直流电动机调速系统设计综述
直流电机调速系统的设计
直流电机调速系统的设计直流电机调速系统是控制直流电机转速的一个重要工程应用领域。
在很多工业领域中，直流电机的转速控制是非常重要的，因为直流电机的转速对于机械设备的运行效率和稳定性有着重要影响。
本文将详细介绍直流电机调速系统的设计原理和步骤。
一、直流电机调速系统的基本原理直流电机调速系统的基本原理是通过改变电机的电压和电流来控制电机的转速。
一般来说，直流电机的转速与电机的电压和负载有关，转速随电压增加而增加，转速随负载增加而减小。
因此，当我们需要调节直流电机的转速时，可以通过改变电机的电压和负载来实现。
二、直流电机调速系统的设计步骤1.确定设计要求：在设计直流电机调速系统之前，首先需要确定系统的设计要求，包括所需的转速范围、响应速度、控制精度和负载要求等。
这些设计要求将指导系统的设计和选择适当的控制器。
2.选择控制器：根据设计要求，选择适当的控制器。
常见的直流电机调速控制器有PID控制器、模糊控制器和自适应控制器等。
根据实际情况，选择最合适的控制器来实现转速调节。
3.选择传感器：为了实时监测电机的转速和位置，需要选择合适的传感器来进行测量。
常见的传感器有光电编码器、霍尔效应传感器和转速传感器等。
根据实际需求，选择合适的传感器进行安装和测量。
4.搭建电路：根据控制器的要求，搭建合适的电路来实现控制和测量功能。
通常需要安装电压和电流传感器来实时监测电机的电压和电流，并将测量结果反馈给控制器。
5.调试和测试：在电路搭建完成后，需要进行调试和测试来验证系统的性能。
首先调整控制器的参数，使得系统能够按照设计要求进行转速调节。
然后进行负载试验，测试系统在不同负载下的转速调节性能。
对系统进行调试和测试，可以发现问题并及时解决，确保系统能够正常工作。
6.性能优化：根据测试结果，对系统进行性能优化。
根据实际需求，调整控制器的参数和传感器的位置，改善系统的转速调节性能和响应速度。
优化后的系统将更好地满足设计要求。
三、直流电机调速系统的工程应用总结：本文详细介绍了直流电机调速系统的设计原理和步骤。
直流电机调速系统设计报告
直流电机调速系统设计报告学院：信息控制与工程学院班级：姓名：学号：时间：一设计任务设计并制作一套直流电机调速系统，主要包括两部分：主电路部分和以单片机为核心的控制电路部分。
设计要求、制作控制电路和主电路，实现如下功能：（1）通过码盘和光耦得到一系列脉冲，利用M 法、T 法或M/T法对这些脉冲在单片机中进行处理得到电机的转速，在液晶或数码管上进行显示；（2）DC/DC 电路能够正常工作，通过旋钮或键盘设定转速，并能够通过电力电子电路输出合适的电压，使电机的转速达到设定转速。
图1 系统总体框图二、 设计思路和设计过程在此次电路和软件的设计中，电机的转速的获得是通过光耦采集码盘和光耦脉冲传输到单片机的INT0管脚上进行中断，然后通过定时器T0产生1s的计时，计算在1s内脉冲的个数为X，由于电机上码盘上刻有23个孔，那么电机的转速为3X。
而转速的设定采用的是电位器，采集0-5V的电压，通过单片机上P1.0端口进行A/D转换产生00H-FFH。
PWM的产生是由P1.3口产生的，通过单片机的ＰＣＡ中的寄存器设定初始值，产生大约是４０ＫＨＺ的ＰＷＭ波。
通过驱动电路来改变电机的转速。
由于本次实习采用的是自主设计，需要同学们自己自行设计电路并编写程序，由于我之前并没有接触过这种设计，因此此次设计有很大的难度。
电源部分的设计由于之前都做过很多，这是很简单的，在当天下午我们基本上就完成了这部分。
至于单片机最下系统部分的电路和数码管显示的电路是参考老师给的关于ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ１６ＡＤ型号单片机的技术资料上参考得到的。
驱动电路和主电路的设计是来源于网上的参考资料和从图书馆中借的书中，并与其他同学对照比较和在老师的帮助下完成的。
这部分花了比较长的时间完成。
由于课程设计之前我自己看过Ｃ语言编写单片机程序的书，再加上参考老师给的一些资料，所以完成起来不是特别难。
三、电路调试过程中遇到的问题１、由于在焊接数码管部分电路时，为了方便焊接就把数码管的管脚打乱了接，在程序设计过程中出现了几次修改才让数码管显示正常。
直流电动机双闭环调速系统设计
1 设计方案论证电流环调节器方案一，采用PID调节器，PID调节器是最理想的调节器，能够平滑快速调速，但在实际应用过程中存在微分冲击，将对电机产生较大的冲击作用，一般要小心使用。
方案二，采用PI调节器，PI调节器能够做到无静差调节，且电路较PID调节器简单，故采用方案二。
转速环调节器方案一，采用PID调节器，PID调节器是最理想的调节器，能够平滑快速调速，但在实际应用过程中存在微分冲击，将对电机产生较大的冲击作用，一般要小心使用。
方案二，采用PI调节器，PI调节器能够做到无静差调节，且电路较PID调节器简单，故采用方案二。
2双闭环调速控制系统电路设计及其原理综述随着现代工业的开展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得到了越来越广泛的认同与应用。
相对于单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程的弱点。
双闭环控制那么很好的弥补了他的这一缺陷。
双闭环控制可实现转速和电流两种负反应的分别作用，从而获得良好的静，动态性能。
其良好的动态性能主要表达在其抗负载扰动以及抗电网电压扰动之上。
正由于双闭环调速的众多优点，所以在此有必要对其最优化设计进展深入的探讨和研究。
本次课程设计目的就是旨在对双闭环进展最优化的设计。
整流电路本次课程设计的整流主电路采用的是三相桥式全控整流电路，它可看成是由一组共阴接法和另一组共阳接法的三相半波可控整流电路串联而成。
共阴极组VT1、VT3和VT5在正半周导电，流经变压器的电流为正向电流；共阳极组VT2、VT4和VT6在负半周导电，流经变压器的电流为反向电流。
变压器每相绕组在正负半周都有电流流过，因此，变压器绕组中没有直流磁通势，同时也提高了变压器绕组的利用率。
三相桥式全控整流电路多用于直流电动机或要求实现有源逆变的负载。
为使负载电流连续平滑，有利于直流电动机换向及减小火花，以改善电动机的机械特性，一般要串入电感量足够大的平波电抗器，这就等同于含有反电动势的大电感负载。
三相桥式全控整流电路的工作原理是当a=0°时的工作情况。
直流调速系统文献综述
燕山大学本科毕业设计（论文）文献综述课题名称：电动游览车调速控制系统设计学院（系）：电气工程学院年级专业： 07级应电-3班学生姓名：***指导教师：***完成日期： 2011-3-23一、课题国内外现状近几年来，由于能源危机和环境污染两大问题的日益严重，加之科学技术的飞速发展，电动车自身难点的不断解决，使电动车具有更多突出的优点。
对于其核心-直流电机的控制系统，其直流电动机的调速的方法有：调节电枢供电电压U 、减弱励磁磁通 、改变电枢回路电阻R 。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。
改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。
最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。
这种方法简单易行，设备制造方便，价格低廉。
但缺点是效率低、机械特性软、不能在较宽范围内平滑调速，所以目前极少采用。
50年代末出现的晶闸管，它具有体积小、响应快、工作可靠、寿命长、维修简便等一系列优点，采用晶闸管供电，不仅使直流调速系统经济指标上和可靠性有所提高，而且在技术性能上也显示出很大的优越性。
因而，晶闸管直流调速系统迅速发展，晶闸管变流技术也日益成熟，直流调速系统更加完善。
对于其核心-直流电机的控制系统，目前我国的直流调速控制主要在以下几个方面进行着研究1．提高调速的单机容量．我国现有最大单机容量比国外单机容量小的多。
2．提高电力电子器件的生产水平，增加品种．3．提高控制单元水平．目前国内使用较多的仍然是小规模集成运放和组件构成的调速控制系统，触发装置甚至仍是分立元件的。
目前，国外的第四代产品以微处理器为基础，具有控制、监视、保护、诊断及复原等多种功能．近年来，各国学者正致力于无速度传感器控制系统的研究，利用监测定子电压、电流等容易测量的物理量进行速度估算，以取代速度传感器，这种控制方式不需要监测硬件，也免去了传感器带来的环境适应性、安装维护等麻烦，提高了系统的可靠性，降低了成本，引起了国内外学者广泛的兴趣。
直流电机调速系统设计与实现
直流电机调速系统设计与实现直流电机调速系统是一种常见的电机控制系统，通过调节电机的转速和输出功率，可以实现对机械设备的精准控制。
在工业生产和机械设备中得到广泛应用。
本文将介绍直流电机调速系统的设计和实现过程。
一、系统设计1. 电机选择：首先需要选择适合的直流电机作为调速系统的执行器。
根据需要的输出功率和转速范围，选择合适的电机型号和规格。
2. 电机驱动器选择：电机驱动器是控制电机转速的核心设备。
根据电机的额定电流和电压，选择合适的电机驱动器。
常见的电机驱动器包括PWM调速器、直流电机驱动模块等。
3. 控制器选择：控制器是调速系统的大脑，负责接收输入信号，并输出控制信号来调节电机转速。
常见的控制器包括单片机、PLC等。
4. 传感器选择：为了实现闭环控制，通常需要使用传感器来检测电机的转速和位置。
根据具体的需求选择合适的传感器，如编码器、霍尔传感器等。
5. 调速算法设计：根据应用需求，设计合适的调速算法。
常见的调速算法包括PID控制、模糊控制等。
二、系统实现1. 硬件连接：根据设计需求，将电机、电机驱动器、控制器和传感器等硬件设备连接起来。
确保电气连接正确无误。
2. 软件编程：根据设计的调速算法，编写控制程序。
在控制器上实现信号的采集、处理和输出，实现电机的闭环控制。
3. 参数调试：在系统搭建完成后，进行参数调试。
根据实际效果，调节PID参数等，使电机能够稳定运行并达到设计要求的转速和功率输出。
4. 性能测试：进行系统的性能测试，包括转速稳定性、响应速度等。
根据测试结果对系统进行优化和改进。
5. 系统应用：将设计好的直流电机调速系统应用到具体的机械设备中，实现精准的控制和调节。
根据实际应用情况，对系统进行进一步调优和改进。
通过以上设计和实现过程，可以建立一个稳定可靠的直流电机调速系统，实现对电机转速和功率的精确控制。
在工业生产和机械领域中得到广泛应用，提高了生产效率和设备的精度。
希望本文对直流电机调速系统的设计和实现有所帮助，让读者对这一领域有更深入的了解。
直流电机调速控制系统的设计
直流电机调速控制系统的设计首先，硬件设计是直流电机调速控制系统的基础。
设计者需要选择合适的电机驱动器，通常选择的是直流驱动器。
直流驱动器的选型要考虑到电机的额定功率、额定电流和额定电压等因素。
此外，还需要选择适合的控制电路，如电流反馈回路、速度反馈回路和位置反馈回路等。
其次，软件编程是直流电机调速控制系统的核心。
控制系统的编程部分需要涉及到控制算法的实现，通常采用PID控制算法。
PID控制算法是一种经典的控制算法，可以实现较好的调速性能。
在编程中，需要考虑到控制系统的响应速度、稳定性和抗干扰性等因素。
同时，还需要编写界面程序，实现与上位机的通信和数据传输等功能。
第三，传感器的选择也是直流电机调速控制系统的关键。
常见的传感器包括光电编码器、霍尔传感器和磁编码器等。
传感器的种类和参数选择要根据具体的应用需求确定。
例如，如果需要测量电机的转速，可以选择光电编码器；如果需要测量电机的位置，可以选择磁编码器。
最后，控制算法是直流电机调速控制系统的核心。
常用的控制算法包括开环控制和闭环控制。
开环控制是指通过事先设定的输入信号来控制电机转速，不考虑反馈信息。
闭环控制则是通过传感器测量的反馈信号来实时调节输入信号，以实现需要的转速。
对于直流电机调速控制系统的设计，可以按照以下步骤进行：1.确定应用需求，包括所需转速范围、转速精度要求等。
2.根据应用需求选择适合的电机、驱动器和传感器。
3.进行硬件设计，包括电路布局、传感器连接和驱动器安装等。
4.进行软件编程，包括控制算法的设计和实现、数据通信和界面设计等。
5.进行系统联调，包括对系统的各个组件进行测试和调试，确保系统工作正常。
6.进行性能测试，包括对系统的转速响应、稳定性和抗干扰性进行测试。
7.最后，进行系统的优化和调试，以达到最好的调速控制效果。
综上所述，直流电机调速控制系统的设计涉及到硬件选型、软件编程、传感器选择和控制算法等多个方面。
设计者需要综合考虑各个因素，根据实际应用需求进行系统设计，以实现最佳的调速控制效果。
直流电动机调速系统课程设计1综述
直流调速系统设计报告学生姓名: 占小超学号: 09312129班级: 093121专业：自动化指导教师：黄永忠2012年12月5日目录1.前言 (3)2.设计参数 (4)3.双闭环调速系统的工作原理3.1.系统的组成 (5)3.2.系统的原理图 (6)3.3.系统的稳态结构框图和静特性 (8)3.3.1.系统静特性 (8)3.4.各变量稳态工作点和稳态参数的计算 (9)4.设计双闭环调速系统电流调节器和转速调节器 (10)4.1 调节器的设计 (10)4.2 电流调节器的设计 (10)4.2.1 确定时间常数 (10)4.2.2 选择电流调节器的结构 (11)4.2.3 计算电流调节器的参数 (11)4.2.4 校验近似条件 (12)4.2.5 计算电流调节器的电容和电阻 (13)4.3 转速调节器的设计 (14)4.3.1 确定时间常数 (14)4.3.2 选择转速调节器的结构 (14)4.3.3 计算转速调节器的参数 (14)4.3.4校验近似条件 (14)4.3.5 计算调速调节器的电容和电阻 (15)4.4 校核转速超调量 (17)5. 调速系统性能指标的数字仿真 (18)5.1双闭环调速系统的动态结构图 (18)5.2 系统仿真模型 (19)5.3 仿真结果 (19)6心得 (20)7．参考文献 (21)前言20世纪90年代前的大约50年的时间里，直流电动机几乎是唯一的一种能实现高性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场相互独立并且正交，为控制提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的起动，制动和调速性能。
尽管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其它电动机的挑战，但至今直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。
因为它具有良好的线性特性，优异的控制性能，高效率等优点。
直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。
本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器，通过在DJDK-1型电力电子技术及电机控制试验装置上的调试,并应用MATLAB软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标的目的。
直流电机调速控制系统设计综述
（学校名字）计算机控制技术课程设计直流电机调速控制系统设计学生姓名xxx学号xxx学院名称xxx专业名称xxx指导教师xxxxx年xx月xx日目录1 系统方案设计 (1)1.1 直流电机调速控制原理说明 (1)1.2 直流电机调速控制系统原理图 (2)1.2.1 电动机调速系统框图 (2)1.2.2 调速系统原理图 (2)2 系统硬件设计 (4)2.1 滑动变阻器的作用与选择 (4)2.2 AT89C51单片机 (4)2.2.1 AT89C51单片机功能及引脚说明 (4)2.2.2 PWM的输出方式与端口的选择 (6)2.3 PWM功率放大电路 (8)2.4电机驱动 (8)2.4.1元器件的选择 (8)2.4.2电机驱动的原理 (8)2.4.3电机驱动的优势 (9)2.4.4电机驱动的不足 (9)2.5 直流电动机 (9)2.6 速度测量电路原理说明和器件选择 (10)2.7 显示电路原理与芯片的选择 (11)结论 (13)参考文献 (14)1 系统方案设计1.1 直流电机调速控制原理说明图1.1所示电枢电压为Ua ，电枢电流为Ia ，电枢回路总电阻为Ra,电机常数K ，励磁磁通量是φ。
直流电机的转速计算公式如下：n=(Ua-IaRa )/Kφ，其中Ua 为电枢端电压，Ia 为电枢电流，Ra 为电枢电路总电阻，φ为每极磁通量，K 为电动机结构参数。
其中，对于极对数p ，匝数为N ，电枢支路数为a 的电机来说：电机常数K=pN/60a,意味着电机确定后，该值是不变的。
而在Ua-IaRa 中，由于Ra 仅为绕组电阻，导致IaRa 非常小，所以Ua-IaRa 约等于Ua 。
由此可见我们改变电枢电压时，转速n 即可随之改变，同时可以看出，转速和Ua 、Ia 有关，并且可控量只有这两个，因此我们可以通过调节这两个量来改变转速。
我们知道，公式中的Ia 可以通过改变电压进行改变，而我们常提到的PWM 控制也就是用来调节电压波形的常用方法，这里我们也就是用PWM 控制来进行电机转速调节的。
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概述 (2)1 设计任务与分析 (3)1.1 任务要求 (3)1.2 任务分析 (3)2方案选择及论证 (4)2.1 三相可控整流电路的选择 (4)2.2 触发电路的选择 (4)2.3 电力电子器件的缓冲电路 (5)2.4 电力电子器件的保护电路 (5)3主电路设计 (7)3.1 整流变压器计算 (7)3.1.1 U2的计算 (7)3.1.2一次侧和二次侧相电流I1和I2的计算 (8)3.1.3变压器的容量计算 (8)3.2 晶闸管元件的参数计算 (9)3.2.1晶闸管的额定电压 (9)3.2.2晶闸管的额定电流 (9)3.3 电力电子电路保护环节 (10)3.3.1交流侧过电压保护 (10)3.3.2直流侧过电压保护 (11)3.3.3晶闸管两端的过电压保护 (11)3.3.4过电流保护 (11)4触发电路设计 (11)4.1 触发电路主电路设计 (11)4.2 触发电路的直流电源 (13)5电气原理图 (14)小结与体会 (15)参考文献 (16)附录 (16)直流电动机具有良好的起动和制动性能，广泛应用于机械、纺织、冶金、化工、轻工等工业系统。
随着电力电子技术的发展，晶闸管在直流电动机的调速系统中得到广泛应用。
晶闸管直流电动机调速系统，可实现电动机的无级调速，具有调节范围宽，控制精度高，使用寿命长、成本低等优点。
正确掌握晶闸管直流电动机调速系统的设计方法，对系统的可靠运行及应用有重大意义。
本设计以晶闸管直流电动机调速装置为主，介绍了系统的各个部件的组成及主要器件的参数计算。
调速装置以可控整流电路作为直流电源，把交流电变换成大小可调的单一方向直流电。
通过改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚来改变直流电压的平均值。
关键词：可控整流晶闸管触发电路保护电路直流电动机调速系统设计1 设计任务与分析1.1 任务要求初始条件：输入交流电源：三相380V，频率50Hz。
要求完成的主要任务:设计直流电动机采用调压方式的调速可控整流电源，要求达到：1、采用晶闸管可控整流电路。
2、直流输出0～100V，直流输出额定电流50A。
3、设计出完整的调压调速电路。
4、完成总电路设计和晶闸管额定电压和电流设计。
1.2 任务分析无论直流电机还是交流电机，在改变他们的输入电压时，电机的转速将随之改变，调节电机的输入电压控制电机转速，称为调压调速。
调压和调速系统的差异就是所控制的对象和目标不一样。
直流电动机调速系统框图如图1所示。
由图可知，本系统由给定电压、触发电路、晶闸管整流等环节组成。
直流电动机的调速采用开环工作方式，调节给定电压，即可调节触发电路的控制电压，从而调节晶闸管的触发角，实现调相调压，控制电动机的转速。
电动机的转速由外部给定的电压决定，实现了电动机的调压调速。
图1 直流电动机调速系统框图2 方案选择及论证2.1 三相可控整流电路的选择当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小时，应采用三相整流，其交流侧由三相电源供电。
三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路。
三相半波可控电路结构简单，所用的元器件少，触发电路简单。
但整流输出电压脉动大，变压器二次侧电流中含有直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。
为使变压器铁芯不饱和，需增大铁芯截面积，增大设备的容量。
并且要求晶闸管耐压高，需要平波电抗器容量大。
而三相桥式整流电路整流输出电压脉动小，对平波电抗器的要求低，变压器二次绕组电流中没有直流分量、利用率高。
但需要的整流器件多，触发电路也比较复杂，主要应用于要求较高的场合。
由于直流电动机的容量较大，又要求电流的脉动小，故选用三相全控桥式整流电路。
电动机额定电压为100V，为保证供电质量，应采用三相降压变压器,将电源电压降低，为避三次谐波电动势的不良影响，主变压器采用Δ/Y接法。
2.2 触发电路的选择晶闸管触发电路以前是由分立元件构成的，它的控制精度差，可靠性低，不便于维修，因此，现在常用集成化的晶闸管触发电路。
集成电路具有移相线性好、移相范围宽、温漂小、可靠性高、相位不均衡度小等优点。
本系统采用KJ004J 和KJ041组成六路双脉冲移相触发电路，其优点是体积小、性能稳定，移相范围可达170°，广泛应用于各种晶闸管触发电路中。
TC787和TC788是采用独有的先进IC工艺技术，并参照国外最新集成移相触发集成电路而设计的单片集成电路。
它可单电源工作，亦可双电源工作，主要适用于三相晶闸管移相触发和三相功率晶体管脉宽调制电路，以构成多种交流调速和变流装置。
它们是目前国内市场上广泛流行的TCA785及KJ(或KC)系列移相触发集成电路的换代产品，与TCA785及KJ(或KC)系列集成电路相比，具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽、外接元件少等优点，而且装调简便、使用可靠，只需一只这样的集成电路，就可完成3只TCA785与1只KJ041、1只KJ042或5只KJ(3只KJ004、1 只KJ041、1只KJ042)(或KC)系列器件组合才能具有的三相移相功能。
因此本系统采用TC787集成电路，实现六路晶闸管的触发控制。
2.3 电力电子器件的缓冲电路用于电能变换的电力半导体器件绝大多数工作在开关工作模式，开关损耗是影响其正常运行的重要因素。
在硬开关工作方式下，增加缓冲电路是正确使用器件的有效措施，其主要作用是：抑制开关器件的、，改变开关轨迹，减少开关损耗，使之工作在安全工作区内。
由于缓冲电路对自关断器件的安全运行起着至关重要的作用，因此人们研究了多种缓冲电路。
开关器件在开通时，缓冲电路电感中储存有磁能，而开关器件关断时，关断缓冲电路中电容储存有电能，这些能量都以热的形式消耗在缓冲电路的电阻上。
在普通晶闸管的应用中，通常选用无极性缓冲电路。
在晶闸管回路中串入电感以抑制关断时瞬时过电压，并且防止因过大而引起的误触发。
采用GTO、BJT、IGBT等自关断器件时，由于它们的工作频率比SCR高得多，因此有必要采用有极性缓冲电路，以便加快电容或者电感的抑制作用。
应该指出，耗能式缓冲电路能够减小开关器件的开关损耗，是因为把开关损耗从器件本身转移至缓冲器内，然后再消耗在电阻上，也就是说，开关器件的损耗减少了，安全运行得到了保证，但总的开关损耗并不一定减少。
为了回收这部分能量，人们还研究出了各种馈能式缓冲电路，以减少实际的电能损耗。
但是由于整机体积的限制和附加元件的成本问题，使馈能式缓冲器推广应用受到了很大的限制。
2.4 电力电子器件的保护电路电力电子器件均有安全工作区的限制，也就是说都有电流、电压和瞬时功耗的极限值。
尽管在设计时会合理选择器件，但一些不可预见的故障会威胁到器件的安全，所以必须采取保护措施，主要包括：（1）过电流保护：为了防止桥臂中两个开关器件直通，通常对两个开关器件的驱动信号进行互锁并设置死区。
由于负载短路、元器件损坏等原因，电力电子装置会出现过电流或短路故障，应该在过载及短路时对装置进行保护。
（2）电流信号的检测：电流检测信号用于反馈控制及保护环节，要求取样可靠、准确。
电流信号的检测与传送对电力电子装置是一个很重要的环节。
电流信号检测的关键是正确选择和使用检测元件。
根据响应速度的快慢，电流检测元件可分为慢速型电流检测元件和快速型电流检测元件。
（3）输出过压保护：如果装置反馈环节出现问题，输出电压可能过高，影响负载的安全，此时应该采取封锁驱动信号的保护措施；但负载突变往往也会引起输出端电压短时变化，为了不出现误保护，过压保护一般应具有反延时特性，即过压越多，保护延时越短，反之则较长。
反延时的保护思想也适用于过流等保护。
输出过电压检测应该设置在输出端，输出是交流电压时可使用电压互感器（变压器）检测；输出是直流电压则可采用电阻分压或电压霍尔取样。
（4）输入瞬态电压抑制：交流电网上使用的用电设备由于受电磁感应、雷电天气的影响，常常会遭受瞬态高压的袭击，尤其在强烈的雷电发生时电网上瞬时产生数千伏高压是常有的事，其时间虽短，但它携带的能量足以在瞬间内损坏开关电源中的电子器件。
应付这种瞬态电压的方法很多，一种简单的方法是在交流线路间放置金属氧化物压敏电阻MOV，这种器件是一种可变电阻，当瞬态电压出现时，其阻值迅速地下降到最低值，将输入电压限制在安全范围内，让瞬态能量消耗在电阻体内。
选择这种器件必须遵守两条原则：一是MOV器件的额定电压应大于电源稳态最大工作电压的20%左右；二是应计算或估算电路可能遇到的瞬时冲击能量的大小以确定MOV器件吸收瞬态冲击电流的额定值，然后根据器件制造商提供的产品说明书选择合适的器件。
（5）输入欠压保护：如果输入电压过低，开关器件的工作电流将过大，可能超过其最大电流值而烧坏。
如果蓄电池过低压供电，放电电流必然过大，可能造成蓄电池永久损坏。
因此对有些装置需要设置欠压保护电路。
（6）过温保护：如果装置内部温度过高，可能是散热系统发生故障，也可能是严重过载，这样会威胁开关器件的安全，应该采取封锁驱动信号等保护措施。
温度检测可以采用不同温度等级的常开或常闭温度开关。
例如，70度的常闭温度开关是指：开关一般情况下闭合，温度达到或超过70度开关就断开。
（7）器件控制极保护：电力电子装置中所用的主开关器件以电压型开关器件占主导地位，它们的控制特性好，驱动功率小，但控制极比电流型开关器件容易损坏，应该注意控制极的保护。
此外，开关管控制极的状态会影响器件的耐压水平。
如BJT的基极反偏的集-射极击穿电压比基极开路时大的多。
因此，开关管断态时，控制极最好加上反偏压。
（8）自锁式保护电路：如果在电路发生故障时，封锁驱动信号，故障消失后，立即放开驱动信号，不一定能够对装置起到保护作用。
因为封锁了驱动信号，装置就停止运行，检测到的信号反映不出故障，装置可能会反复起、停，因此，对于短路等严重故障，应该采用自锁式保护电路。
保护电路的类型和控制方法比较多，应根据装置的特点和用户要求设计。
3主电路设计晶闸管调压调速电路如图2所示。
图2 调压调速主电路3.1 整流变压器计算3.1.1 U2的计算是一个重要参数，选择过低，无法保证输出额定电压。
选择过高，又会造成控制角加大，功率因数变坏，整流元件的耐压升高，增加了装置的成本。
在要求不高的场合或近似估算时，可用下式计算：ε=式中：——理想情况下，°时整流电压与二次侧电压之比，即，见附表；B ——控制角为α时，输出电压U d 与U d0之比，即B= U d /U d0，见附表1； ——电网波动系数，通常取；～——考虑各种因素的安全系数。
由附表查得：，取角考虑裕量：ε===⨯⨯取，变比：===3.1.2一次侧和二次侧相电流I1和I2的计算==式中：K I1、K I2——由附表1选取——变压器一次侧与二次侧匝数比。