的方向和速度， 形成了一些区域性的、周 期性或暂时性的洋流。
3 密度驱动原因
溶质、温度、盐度等因素 经过调节造成水的密度变 化，导致大洋环流形成。
大洋环流
在地球几乎70%的表面上，有着广阔的海洋，大洋环流是其中的一个重要组成 部分。人类利用大洋环流进行了丰富的海洋文化建设、物资经济管理、海洋 环保投入等海洋科技研究和大气环流研究。
《大洋环流》PPT课件
大洋环流是地球上重要的水循环系统之一，通过气候、风、地球自转等多种 因素的作用，影响着我们所生活的世界。
地球大洋环流分类
表面大洋环流
由气候、地球自转和风力作用形成，负责在热带和 亚热带的海域之间循环。
深层大洋环流
海水深度达到3000米以下的地球内部环流，与表面 大气和海洋运动形成独立循环系统。
大洋环流的观测和研究方法
浮标观测技术
通过浮标的轨迹及其温、盐度数据来研究探险对象的运动特征，航海器和浮标之间能够时刻 保持联络。
卫星遥感技术
利用卫星遥感技术获取目标海域的海水表面温度、盐度等多种信息，研究对象的运动规律， 并结合气象数据分析气候变化。
计算机模拟方法
通过计算机建立复杂的海洋环流模型，进行数值模拟和预测，可模拟和探索各种气候、天气 及海洋相关的科学问题。
大洋环流对气候的影响
1
大气环流的形成和变化
2
大气环流与大洋环流密切相关，大洋环
流与海洋转运和气候变化有关。
3
全球热量输送
大洋环流作为水-气交换的重要载体，将 能量有效输送到全球各地，制约着气候 变化的趋势。
洋流和海洋环流系统
洋流和海洋环流系统洋流和海洋环流系统是地球上重要的水文循环过程之一。
它们起源于全球范围内的风力、地转效应和水密度的差异，对全球气候和生态系统具有深远影响。
本文将介绍洋流和海洋环流系统的概念、形成原因以及对地球的重要意义。
一、洋流的概念洋流是指在海洋中沿特定方向流动的海水。
它们可以分为两种类型：表层洋流和深层洋流。
表层洋流受到风力的驱动，是海洋和大气之间能量交换的结果。
深层洋流则是由于密度差异引起的，主要受到温度和盐度的影响。
二、洋流的形成原因洋流的形成受到多种因素的影响，包括风力、地转效应和水密度的差异。
首先，风力对洋流的形成起到至关重要的作用。
大气环流系统导致了地球上的风，在海洋中形成了表层洋流。
其次，地球的地转效应也对洋流的走向产生影响。
在北半球，洋流在走向上向右偏转，而在南半球则向左偏转。
最后，水密度的差异也是洋流形成的重要因素。
冷水密度较高，相对而言会更加下沉，形成深层洋流。
三、洋流的分类和特点根据洋流的性质和性质特点，通常可以将洋流分为四种类型：赤道洋流、暖流、寒流和边缘洋流。
赤道洋流贯穿了全球大部分的海洋，它们的主要特点是温暖、宽阔和流速较快。
暖流一般从赤道向极地流动，沿途带来温暖的水流，对周围地区的气候有显著影响。
寒流则相反，从极地流向赤道，带来寒冷的水流，会影响周围地区的气温和气候。
边缘洋流则主要在大陆边缘形成，对近岸地区的气候和生态系统有重要影响。
四、海洋环流系统的重要性海洋环流系统在全球范围内起着重要的作用。
首先，它们对全球气候起到调节作用。
通过运输热量和盐度，海洋环流系统将热能和盐分从一个地区转移到另一个地区，从而影响气候模式和降水分布。
其次，海洋环流系统对气候变化起到缓冲作用。
它们能够吸收和储存大量的热能，减缓气候的变化速率。
最后，海洋环流系统对海洋生态系统和渔业资源管理具有重要意义。
它们通过运输养分和生物体，对海洋生物多样性和渔业产业的发展起到关键作用。
综上所述，洋流和海洋环流系统是地球上重要的水文循环过程之一。
逻辑无环流可逆调速系统
DLC输入信号的确定 输入信号的确定
只有在实际电流过零时，才开始反向， 只有在实际电流过零时，才开始反向， 因此，需要检测零电流信号作为DLC的另 因此，需要检测零电流信号作为 的另 一个输入信号
系统进行逻辑切换的充分必要条件
逻辑切换的必要条件： 逻辑切换的必要条件： 电流给定信号Ui* (称之为转矩或电流 电流给定信号 称之为转矩或电流 极性鉴别信号) 改变极性。 极性鉴别信号 改变极性。 逻辑切换的充分条件： 逻辑切换的充分条件： 零电流检测信号Ui0过零 过零 零电流检测信号
DLC的内部逻辑要求 的内部逻辑要求
对输入信号进行转换， 对输入信号进行转换，将模拟量转换为 开关量。 开关量。 根据输入信号，做出正确的逻辑判断。 根据输入信号，做出正确的逻辑判断。 为保证两组晶闸管装置可靠切换， 为保证两组晶闸管装置可靠切换，需要 有两个延时时间： 有两个延时时间：
DLC的内部逻辑要求 的内部逻辑要求
DLC的内部逻辑要求 的内部逻辑要求
开放延时 tdt ：从封锁原工作脉冲到开放另一组脉 冲之间的等待时间。对于三相桥式电路来说， 冲之间的等待时间。对于三相桥式电路来说，开 放延时的时间常取5-7毫秒 毫秒， 放延时的时间常取 毫秒，一般应大于一个波 头的时间。 头的时间。
作用：以确保被关断的晶闸管已恢复阻断能力， 作用：以确保被关断的晶闸管已恢复阻断能力， 避免环流短路。 避免环流短路。
可逆系统对DLC的要求 的要求 可逆系统对
DLC的主要任务是：当正组晶闸管VF工作 时，封锁反组触发器脉冲，当反组晶闸管 VR工作时，封锁正组触发脉冲
DLC输入信号的确定 输入信号的确定
能否用Un*作为 的输入信号？ 能否用 作为DLC的输入信号？ 的输入信号
大气环流教案：认识大规模环流系统的形成和作用
大气环流教案：认识大规模环流系统的形成和作用认识大规模环流系统的形成和作用一、学目标了解大规模环流系统如何形成以及其在全球气候中的作用，掌握相关概念和知识，提高科学素养。
二、知识讲解1.大规模环流系统的形成大规模环流系统是指在一个地球尺度上形成的大尺度气候系统，包括了北极和南极两极的高压带以及赤道中低纬度地区的低压带，这是由于日照和地球自转等地球自身运动所产生的。
具体来说，在赤道附近的太阳光照射时，地面温度升高，形成了一个低压带，而在极地地区，地面温度低，形成了高压带。
这两种大气压力的差异导致了气流从高压区流向低压区，即形成了两种主要的大气环流系统：南北太平洋大气环流和南北大西洋大气环流。
2.大规模环流系统的作用大规模环流系统对于地球上的动植物、物理化学环境等都起着非常重要的作用。
在大规模环流系统的影响下，地球上的气候呈现出不同的气候类型，例如赤道地区气候湿热，南极地区气候寒冷干燥。
同时，大气环流还影响着全球的海洋洋流，能够带来温暖或寒冷的海水，进一步影响着气候和生态系统。
大规模环流系统还在某些地区造成了气象灾害，例如热带低气压、气旋、台风等，这些天气现象可能给人们的生命财产带来威胁。
另外，大规模环流系统也对人类的活动和社会发展产生着深远的影响，例如旅游、航空等行业都需要考虑气象条件而进行合理的规划。
三、案例分析以中国夏季气温为例，正常情况下，在夏季赤道地区气温高达30摄氏度以上，而在中国大陆地区，由于受到东北风和西南风夹攻，使得气温普遍较为宜人，这是由于南北大气环流和静稳天气等气象要素的共同作用。
在这种环流系统下，夏季东北风负责把阻隔热带低压的偏西气流带出中国区域，而南部的西南风则负责向中国各省市输送暖湿气流，形成了中国夏季的典型气候特征，这就是大规模环流系统对于地球上不同地区气候造成影响的一种表现。
四、教学方法1.讲解法：通过口述、演示等方式向学生介绍大规模环流系统的形成和作用以及相关概念和知识。
五 大洋环流基础知识
一般情况下的定义
正压海洋：海水的密度（温度）看成是常数 斜压海洋：海水的密度（温度）不是常数
实际的海洋是斜压的，然 而正压近似可以简化物理 问题，同时能对海洋的运 动做出初步的合理解释， 因而被大家所接受。
21
第三节 地转运动、流函数和势函数
基本运动方程
写成分量形势
du ( 2 u ) p F dt
29
第四节 涡度和涡度方程
30
1. 涡度
涡度定义： 速度场的旋度定义为涡度，海洋运动中势函数运动 没有涡度，流函数运动才有涡度。
海洋中最重要的涡度 分量是Z方向的涡度 逆时针运动的涡度为 正值，顺时针运动的 涡度为负值。
w v x y z u w y z x v u z x y
FJ1-2 A9-05 FJ1-3 B1-04 B1-05 FJ2-3 B1-06 FJ2-4 B2-05 B1-07 FJ1-5 FJ1-4 A9-07 A9-06
A8-07
27
A8-08 A8-09 A8-10 A8-11 A8-12
A6-05 A6-06 A6-07 A6-08 A6-09 A6-10 A6-11 A7-08 A6-12 A7-09 A7-10 A7-11 A7-12 A7-13
地转是大洋重要的 水平流速和水平密 度（温度）关系式
24
大洋流动基本沿等温线，而且等温线越 密集的地方压力梯度越大，流动越强
25
2. 流函数和势函数
如果流场可以表示为 就把 称之为流函数
如果流场可以表示为 就把 称之为势函数
v x
u y
u x
v y
A8-13
A9-13
逻辑无环流可逆直流调速系统
摘要许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速的启动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是需要可逆的调速系统。
采用两组晶闸管反并联的可逆调速系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题，但是，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称做环流。
有环流可逆系统虽然具有反向快、过渡平滑等优点，但设置几个环流电抗器终究是个累赘。
因此，当工艺过程对系统过度特性的平滑性要求不高时，特别是对于大容量的系统，常采用既没有直流平均环流又没有瞬时脉动环流的无环流可逆系统。
本文介绍了逻辑无环流可逆直流调速系统的基本原理及其构成，并对其控制电路进行了计算和设计。
运用了一种基于Matlab的Simulink和Power System 工具箱、面向系统电气原理结构图的仿真新方法，实现了转速电流双闭环逻辑无环流直流可逆调速系统的建模与仿真。
关键词: 直流电机；环流；逻辑无环流可逆调速；Matlab仿真目录第一章绪论 (1)1.课题研究的目的与意义 (1)第二章MATLAB的基本知识 (2)2.1 MATLAB软件介绍 (2)2.2 MATLAB（Sumilink）的介绍 (2)第三章逻辑无环流可逆直流调速系统工作原理 (3)3.1系统工作原理 (3)3.2系统的组成 (4)第四章系统各环节模块的设计 (5)4.1 主电路的设计 (5)4.1.1 主电路的模型 (6)4.1.2 主电路参数的设定及仿真模型 (6)4.2. 逻辑控制器DLC模块 (7)4.3 电流调节器的模块及参数设计 (9)4.4 转速调节器的模块及参数设计 (10)五章调速系统的调试及动态仿真 (12)5.1 逻辑无环流可逆调速系统主电路的建模 (12)5.2仿真波形 (14)5.3图形分析 (16)第六章心得体会 (16)参考文献 (17)第一章绪论1 课题研究的目的与意义直流电动机具有良好的起、制动性能和调速性能，易于在大范围内平滑调速，且调速后的效率很高等优点，因而直流电机调速系统在工业传动系统中的到广泛应用。
《变频技术与原理》复习题(答案版)
一、填空题1. 变频器是将固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电的装置。
2.变频器的分类，按工作原理可分为交-交变频器和交-直-交变频器，按用途可分为通用变频器和专用变频器。
3．变频器的主要技术参数：输入电压、输出电压、额定电流、输出电容、额定功率和过载能力等。
4．交-直-交变频器主电路包括3部分分别为整流电路、中间电路、逆变电路。
5．整流电路的功能是将交流电转换为直流电；中间电路具有滤波和制动作用；逆变电路可将直流电转为频率和幅值都可以调的交流电。
6．三相交-交变频电路的连接方法分为公共交流母线进线和输出星形联结两种。
7．目前常用的变频器采用的控制方有：U/f控制、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制。
8．U/f控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压，通常是使U/f为常数，变频器在变频时还要变压是为了使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的转矩、效率、功率因数不下降。
9. 转矩提升是指通过提高U／f比来补偿f x下调时引起的T Kx下降。
即通过提高U x(k u＞k f)使得转矩T Kx提升。
10．转差频率控制（SF控制）就是检测出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电机速度对应的频率与转差频率之和作为变频器的给定输出频率。
11．频率控制是变频器的基本控制功能，控制变频器输出频率的方法有面板控制、电位器控制、远程控制和外部端子控制。
12．有些设备需要转速分段运行，而且每段转速的上升、下降时间也不同，为了适应这种控制要求，变频器具有段速控制功能和多种加减速时间设置功能。
13．变频器是通过电力半导体器件的通断作用将工频交流电流变换为电压和频率均可调的一种电能控制装置。
14．变频器的组成可分为主电路和控制电路。
15．某变频器需要回避频率为18～22Hz，可设置回避频率值为 20Hz 。
16.高压柜体一般容量很大，往往需要多个柜体组成。
主要由开关柜、变压器柜、功率单元柜、控制柜组成。
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GTF
VF
Ui0
DLC U i* -1
AR
- Ublf
Ui -
+Ui
2 Ucr ACR
+ Ublr
--
M
Ld +
VR
+ GTR
-TG
3.无环流逻辑控制器(DLC －
Digital Logic Controller)
(1). DLC的任务
按照电流给定信号Ui*和零电流检测信号Ui0 所处的状态,指挥系统正确选组(是VR导通 还是VF导通)和换组(由VR切换到VF或反 之),而且在任何情况下杜绝环流的产生,实 现系统在四象限正常运行.
系统进行逻辑切换(DLC换组) 的充分必要条件 逻辑切换的必要条件： 电流给定信号Ui* (称之为转矩或 电流极性鉴别信号) 改变极性。
逻辑切换的充分条件：
零电流检测信号Ui0过零
可逆调速系统的四象限运行 (Dual Converter Four Quadrant Operation)
逻辑切换的充分条件： 零电流检测信号Ui0过零
工作原理
U
* n
正向运行
TA
+
ASR
U
-
* i
Ui
+
- Un
-
1 ACR +
Ucf
GTF
VF
Ui0 DLC
+ Ublf +
U i*
-1
AR
Ui +
+Ui
2 Ucr ACR
- U blr
GTR
-TG
--
M
Ld
-
VR
反向运行
TA
+Un* + Un -
ASR
U i* +
Ui
+
1 ACR
Ucf -
系统的组成
TM
+ KF
Un
KR
*
U i* Un
ASR
+ - U i
ACR
Uc GTF Lc1
TA
--
VF
+
-
Lc3
M
Ld Lc4
VR
-1
AR U GTR c
Lc2
--
TG
主电路
主电路采用两组三相桥式晶闸管装置反并联的 交叉连接可逆线路，其中：
正组晶闸管VF，由GTF控制触发
——正转时，VF整流；
Ucf
GTF
VF
Un
Ublf
--
U i* -1
ARபைடு நூலகம்
M
Ld
Ui
+Ui
2 Ucr ACR
Ublr
GTR
TG
VR
--
逻辑控制无环流可逆调速系统原理框图
系统的结构特点 主电路采用两组晶闸管装置反并联线路。 由于没有环流，不用设置环流电抗器。 仍保留平波电抗器 Ld ，以保证稳定运行时 电流波形连续。 控制系统采用转速、电流双闭环方案。 电流环分设两个电流调节器，1ACR用来控 制正组触发装置GTF，2ACR控制反组触发 装置GTR。
• 逻辑选触无环流可逆系统
逻辑选触无环流可逆系统的原理框图
图中，SAF，SAR分别是正、反组电子 模拟开关。 采用数字控制时，电子开关的任务可以 用条件选择程序来完成，实际系统都是逻 辑选触系统。此外，触发装置可采用由定 时器进行移相控制的数字触发器，或采用 集成触发电路。
8. 无环流系统可逆运行曲线
缺点 由于延时造成了电流换向死区，影响
过渡过程的快速性。
本章小结
本章主要讨论直流调速系统的可逆运行 问题： 由于V-M系统中晶闸管的单向导电性，需 要设置可逆线路来使电动机反向运行或制 动，主要的可逆线路有
限幅电路，以限制最大起、制动电流；
电流调节器ACR控制电流，设置双向输出
限幅电路，以限制最小控制角 min 与最小逆 变角 min 。
3. 控制方式
采用同步信号为锯齿波的触发电路时，移相控制特 性是线性的，两组触发装置的控制特性如图所示。
180o 0o
fmin
90o
90o GTR
第十五讲 有环流和无环流 可逆调速系统
内
容
一.有环流系统的组成原理
二.逻辑无环流系统的组成原理 三.逻辑无环流控制器（DLC）
的工作原理及其系统的工作 过程分析
要
求
一.理解逻辑无环流系统的
组成原理 二.掌握DLC的构成、功能 及工作原理 三.掌握逻辑无环流系统工作 过程的分析方法
Ublf Ublr
DLC
15V
1
UT
3
5
U bef
7
&
&
UF
1
1
&
&
&
6
&
1
1
4
15V
UR
2 Uz
8
U ber
6.无环流逻辑控制器的实现 无环流逻辑控制环节是逻辑无环 流系统的关键环节，它的任务是： 当需要切换到正组晶闸管VF工作时， 封锁反组触发脉冲而开放正组脉冲； 当需要切换到反组VR工作时，封锁正 组而开放反组。通常都用数字控制， 如数字逻辑电路、微机软件、PLC等， 用以实现同样的逻辑控制关系。
反组晶闸管VR，由GTR控制触发
——反转时，VR整流；
给定与检测电路（转速） 根据可逆系统正反向运行的需要，给定电压、 转速反馈电压、电流反馈电压都应该能够反映 正和负的极性。这里
给定电压：正转时，KF闭合， Un*=“+”； 反转时，KR闭合， Un*=“-”。 转速反馈：正转时， Un=“-”， 反转时， Un=“+”。
3.4 逻辑无环流可逆V-M调速系统
有环流可逆系统:反向快、过渡平滑，
但需设置几个环流电抗器。
无环流可逆系统:没有环流,用于工艺
过程对系统正反转的平滑过渡特性 要求不很高的场合，特别是对于大 容量系统。
逻辑无环流可逆系统
1.系统的组成
TA
Un
*
+
-
ASR
U i*
Ui +
Ui0 DLC
1 ACR
rmin
r
- Ucm
rmin
GTF
f
0o 180o Uc1
Ucm
fmin
Uc
停转时 Uc = 0， r = f = 90°，
Udf = Udr = 0。
正转时
Uc > 0， f < 90°，VF整流： Udf =“+”；
U c < 0， r < 90°，VR逆变： Udr =“-”。
单片机控制的 逻辑无环流系统的实现
电流大小和 极性检测
VR
同步脉冲 80C196KC 单片机 系统 电流过零 检测
光电隔离 脉冲放大
M
VF
光电编码 盘
7. 逻辑无环流系统的其它方案 在上述逻辑控制无环流可逆调速系统 中，采用了两个电流调节器和两套触发装 置分别控制正、反组晶闸管。实际上任何 时刻都只有一组晶闸管在工作，另一组由 于脉冲被封锁而处于阻断状态，这时它的 电流调节器和触发装置都是等待状态。采 用模拟控制时，可以利用电子模拟开关选 择一套电流调节器和触发装置工作，另一 套装置就可以节省下来了。
选组、换组、杜绝环流
（2）系统对DLC的设计要求
1) DLC的输入要求
分析V-M系统四象限运行的特性，有如下共同特征：
正向运行和反向制动时，电磁转矩方向
为正，即电流为正， Ui*为负；
反向运行和正向制动时，电动机转矩方
向为负，即电流为负， Ui*为正。
电枢可逆系统的四种工作状态
n Ui*
3.3 有环流可逆调速系统
一、自然环流系统（
= 配合控制的
有环流可逆V-M系统）的组成 1、系统组成原则 既要充分利用环流来改善系统的过渡特性， 又要防止出现直流环流。因此，系统应用 α＝β 工作制。 实际上为α略大于β ，以防出现α<β现象。
2、 = 配合控制的有环流可逆V-M
n I
II
III
IV
V
VI
n*
O
t
-n*
Id
电流换向死区
Idm IdL
O -IdL -Idm t1 t2 t3 t4 t5 t6 t
DLC
15V
1
UT
3
5
U bef
7
&
&
UF
1
1
&
&
&
6
&
1
1
4
15V
UR
2 Uz
8
U ber
9. 逻辑无环流系统的评价
优点
省去环流电抗器，没有附加的环流损耗； 节省变压器和晶闸管装置等设备的容量； 降低因换流失败而造成的事故。
系统的结构特点（续）
1ACR的给定信号经反号器AR作为2ACR 的给定信号，因此电流反馈信号的极性不需要 变化，可以采用不反映极性的电流检测方法。 为了保证不出现环流，设置了无环流逻辑 控制器DLC，这是系统中的关键环节。它按照 系统的工作状态，指挥系统进行正、反组的自 动切换，其输出信号 Ublf 用来控制正组触发脉 冲的封锁或开放，Ublr 用来控制反组触发脉冲 的封锁或开放。