第一篇：調(diào)研報告-異步電動機(jī)軟起動控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

大連交通大學(xué)信息工程學(xué)院2011屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）實習(xí)（調(diào)研）報告

調(diào)研報告

當(dāng)向三相定子繞組中通過對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場，由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（感應(yīng)電動勢的方向用右手定則判定）。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動勢方向基本一致的感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向有左手定則判定）。電磁力對轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)。

通過上述分析可以總結(jié)出電動機(jī)工作原理為：當(dāng)電動機(jī)的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對稱交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。課題的來源及意義

隨著電力電于技術(shù)的發(fā)展，人們想到了利用變頻技術(shù)達(dá)到軟起動的目的，因為變頻啟動能使啟動更平穩(wěn)，電流沖擊更小，產(chǎn)生的電流諧波更小，轉(zhuǎn)矩達(dá)到電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，從而保護(hù)了拖動部分。在啟動過程中?？墒冀K保持電流為允許的最大值，能使拖動系統(tǒng)用盡可能大的加速度起動，到達(dá)穩(wěn)態(tài)頻率和轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降低下來，轉(zhuǎn)矩與負(fù)載平衡，從而進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。所以，變頻式軟啟動具有限流啟動、相序自動跟蹤、軟開關(guān)，以及過壓、欠壓、過熱等保護(hù)功能。電動機(jī)特別是大容量的電動機(jī)起動時的電流是額定電流的5-7倍，軟起動通常是以減少起動電流，加長起動時間為目的。

近年來，對電動機(jī)的軟起動控制方式有串電阻啟動，星——三角啟動，自藕變壓器起動，降電壓啟動等等。然而，它們都有各自的弊端，比如：串電阻起動會消耗大量的電能，而降電壓起動會使電動機(jī)繞組的勵磁過飽和或不足，從而影響電動機(jī)的正常運(yùn)行。

本論文基于此提出了用變頻器來控制電動機(jī)的起動過程，利用單片機(jī)的串行口對變頻器的起動參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行傳送和監(jiān)測，最終完成軟起動。

軟起動器是一種集電機(jī)軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國外稱為Soft Starter。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。

運(yùn)用不同的方法，控制三相反并聯(lián)閘管的導(dǎo)通角，使被控電機(jī)的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實現(xiàn)不同的功能。

軟起動器和變頻器是兩種完全不同用途的產(chǎn)品。變頻器是用于需要調(diào)速的地方，其輸出不但改變電壓而且同時改變頻率，軟起動器實際上是個調(diào)壓器，用于電機(jī)起動時，輸出只改變電壓并沒有改變頻率。但是現(xiàn)在變頻器的價格就要比軟起動器的價格高得多了。

運(yùn)用串接于電源與被控電機(jī)之間的軟起動器，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動結(jié)束，賦予電機(jī)全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機(jī)起動轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加。軟起動一般有下面幾種起動方式。

斜坡升壓軟起動。這種起動方式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角，使之與時間成一定函數(shù)關(guān)系增加。其缺點是，由于不限流，在電機(jī)起動過程中，有時要產(chǎn)生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對電網(wǎng)影響較大，實際很少應(yīng)用。

斜坡恒流軟起動。這種起動方式是在電動機(jī)起動的初始階段起動電流逐漸增加，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定（t1至t2階段），直至起動完畢。起動過程中，電流上升變化的速率是可以根據(jù)電動機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大，則起動轉(zhuǎn)矩大，起動時間短。該起動方式是應(yīng)用最多的起動方式來實現(xiàn)，尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的起動。

階躍起動。開機(jī)，即以最短時間，使起動電流迅速達(dá)到設(shè)定值，即為階躍起動。通過調(diào)節(jié)起動電流設(shè)定值，可以達(dá)到快速起動效果。

脈沖沖擊起動。在起動開始階段，讓晶閘管在級短時間內(nèi)，以較大電流導(dǎo)通一段時間后回落，再按原設(shè)定值線性上升，連入恒流起動。該起動方法，在一般負(fù)載中較少應(yīng)用，適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。

軟起動具有的保護(hù)功能有：過載保護(hù)功能，軟起動器引進(jìn)了電流控制環(huán)，因而隨時跟蹤檢測電機(jī)電流的變化狀況。通過增加過載電流的設(shè)定和反時限控制模式，實現(xiàn)了過載保護(hù)功能，使電機(jī)過載時，關(guān)斷晶閘管并發(fā)出報警信號。缺相保護(hù)功能，工作時，軟起動器隨時檢測三相線電流的變化，一旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護(hù)反應(yīng)。過熱保護(hù)功能，通過軟起動器內(nèi)部熱繼電器檢測晶閘管散熱器的溫度，一旦散熱器溫度超過允許值后自動關(guān)斷晶閘管，并發(fā)出報警信號。其它功能，通過電子電路的組合，還可在系統(tǒng)中實現(xiàn)其它種種聯(lián)鎖保護(hù)。課題研究的主要內(nèi)容

異步電動機(jī)的調(diào)壓調(diào)速屬低效調(diào)速方式，因為在調(diào)速過程中始終存在轉(zhuǎn)差損耗，因此調(diào)壓調(diào)速有很大的限制，不是任何一臺普通的籠型電機(jī)加上一套晶閘管調(diào)壓裝置，就可以實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速的。

首先必須改變電動機(jī)的外特性，新的外特性必須使電動機(jī)有一個寬廣的穩(wěn)定的調(diào)速

范圍。一般要采用高轉(zhuǎn)差率電機(jī)，交流力矩電機(jī)或在繞線式電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組中串接電阻的方法，并且要加上轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，才能進(jìn)行穩(wěn)定的調(diào)速。

其次是要將調(diào)速過程中由于轉(zhuǎn)差功率引起的轉(zhuǎn)子的溫升很好地導(dǎo)出機(jī)外，才能實現(xiàn)長期穩(wěn)定工作。這里可采取旋轉(zhuǎn)熱管結(jié)構(gòu)，也可采取特殊風(fēng)道冷卻結(jié)構(gòu)，都是行之有效的方法。

在電力電子技術(shù)高度發(fā)展的今天，變頻調(diào)速裝置的價格已不再昂貴的情況下，再考慮調(diào)壓調(diào)速，似乎已無多大的現(xiàn)實意義了。課題的可行性分析

本次課題在以前《電力拖動自動控制系統(tǒng)》中有所涉及，而且網(wǎng)絡(luò)和圖書館資源豐富，可以方便查到相關(guān)方面的文獻(xiàn)、期刊、書籍和論文等，同時學(xué)院為我們提供安裝有MATLAB/Simulink仿真軟件的電腦機(jī)房，給予了我們很好的仿真環(huán)境，因此，從主客觀方面課題都具有可行性。進(jìn)度安排

第1周：實習(xí)調(diào)研，根據(jù)題目，查找課題相關(guān)資料文獻(xiàn)，初步從整體上了解課題，并撰寫調(diào)研報告。

第2周：學(xué)習(xí)相關(guān)資料，完成并上交不少于3000字的調(diào)研報告。

第3周：繼續(xù)學(xué)習(xí)相關(guān)資料，開始翻譯相關(guān)的外文文獻(xiàn)。

第4周：繼續(xù)學(xué)習(xí)相關(guān)資料，完成并上交不少于3000字的與研究內(nèi)容相關(guān)的英文文章翻譯。

第5周：閱讀國內(nèi)外有關(guān)異步電動機(jī)軟起動控制系統(tǒng)的資料，掌握異步電動機(jī)軟起動控制系統(tǒng)的組成、調(diào)壓原理等，并在此基礎(chǔ)上掌握控制方法。

第6周：閱讀國內(nèi)外有關(guān)步進(jìn)電動機(jī)的資料，掌握軟起動器的工作原理。

第7周：設(shè)計軟起動控制系統(tǒng)的框圖，掌握各部分原理。

第8周：設(shè)計軟起動控制系統(tǒng)的主電路。

第9周：設(shè)計軟起動控制系統(tǒng)的電壓、電流、轉(zhuǎn)速檢測電路。

第10周：對軟起動控制系統(tǒng)的同步信號采集和放大電路進(jìn)行設(shè)計。

第11周：完善軟起動控制系統(tǒng)的硬件電路，撰寫畢業(yè)論文提綱，規(guī)劃論文內(nèi)容，并開始著手寫畢業(yè)論文初稿。

第12周：整理材料，文件圖標(biāo)等，完成畢業(yè)論文的撰寫，交指導(dǎo)教師審查。

第13周：論文修改，打印，裝訂成冊，并提交。復(fù)習(xí)各種資料，準(zhǔn)備答辯。

第14周：答辯，畢業(yè)論文成績評定。參考文獻(xiàn)

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[2] 陳隆昌.控制電機(jī)[M].電子工業(yè)出社.2008

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型和實驗[J].電工技術(shù)學(xué)報.2006

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術(shù).2003

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報.2006

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動化.2006

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子技術(shù)應(yīng)用.2003

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[10] Robert Bosch GmbH.Autoelektrik Systeme and Komponenten Braunschweig[J]

Vieweg & Sohn Verlag.2002

第二篇：模擬路燈控制系統(tǒng)設(shè)計報告

基于51單片機(jī)電子設(shè)計報告 模擬路燈控制系統(tǒng)

院 系：

電子通信工程

團(tuán) 組：

姓 名：

指導(dǎo)老師：

目錄

一、設(shè)計任務(wù)求??????????? 3

二、系統(tǒng)方案論證與選擇??????? 5

三、系統(tǒng)硬件的設(shè)計????????? 8

四、系統(tǒng)軟件的設(shè)計?????????10

五、參考文獻(xiàn)????????????12

六、結(jié)論??????????????13

附錄???????????????14

附錄 1 程序代碼????????????14 附錄 2 硬件原理圖???????????20 附錄 3 PCB圖（部分）??????????23

一、設(shè)計任務(wù)求

1）、任務(wù)

設(shè)計并制作一套模擬路燈控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，路燈布置如圖2所示。

LED燈1輸入、顯示裝置LED燈2單元控制器1單元控制器2支路控制器

圖1 路燈控制系統(tǒng)示意圖

LED燈240定位點404020MLED燈1S’4040ACBS

圖2 路燈布置示意圖（單位：cm）

2、要求

1．基本要求

（1）支路控制器有時鐘功能，能設(shè)定、顯示開關(guān)燈時間，并控制整條支路按時開燈和關(guān)燈。

（2）支路控制器應(yīng)能根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動開燈和關(guān)燈。

3（3）支路控制器應(yīng)能根據(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài)：當(dāng)可移動物體M（在物體前端標(biāo)出定位點，由定位點確定物體位置）由左至右到達(dá)S點時（見圖2），燈1亮；當(dāng)物體M到達(dá)B點時，燈1滅，燈2亮；若物體M由右至左移動時，則亮燈次序與上相反。

（4）支路控制器能分別獨立控制每只路燈的開燈和關(guān)燈時間。（5）當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時（燈不亮），支路控制器應(yīng)發(fā)出聲光報警信號，并顯示有故障路燈的地址編號。2．發(fā)揮部分

（1）自制單元控制器中的LED燈恒流驅(qū)動電源。

（2）單元控制器具有調(diào)光功能，路燈驅(qū)動電源輸出功率能在規(guī)定時間按設(shè)定要求自動減小，該功率應(yīng)能在20%～100%范圍內(nèi)設(shè)定并調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)誤差≤2%。（3）其它（性價比等）。

3、說明

1．光源采用1 W的LED燈，LED的類型不作限定。2．自制的LED驅(qū)動電源不得使用產(chǎn)品模塊。

3．自制的LED驅(qū)動電源輸出端需留有電流、電壓測量點。4．系統(tǒng)中不得采用接觸式傳感器。

5．基本要求（3）需測定可移動物體M上定位點與過“亮燈狀態(tài)變換點”（S、B、S’等點）垂線間的距離，要求該距離≤2cm。

二、系統(tǒng)方案論證與選擇

根據(jù)題目要求，系統(tǒng)主要應(yīng)包含電源模塊、主控模塊、實時時鐘DS1302模塊、1602顯示模塊、按鍵123模塊、路燈LED 燈1和2模塊、環(huán)境明暗變化檢測光敏模塊0、交通路況檢測光敏模塊1和

2、路燈故障檢測激光位置檢測傳感器及光敏模塊1和

2、出現(xiàn)故障蜂鳴器報警等組成，如圖2 所示。

圖2 1.系統(tǒng)控制模塊方案的選擇

方案一：采用SPCE061A 單片機(jī)進(jìn)行控制。雖然SPCE061A 凌陽單片機(jī)具有強(qiáng)大功能的16 位微控制器，I/O 口資源豐富，存儲空間大，能配合LCD液晶顯示的字模數(shù)據(jù)存儲。但是，它不是最常用的單片機(jī)，從而加大了使用和功能實現(xiàn)的難度，成本也較高。

方案二：采用STC89C52 單片機(jī)進(jìn)行控制。該單片機(jī)具有IAP 功能，支持在線下載，內(nèi)部集成了EEPROM，STC89C52 是我們比較熟悉的一種常用單片機(jī)，指令系統(tǒng)和AT89C51 兼容，價格便宜，容易購買。鑒于以上優(yōu)劣分析，本設(shè)計采用方案二。2.時鐘模塊方案的選擇

方案一：采用軟件設(shè)計時鐘，程序復(fù)雜，精度低，調(diào)試?yán)щy，占資源多，斷電后時鐘也停止運(yùn)行。

方案二：采用時鐘芯片DS1302，電路簡單，時鐘精度高，只要將時鐘數(shù)據(jù)讀取送顯示即可，占資源少，具有后備電源接口，主電源斷電后時鐘依然在低功耗狀態(tài)下運(yùn)行。鑒于以上分析，本設(shè)計采用方案二 3.顯示模塊方案的選擇

方案一：采用數(shù)碼管顯示。由于本系統(tǒng)需要顯示的數(shù)據(jù)比較多，采用LED 數(shù)碼管需要用動態(tài)掃描，占用資源比較多，閃爍感強(qiáng)。方案二：采用1602LCD 液晶顯示，顯示內(nèi)容豐富，畫面穩(wěn)定不閃爍，抗干擾能力強(qiáng)，且功耗很低，符合環(huán)保節(jié)能要求。

鑒于以上分析，本設(shè)計采用方案二。4.按鍵模塊方案的選擇

方案一：采用矩陣鍵盤，程序復(fù)雜，電路復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，占資源多。方案二：采用獨立按鍵，電路簡單，編程方便，占資源少；且獨立按鍵能夠滿足本系統(tǒng)設(shè)計要求。鑒于以上分析，本設(shè)計采用方案二。5.判物模塊方案的選擇 方案一：采用紅外對射的方式紅外對射又叫“光束遮斷式感應(yīng)器”當(dāng)光線被遮斷時通過電路發(fā)出警報。紅外線是一種不可見光，為非觸性傳感器，紅外檢測的優(yōu)點是便宜，易制，安全，安裝方便，隱蔽性好，缺點是精度低，距離近，方向性差，是工業(yè)中比較常用的一種判物傳感器。

方案二：快超聲波測距的優(yōu)點是比較耐臟污，即使傳感器上有塵土，只要沒有堵死就可以測量，可以在較差的環(huán)境中使用，所以倒車?yán)走_(dá)多半使用超聲波，缺點是精度較低，檢測物體位置需要設(shè)定閾值，測得數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，且成本較高。

方案三：激光傳感器為非觸性傳感器，激光檢測物體有沒有通過某一位置時非常精確而且穩(wěn)定，硬件電路簡單方便，成本低廉適于本方案設(shè)計。

鑒于上面分析，本設(shè)計采用方案三。6.測光及故障檢測模塊方案的選擇

系統(tǒng)采用廉價的光敏電阻模塊可以檢測周圍環(huán)境的亮度和光強(qiáng)，靈敏度可調(diào)（圖中藍(lán)色數(shù)字電位器調(diào)節(jié)），數(shù)字開關(guān)量輸出（0和1），設(shè)有固定螺栓孔，方便安裝，作為測光及故障檢測的傳感器，效果很好。

三、系統(tǒng)硬件的設(shè)計

1.按鍵及顯示模塊

采用3 個獨立按鍵和1 塊1602 夜晶顯示器，其中1個按鍵用于復(fù)位，1 個按鍵用于模式切換及確認(rèn)，1 個按鍵用于設(shè)置調(diào)整開關(guān)燈時間，顯示器用于顯示年月日周幾及系統(tǒng)實時時間、開關(guān)燈時間、路燈故障信息等。2.硬件設(shè)施搭建

LED燈240定位點404020MLED燈1S’4040ACBS

根據(jù)上圖用泡沫板模擬道路、用led燈模擬路燈并且兩路等間距為80cm、在燈桿頂部led燈旁安裝光敏傳感器模塊——用以探測led燈的亮暗情況從而得知路況、定點S、B、S~等三處且在這三處路的正對兩邊安裝激光收發(fā)器——用以探測有沒有車輛通過、在定點S向A的反方向安裝一個光敏傳感器模塊——用以檢測周圍環(huán)境的明暗變化。3.最小系統(tǒng)版設(shè)計

如下電路圖所示，根據(jù)一下電路圖設(shè)計出最小系統(tǒng)版及相關(guān)擴(kuò)展電路。

四、系統(tǒng)軟件的設(shè)計

軟件設(shè)計的框圖如下圖所示：系統(tǒng)初始化后進(jìn)入液晶LCD1602正常顯示實時時間及年月日星期幾、按按鍵0復(fù)位、按按鍵1進(jìn)入相關(guān)設(shè)置。流程圖如下所示

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五、參考文獻(xiàn)

[1] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）.高等教育出版社，2005年.[2] 閻 石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）.高等教育出版社，2005年.[3] 劉愛華 滿寶元.傳感器原理與應(yīng)用技術(shù).人民郵電出版社，2011年.[4] 馬 彪.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù).同濟(jì)大學(xué)出版社，2010年.[5] 郭天祥.51單片機(jī)C語言教程.北京: 電子工業(yè)出版社，2012年.[6] 劉建清.輕松玩轉(zhuǎn)51單片機(jī)C語言.北京航空航天大學(xué)出版社，2011年.[7] 彭 偉.單片機(jī)C語言程序設(shè)計實例100例.北京: 電子工業(yè)出版社，2011年.六、結(jié)論

此方案的系統(tǒng)設(shè)計符合2009年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽試題（I題）的要求，是一個低成本，高可靠性的解雇方案，經(jīng)過功率擴(kuò)大、電網(wǎng)通訊等方面的改良，可以用于實際路燈控制。附錄???????????????

附錄 1 程序代碼

*----------------名稱：LCD1602.h 論壇：004km.cn(unsigned char com);void LCD_Write_Data(unsigned char Data);void LCD_Clear(void);void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s);void LCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data);void LCD_Init(void);#endif

*----------------名稱：DS1302.h 論壇：www.doflye.net 編寫： 日期：2012.8 修改：

內(nèi)容：

-----------------*/ #ifndef __DS1302_H__ #define __DS1302_H__

#include #include

sbit SCK=P1^4;

sbit SDA=P1^5;

sbit RST=P1^6;//復(fù)位腳

#define RST_CLR RST=0//電平置低 #define RST_SET RST=1//電平置高

//雙向數(shù)據(jù)

#define IO_CLR SDA=0//電平置低 #define IO_SET SDA=1//電平置高 #define IO_R SDA //電平讀取

//時鐘信號

#define SCK_CLR SCK=0//時鐘信號 #define SCK_SET SCK=1//電平置高

#define ds1302_sec_add 0x80 #define ds1302_min_add

0x82 //秒數(shù)據(jù)地址

//分?jǐn)?shù)據(jù)地址 #define ds1302_hr_add

0x84 //時數(shù)據(jù)地址 #define ds1302_date_add

0x86

//日數(shù)據(jù)地址

#define ds1302_month_add 0x88 //月數(shù)據(jù)地址 #define ds1302_day_add

0x8a //星期數(shù)據(jù)地址 #define ds1302_year_add

0x8c

//年數(shù)據(jù)地址

#define ds1302_control_add 0x8e //控制數(shù)據(jù)地址 #define ds1302_charger_add

0x90

#define ds1302_clkburst_add 0xbe

extern unsigned char time_buf1[8];//空年月日時分秒周 extern unsigned char time_buf[8];//空年月日時分秒周 /*-----------------

向DS1302寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)-----------------*/ void Ds1302_Write_Byte(unsigned char addr, unsigned char d);/*-----------------

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0~255 這里使用晶振12M，精確延時請使用匯編-----------------*/ void DelayMs(unsigned char t);#endif 附錄 2 硬件原理圖 如下圖所示

附錄 3 PCB圖（部分）如下圖所示

第三篇：開題報告-井用潛水異步電動機(jī)設(shè)計

開題報告

電氣工程及自動化

井用潛水異步電動機(jī)設(shè)計

一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義

1．我國電機(jī)設(shè)計的現(xiàn)狀

隨著社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，我國的工農(nóng)業(yè)需水量不斷增大，而在農(nóng)村、工廠、礦山、鐵路、自來水公司、地?zé)衢_發(fā)、油田和地質(zhì)勘探等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的井用潛水泵則成為了搶手貨。因而在近十幾年全國諸多農(nóng)機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)面臨產(chǎn)品老化、減產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益不斷下降的形勢下，井用潛水電泵卻恰恰相反，其生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量不斷增加，產(chǎn)量以每年平均20%的速度增長，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益不斷提高。作為井用潛水泵的配套動力設(shè)備，井用潛水異步電動機(jī)的性能優(yōu)劣則直接影響到泵的使用質(zhì)量。自從80年代我國引進(jìn)RITZ公司潛水電機(jī)制造技術(shù)起，并隨后制訂了國GB/T—2816

-91（即《井用潛水泵型式和基本參數(shù)》），我國國內(nèi)潛水電機(jī)行業(yè)才開始進(jìn)入一個全新的發(fā)展階段。在JQS、YQS等系列新型的潛水電機(jī)相繼研發(fā)并大量投放市場之后，我國國內(nèi)潛水電機(jī)產(chǎn)量不僅滿足了國內(nèi)的需求，而且大量出口，相繼打入了中東、非洲市場,并向美國、歐洲發(fā)展。

目前我國電機(jī)設(shè)計方法主要有兩種：一是完全憑借人的計算能力，對電機(jī)的電磁參數(shù)進(jìn)行校核計算，然后進(jìn)行優(yōu)化選擇等，其最大的缺點就是要對電磁設(shè)計的百余個公式逐一進(jìn)行計算，還要完成四個迭代計算，其涉及因素及計算量很大很復(fù)雜，工作量非常大，不符合現(xiàn)代發(fā)展趨勢；第二則是借助計算機(jī)等輔助設(shè)備，特別是電機(jī)設(shè)計CAD技術(shù)的發(fā)展，被廣大電機(jī)設(shè)計人員用來從事電機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計計算、分析及繪圖，實現(xiàn)電機(jī)產(chǎn)品設(shè)計過程的自動化，加速了設(shè)計過程，縮短了設(shè)計周期、提高了電機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量，也適應(yīng)了電機(jī)產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代迅速的要求。因此，現(xiàn)今基本上電機(jī)設(shè)計企業(yè)都已經(jīng)選擇了CAD軟件開發(fā)設(shè)計電機(jī)。

2．電機(jī)設(shè)計的趨勢

借助于計算機(jī)CAD技術(shù)的迅猛發(fā)展，給電機(jī)設(shè)計行業(yè)注入巨大的更新血液。目前我國潛水電機(jī)在設(shè)計制造方面有了很大的進(jìn)步，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：

（1）潛水電動機(jī)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、電磁優(yōu)化設(shè)計以及制造工藝日趨完善；

（2）在取材方面用冷軋硅鋼片取代了熱軋硅鋼片，開發(fā)出了具有高導(dǎo)磁、低損耗的DGX系列電工鋼片；

（3）開發(fā)出了125°C高溫耐水線，給高溫潛水電機(jī)的設(shè)計和單機(jī)功率的提高提供了條件；

（4）在設(shè)計、制造高承載力推力軸承方面有了較大發(fā)展；

（5）計算機(jī)電機(jī)CAD等軟件的廣泛應(yīng)用，縮短了研究周期、減小成本等等。

在中國國內(nèi)井用潛水電機(jī)行業(yè)蓬勃發(fā)展的同時，國外的電機(jī)設(shè)計革新也在悄然進(jìn)行。目前國外潛水電機(jī)的生產(chǎn)廠家主要有德國的Ritz、KSB，美國的Flygt、Itt-Loware、富蘭克林，日本的日立以及丹麥的格蘭富等。

同樣面對電機(jī)革新?lián)Q代方面的問題，國外企業(yè)對量大面廣的潛水電機(jī)進(jìn)行了不斷的改進(jìn),取得了明顯的進(jìn)展,主要表現(xiàn)在:

（1）提高電機(jī)轉(zhuǎn)速，以提高泵的流量和揚(yáng)程，從而減少電泵機(jī)組的總長度，降低成本。

（2）提高單機(jī)工作功率，適應(yīng)工作場地及溫度的需要,同電機(jī)機(jī)座號的單機(jī)工作最大功率提高了2.5～3倍。

（3）提高電機(jī)止推軸承的承載能力，提高該電機(jī)工作時的可靠性，滿足其提高泵效及高揚(yáng)程的需要。

（4）提高力能指標(biāo)，實行高效節(jié)能。

（5）實行計算機(jī)電機(jī)優(yōu)化設(shè)計，降低電機(jī)的重量以及成本。

近幾年來，由于社會發(fā)展等需要，地球資源損耗日益加大，水源缺乏、糧食短缺、環(huán)境污染，已經(jīng)深深影響到我們?nèi)祟惖纳媾c發(fā)展。能源危機(jī)，這是個亟需解決的問題。由此，開發(fā)并使用高效率電機(jī)已逐漸成為全球的共識。因此，高效能、低噪聲低振動、便于調(diào)速等已經(jīng)成為國內(nèi)外電動機(jī)研究設(shè)計的主要發(fā)展方向。

3.課題說明及選題的意義

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超導(dǎo)體制冷等新技術(shù)新材料的不斷涌現(xiàn)，電機(jī)CAD設(shè)計軟件的普及，也進(jìn)一步促進(jìn)了電機(jī)設(shè)計行業(yè)的不斷革新。但由于近幾年我國地下水位普遍下降、水溫過熱、砂量過多等新的一系列問題的出現(xiàn)，使得廣泛使用的井用潛水電機(jī)行業(yè)不得不面臨新的挑戰(zhàn)，如何設(shè)計出更高效能、更低噪聲低振動、更安全智能的井用潛水異步電動機(jī)已經(jīng)成為必然。因此，我們首先需要從電機(jī)設(shè)計的常規(guī)方式入手，在掌握其常規(guī)設(shè)計的基礎(chǔ)上，不斷改善，使得我國電機(jī)設(shè)計逐步走上國際化道路甚至成為世界的掌舵者。這也完全符合我國可持續(xù)發(fā)展的需要。

綜合上述原因我認(rèn)為了解并改善井用潛水異步電動機(jī)設(shè)計有著十分重要的現(xiàn)實意義

二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：

確定井用潛水異步電動機(jī)的總體結(jié)構(gòu)型式，包括防護(hù)式、安裝式、通風(fēng)和冷卻方式、軸承類型和數(shù)量、軸伸型式和數(shù)量等。確定零部件的結(jié)構(gòu)型式、材料、形狀、尺寸、加工精度、形位公差、表面粗糙程度和技術(shù)要求等。確定某些零部件（如轉(zhuǎn)子鐵芯與軸、機(jī)座和端蓋等）之間的機(jī)械連接方式、配合種類等。核算零部件的機(jī)械性能。進(jìn)行電機(jī)的磁路計算，對電機(jī)的定子槽、轉(zhuǎn)子槽選型，鐵芯和繞組設(shè)計、磁路計算、參數(shù)計算、運(yùn)行性能計算、啟動性能計算、異步電動機(jī)的通風(fēng)與溫升計算、異步電動機(jī)的噪聲計算以及校驗損耗等

擬解決井用潛水異步電動機(jī)面對近幾年我國地下水位普遍下降、水溫過熱、砂量過多等環(huán)境時顯得動力不足、抗熱性不高、安全密封性能不佳等問題。

三、研究步驟、方法及措施：

1.根據(jù)任務(wù)書要求，查閱各類書籍和資料，進(jìn)行調(diào)研，完成開題報告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯。

2.研究井用潛水異步電動機(jī)的特性，熟悉其設(shè)計方法。

3.根據(jù)任務(wù)書所給數(shù)據(jù)，進(jìn)行電磁參數(shù)計算，具體步驟如下：

1）預(yù)選尺寸，給初始設(shè)計

①確定外形尺寸：由容量和尺寸關(guān)系式確定；

②開槽：考慮槽配合要求合理地選擇定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)，并選擇槽型、槽寬、槽高、槽面積等；

③選導(dǎo)線：由定子每相電壓及電勢降落系數(shù)以及每極磁通確定每槽串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)，確定每根導(dǎo)線截面、聯(lián)接方式及絕緣等。

2）校核計算：用初始設(shè)計給定數(shù)據(jù)進(jìn)行性能計算，包含四個迭代計算

①磁路計算：由預(yù)選尺寸計算磁密及磁勢，求出激勵電流和激磁電抗；

②參數(shù)計算：包括計算定、轉(zhuǎn)子電阻及各個漏電抗、電流及相應(yīng)電密；

③損耗及性能計算：計算各損耗，效率功率因數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)以及額定滑差率；

④起動計算：確定起動電流倍數(shù)及啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。

3）調(diào)整方案

初始設(shè)計方案不一定滿足要求，還要做多次調(diào)整，直到得到可用設(shè)計。

4）挑選方案

算出一批可行設(shè)計，經(jīng)比較選出最佳設(shè)計，并滿足材料、制造及運(yùn)行三項總費用最小的要求。

4.完成上述步驟后進(jìn)行電機(jī)優(yōu)化的進(jìn)一步設(shè)計，得出整個設(shè)計成果，完成論文初稿。

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第四篇：全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(西門子)調(diào)研報告(2頁)

西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計論文

調(diào)研報告

洗衣機(jī)經(jīng)過木制手搖洗衣機(jī)，蒸氣洗衣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)幾個階段后，到1911年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機(jī)。電動洗衣機(jī)的問世，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。

電動洗衣機(jī)幾經(jīng)完善，在1922年迎來一種嶄新的洗衣方式“攪拌式”。攪拌式洗衣機(jī)由美國瑪依塔格公司研制成功。這種洗衣機(jī)是在筒中心裝上一個立軸，在立軸下端裝有攪拌翼，電動機(jī)帶動立軸，進(jìn)行周期性的正反擺動，使衣物和水流不斷翻滾，相互摩擦，以此滌攪拌式洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，受到人們的普遍歡迎。不過10年之后，美國本德克斯航空公司宣布，他們研制成功第一臺前裝式滾筒洗衣機(jī)，洗滌、漂洗、脫水在同一個滾筒內(nèi)完成。這意味著電動洗衣機(jī)的型式躍上一個新臺階，朝自動化又前進(jìn)了一大步！直至今日，滾筒式洗衣機(jī)在歐美國家仍得到廣泛應(yīng)用。

隨著工業(yè)化的加速，世界各國也加快了洗衣機(jī)研制的步伐。首先由英國研制并推出了一種噴流式洗衣機(jī)，它是靠筒體一側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生的強(qiáng)烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內(nèi)不斷翻滾，洗凈衣物。1955年，在引進(jìn)英國噴流式洗衣機(jī)的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨具風(fēng)格、并流行至今的波輪式洗衣機(jī)。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初步形成。

20世紀(jì)60年代以后，洗衣機(jī)在一些發(fā)達(dá)國家的消費市場開始形成系列，家庭普及率迅速上升。此間洗衣機(jī)在日本的發(fā)展備受矚目。60年代的日本出現(xiàn)了帶干桶的雙桶洗衣機(jī)，人們稱之為“半自動型洗衣機(jī)”。70年代，生產(chǎn)出波輪式套桶全自動洗衣機(jī)。70年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機(jī)橫空出世，讓人耳目一新。到80年代，“模糊控制”的應(yīng)用使得洗衣機(jī)操作更簡便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時尚??進(jìn)入90年代，由于電機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機(jī)。此后，隨著電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機(jī)直接驅(qū)動式洗衣機(jī)，省去了齒輪傳動和變速機(jī)構(gòu)，引發(fā)了洗衣機(jī)驅(qū)動方式的巨大革命。在中國，直到1978年才正式生產(chǎn)家用洗衣機(jī)。但改革開放后，發(fā)展迅速。1983年洗衣機(jī)產(chǎn)量由1978年的400臺飆升到365萬臺，此后全國各地掀起了大規(guī)模的技術(shù)引進(jìn)熱潮，技術(shù)的引進(jìn)、吸收和創(chuàng)新，極大地提升了國產(chǎn)洗衣機(jī)的產(chǎn)業(yè)素質(zhì)與生產(chǎn)能力，縮短了同發(fā)達(dá)國家之間的差距。如今，我國洗衣機(jī)年產(chǎn)量約占世界年產(chǎn)量的四分之一，居于世界首位。

在洗衣機(jī)控制方面，在PLC問世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器占主導(dǎo)地位。但繼電器控制領(lǐng)域有著十分明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差、尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，就必須重新設(shè)計、重新安裝，造成時間和資金的嚴(yán)重浪費。為 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計論文

了改變這一現(xiàn)狀，PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生了。繼1969年美國數(shù)字設(shè)備公司研制出世界第一臺PLC，并在通用汽車公司自動裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時期，從此，可編程控制器這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來了。在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。PLC的 優(yōu)點是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長等，為了進(jìn)一步提高全自動洗衣機(jī)的功能和性能，避免傳統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用PLC來控制全自動洗衣機(jī)這個課題。

第五篇：高速列車信息控制系統(tǒng)調(diào)研報告

高速列車信息控制系統(tǒng)

調(diào)研報告

學(xué)號：0917110125 姓名：王

越

班級：高級工程人才試驗班(信息)1101班

高速列車信息控制系統(tǒng)調(diào)研報告

一、高速列車及其控制系統(tǒng)概述 1.高速列車定義及其發(fā)展

高速列車是指最高行車速度每小時達(dá)到或超過200公里的鐵路列車。

世界上最早的高速列車為日本的新干線列車，1964年10月1日開通，最高時速每小時443公里，運(yùn)營速度可達(dá)每小時270公里或300公里。此后，許多國家相繼修建高速鐵路，列車運(yùn)行速度也一再提高。到目前為止，開通高速列車的國家有日、法、德、意、英、俄、瑞典等國。其中法國的TGV系列創(chuàng)下運(yùn)營速度之最，1993年其速度曾達(dá)到每小時515公里。

我國鐵道部實際從1993年就開始通過系統(tǒng)合作和國際合作研究高速鐵路機(jī)車。1999至2003年，先后成功研制出“藍(lán)箭”、“先鋒”、“中華之星”、“長白山”等型號的高速列車；“奧星”、“天梭”等高速電力機(jī)車；“西部之光”、“DF8CJ”等內(nèi)燃機(jī)車。但由于在任的鐵道部領(lǐng)導(dǎo)班子的決策，這些機(jī)車在國內(nèi)市場化過程受阻，基本全軍覆滅。目前，中國高速列車的主力軍是摻雜有國外血統(tǒng)的和諧號動車組。

2.高速列車控制系統(tǒng)主要組成原理

縮略解釋：列車自動停車（ATS）系統(tǒng)、列車超速防護(hù)（ATP）系統(tǒng)、列車自動控制（ATC）系統(tǒng)、列車自動運(yùn)行（ATO）系統(tǒng)、歐洲列車控制（ETCS）系統(tǒng)。

列車速度防護(hù)系統(tǒng)ATP是列車超速防護(hù)和機(jī)車信號系統(tǒng)的一體化系統(tǒng)。列車ATP系統(tǒng)主要由車載設(shè)備及地面設(shè)備兩大部分組成，地面設(shè)備與車載設(shè)備一起才能完成列車運(yùn)行控制的功能。

圖1.1是列車運(yùn)行地面設(shè)備原理圖。

地面控制中心通過電纜與鐵路線上的軌道電路、信號機(jī)、應(yīng)答器等設(shè)備相連，主要完成列車位置檢測、形成速度信號及目的距離等信號，并將此信號傳遞給列車，車載設(shè)備將按照速度信號控制列車制動。

車載設(shè)備主要由天線、信號接收單元、制動單元、司機(jī)顯示器、速度傳感器等組成。

機(jī)車頭部的天線接收地面的速度命令及墓地距離等信號，經(jīng)過信號接收單元放大、濾波、解調(diào)后，將此命令的數(shù)據(jù)送到司機(jī)顯示器和制動控制單元，制動控制單元接受到速度傳感器傳送的信號，測量出列車的實際速度，將升級速度與信號命令比較，如果列車需要制動，則產(chǎn)生制動信號，直接控制列車制動系統(tǒng)，列車就會自動減速或停車。

3.目前英、法、日等先進(jìn)國家關(guān)于列控系統(tǒng)應(yīng)用綜述與比較

列車速度的不斷提高，靠地面信號列車已不能保證行車安全，必須靠車載信號設(shè)備對列車實施運(yùn)行控制，ATP已成為行車安全不可缺少的重要技術(shù)設(shè)備。20世紀(jì)90年代以來，世界范圍內(nèi)就掀起了一個輪軌高速鐵路建設(shè)的新高潮。其特點集中表現(xiàn)在高速度、高蘇適度、高安全度和高效率，近年來，作為世界上鐵路最發(fā)達(dá)的地區(qū)，歐洲鐵路公司和信號公司在對各自的既有信號系統(tǒng)進(jìn)行升級改造的同時，再歐盟委員會和國際鐵路聯(lián)盟的推動下，為信號系統(tǒng)的互聯(lián)和兼容問題制定了相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并研制開發(fā)了相關(guān)的產(chǎn)品，其中就包括列車運(yùn)行控制系統(tǒng)——ETCS標(biāo)準(zhǔn)。

法、德高速鐵路采用“人控優(yōu)先”的設(shè)計原則，系統(tǒng)采用雙重冗余方式，比日本新干線的三重冗余所用設(shè)備少，造價也較低。法、德采用“人控優(yōu)先”的控制原則，列車正常運(yùn)行由司機(jī)駕駛，只有在司機(jī)失誤并可能出現(xiàn)危險的情況下列控設(shè)備才強(qiáng)迫列車制動，法德鐵路認(rèn)為這種人機(jī)關(guān)系有利于發(fā)揮司機(jī)的技術(shù)能力，加強(qiáng)其責(zé)任感。日本新干線ATC系統(tǒng)采用“設(shè)備優(yōu)先”的控制原則。列車減速一般由設(shè)備完成，當(dāng)列車速度減到30Km/h以下需要在車站停車時才由司機(jī)操縱以保證列車停在正確位置。法德列控設(shè)備制動后，當(dāng)列車速度低于目標(biāo)速度后自動換屆，這種方式要求列車制動系統(tǒng)連續(xù)多次制動后制動力不衰竭。法德高速鐵路控制系統(tǒng)采用鐵道內(nèi)鋪設(shè)的環(huán)線發(fā)送點式信號。TVM300系統(tǒng)采用模擬換線信號共有14個點式信號，TVM430系統(tǒng)采用PSK（相移鍵控）數(shù)字環(huán)線信號。日本新干線為變頻方式，信息量較少。

二、中國高速列車的九大關(guān)鍵技術(shù) 動車組總成（即系統(tǒng)集成）、車體、轉(zhuǎn)向架、牽引變壓器、主變流器、牽引電機(jī)、牽引傳動控制系統(tǒng)、列車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等。由于牽引變壓器、主變流器和牽引電機(jī)屬于牽引傳動系統(tǒng)的主要組成部分，因此，在這里將牽引變壓器、主變流器和牽引電機(jī)歸入牽引傳動控制系統(tǒng)中一并敘述。

1）動車組總成（即系統(tǒng)集成）高速列車總成技術(shù)包括總體技術(shù)條件、系統(tǒng)匹配、設(shè)備布置、參數(shù)優(yōu)化、工藝性能、組裝調(diào)試和試驗驗證。在總體設(shè)計技術(shù)條件下，對動車組車體、轉(zhuǎn)向架、牽引傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、列車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)和車端連接裝置等元素按有關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理選擇設(shè)計和優(yōu)化，確定各子系統(tǒng)間的接口關(guān)系。最后經(jīng)歷生產(chǎn)、組裝、測試、調(diào)整和試驗等過程，完成動車組整體集成。系統(tǒng)集成使動車組達(dá)到牽引、制動、車輛動力學(xué)、列車空氣動力學(xué)、舒適性和安全性等基本性能要求。系統(tǒng)集成還要確定高速列車與運(yùn)行系統(tǒng)的關(guān)系和接口關(guān)系，針對京滬高速鐵路，具體有：①輪軌關(guān)系接口——輪軌匹配關(guān)系，包括軌距、車輪踏面和內(nèi)側(cè)距，輪軌材料和表面硬度；京滬鐵路線路平縱斷面的推薦值；線路剛度和線橋過渡段剛度變化設(shè)置值；線路不平順的控制值。②弓網(wǎng)關(guān)系接口——包括京滬高速鐵路的接觸網(wǎng)類型、接觸網(wǎng)波速和張力；接觸網(wǎng)吊弦布置和接觸線不平順的控制值；符合400 km/h以上運(yùn)行速度的高速受電弓動力學(xué)參數(shù)，滿足氣動性能、阻力要求和噪聲要求的高速受電弓結(jié)構(gòu)，研制出低風(fēng)阻、低噪聲、低擾動、高動力學(xué)性能的400 km/h高速受電弓。③流固耦合關(guān)系接口——保證列車安全運(yùn)行的環(huán)境風(fēng)控制范圍；隧道的斷面、洞口的形狀和尺寸；列車阻力和氣動抬升力限值；合理線間距和列車通過的安全避讓距離等。④機(jī)電耦合關(guān)系接口——確定引發(fā)牽引供電網(wǎng)電壓振蕩引起的臨界條件和綜合解決方案，研究諧振抑制技術(shù)和裝置；根據(jù)線路條件和動車組狀態(tài)，給出滿足高速列車3 min跟蹤間隔需求的牽引供電系統(tǒng)的總體參數(shù)。⑤環(huán)境耦合關(guān)系接口——確定高速列車的噪聲和噪聲聲強(qiáng)控制值，提出高速鐵路聲屏障和隧道吸音材料的性能參數(shù)要求。對動車組車體、轉(zhuǎn)向架、牽引傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、列車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)和車端連接裝置等元素按有關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理選擇設(shè)計，經(jīng)歷生產(chǎn)、組裝、測試、調(diào)整和試驗等過程，完成動車組整體集成。通過集成使動車組達(dá)到牽引、制動、車輛動力學(xué)、列車空氣動力學(xué)、舒適性和安全性等性能要求。2）牽引傳動控制系統(tǒng)

大功率電力牽引傳動系統(tǒng)是高速列車的原動力。因此，高速列車的電力牽引傳動系統(tǒng)必須向功率大、重量輕、體積小、可靠性高和低成本方向發(fā)展，這就決定了高速列車的電力牽引傳動系統(tǒng)必然采用先進(jìn)的交流（交-直-交）傳動系統(tǒng)。它主要包括主變流器、牽引變壓器、牽引電動機(jī)及牽引傳動控制等：①主變流器：采用新型大功率半導(dǎo)體器件，從最早的晶閘管發(fā)展到GTO、IGBT、IPM，以至IGCT。主變流器發(fā)展的目標(biāo)是小型化、輕量化、節(jié)能、環(huán)保、可靠和經(jīng)濟(jì)適用。隨著變流器的模塊化、系列化和小型化，出現(xiàn)了將主變流器與輔助變流器和列車供電變流器統(tǒng)籌考慮、集成設(shè)計制造的新趨勢。主變流器的冷卻是另一項關(guān)鍵技術(shù)，它要求冷卻裝置冷卻效率高、體積小、易于維修、不污染環(huán)境。目前的冷卻方式主要是風(fēng)冷、油冷、水浴、沸騰冷卻和熱管冷卻。②牽引變壓器：是牽引傳動系統(tǒng)中重量、體積最大且能量耗損最多的部件，尤其在動力分散式高速列車中，由于要求啟動加速功率和再生制動功率大，而安裝空間又有限，所以牽引變壓器損耗占到總損耗的30％。因此減輕重量、減小體積、降低損耗，一直是牽引變壓器技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)。近代，隨著電子技術(shù)的發(fā)展和高溫超導(dǎo)線材性能的提高，出現(xiàn)了2 種新型變壓器，即電子變壓器和高溫超導(dǎo)變壓器，它們與傳統(tǒng)的工頻變壓器完全不同，具有重量輕、體積小、效率高的特點。③牽引電動機(jī)：近代高速列車大多采用三相交流異步牽引電動機(jī)，與直流電機(jī)相比，它具有重量輕、功率大、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)用可靠、壽命長、維修簡便的特點，同時交流異步牽引電動機(jī)還具有較好的自我抑制空轉(zhuǎn)的性能。近代開發(fā)的永磁多極同步牽引電機(jī)，由于可實現(xiàn)很高的轉(zhuǎn)矩密度，從而有可能實現(xiàn)無傳動齒輪的直接驅(qū)動，與帶齒輪裝置的異步牽引電機(jī)相比，具有損耗低、重量輕、噪聲小、無油泄漏等優(yōu)點，很有發(fā)展前途。④ 牽引傳動控制：牽引傳動控制的水平取決于牽引傳動控制的策略和手段。牽引傳動控制策略由最初的轉(zhuǎn)差特性控制發(fā)展到矢量變換控制，近年又實現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的新技術(shù)：直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)和直接自控制(DSC)。這項新技術(shù)具有控制簡單、性能優(yōu)良和魯棒性較強(qiáng)的特點。近代牽引傳動控制手段普遍采用數(shù)字電路和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路以及微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器等組成的微機(jī)控制系統(tǒng)，由單機(jī)個別控制向車載計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。車載計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由列車控制級、車輛控制級和功能控制級組成。3）高速轉(zhuǎn)向架

高速列車轉(zhuǎn)向架需要解決的關(guān)鍵技術(shù)有：①轉(zhuǎn)向架輕量化技術(shù)；②轉(zhuǎn)向架懸掛技術(shù)；③轉(zhuǎn)向架驅(qū)動技術(shù)；④牽引電動機(jī)懸掛技術(shù)。4）高速制動技術(shù)

目前，高速列車制動的關(guān)鍵技術(shù)有：①基礎(chǔ)制動技術(shù)；②動力制動技術(shù)；③復(fù)合制動技術(shù)； ④非粘著制動技術(shù)（非粘著制動主要是指電磁軌道制動和渦流軌道制動）；⑤防滑控制技術(shù)。5）高速車體技術(shù)

高速列車在車體方面的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：①車體輕量化技術(shù)：包括采用新材料、新工藝；改變車體結(jié)構(gòu)；優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計；模塊化和集成化②氣動外形技術(shù)。③車體密封技術(shù)。

6）列車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

列車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對于高速列車安全運(yùn)行起著重要的作用，因為高速列車的故障會帶來嚴(yán)重的后果，因此必須在事故發(fā)生以前，利用先進(jìn)的裝備發(fā)現(xiàn)和預(yù)防故障。高速列車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)大致可以分為運(yùn)行監(jiān)控、故障檢測與診斷以及通信網(wǎng)絡(luò)3個方面的內(nèi)容。

三、高速列車發(fā)展趨勢

世界高速列車的重點企業(yè)主要分布在日本、德國、法 國和加拿大。據(jù)德國交通銀行（DVB）2001年初對世界高速鐵路的投資分析來看，世界高速列車產(chǎn)業(yè)主要集中在歐亞地區(qū)。目前，時速在220km/h以上的高速鐵路均采用電動車組。電動車組的牽引動力形式可分為動力集中式和動力分散式兩大類。動力集中式電動車組的特點是動力集中設(shè)在動車組兩端的頭車上，中間編掛非動力的拖車，制造和維修成本低，但牽引電氣設(shè)備總質(zhì)量小；動力分散式是把牽引動力分散到全列車地板下，增加客席，列車粘著性能好，起動制?？?。但由于動力設(shè)備分散，車廂內(nèi)噪聲較大，電氣設(shè)備總重增大，動車組本身的維修和制造費用也相應(yīng)增加。隨著近年來電氣控制設(shè)備輕量小型化、集成化和減振降噪技術(shù)的提高，動力分散式越來越得到人們的普遍認(rèn)可。世界各國新研制的時速300km/h以上的高速列車基本上采用動力分散式。各國高速電動車組發(fā)展都緊密結(jié)合國情、路情，突出各自特點，總體來看技術(shù)成熟、可靠性好、使用周期長、成本低。

四、結(jié)束語

通過本次調(diào)研，我不僅僅初步認(rèn)識到高速列車的當(dāng)下狀況，更加了解到中國現(xiàn)在在高速列車的發(fā)展于國際的地位，這使得我堅定中國要想走強(qiáng)國之路，必須對鐵道線路上以速度為任的高速列車進(jìn)行發(fā)展改革和創(chuàng)新研究。我們國家科研組要多培養(yǎng)相關(guān)人才對中國的高速鐵路現(xiàn)存問題進(jìn)行解決，并同時能夠優(yōu)化相關(guān)性能，爭取能夠盡快達(dá)到并且超過國際水平。

就我本身的專業(yè)電氣工程及其自動化來說，高速列車是我們的發(fā)展方向之一，這次調(diào)研讓我認(rèn)識到，在鐵道上我們的專業(yè)技術(shù)能用在什么地方，同時也能在相應(yīng)的系統(tǒng)中尋找到從抽象到具體的專業(yè)知識點，比如將要學(xué)習(xí)的課程電機(jī)牽引，學(xué)習(xí)過的變壓器等等。

第一次做調(diào)研報告，有很多不能夠讓人滿意的地方，比如在找尋資料上花費了很多時間，但是找到的資料有很多是不能用的，在寫報告的時候沒有事先規(guī)劃好整體思路，等做到一半的時候才完善。不過，有了這次經(jīng)驗，我相信，下次我可以做得更好。