南通大学
工程应用综合设计
题目：横向磁场开关磁阻电机转速控制电路设计
姓名：吕梦婷
班级：电122
学号： 1212021035
指导教师：瞿遂春
专业：电气工程及其自动化
南通大学电气工程学院
2016年01月
摘要
在各种新型特种电机中，横向磁场电机（TFM）是近年来开始研究的一种新型结构的电机，由于其在转矩与功率密度方面具有得天独厚的优越性，以及灵活的结构设计，多样化的拓扑结构成为目前研究的热点。TFSRM电机是一种机电一体化系统，电机本体和控制系统是不可分割的，本课题以TFSRM电机的数学模型和转矩控制原理为基础，对电机的转速控制电路进行了设计。
对样机速度闭环控制系统进行了设计，速度控制采用工业用频压转换器 LM2917，对位置检测信号进行处理，得到电机的转速。通过 LM2917 对转速信号进行频率电压转换，实现样机的速度闭环控制。在 MATLAB 软件中对样机系统进行建模和仿真，并对仿真结果进行了分析，仿真结果与预期设计要求相符，效果较为理想。
目录
摘要 (2)
第一章前言 (3)
第二章横向磁场电机的基本原理 (3)
第三章横向磁场开关磁阻电机转速控制电路设计 (5)
3.1 TFSRM电机数学模型及其转矩控制原理 (6)
3.2 速度闭环及PWM调压调速电路的设计 (7)
第四章 MATLAB软件仿真 (11)
第五章总结 (12)
参考文献 (13)
第一章
前言
近十几年来，随着电力电子技术的发展、方波电机理论的深入研究和稀土永磁材料的应用，诞生出许多新型结构的特殊电机，电动车的兴起又进一步促进了高功率密度驱动电机的开发，西欧、北美和日本等工业发达国家将新型电机的研究开发作为一个新热点。在各种新型特种电机中，横向磁场电机(TFM ）由于其在转矩与功率密度方面具有得天独厚的优越性，以及灵活的结构设计，多样化的拓扑结构已经引起许多国家的极大兴趣。
TFM 具有低速大功率、容错性好等特点，能直接驱动低转速、大转矩负载，在船舶螺旋桨直接驱动、武器装备转台的电动伺服系统、风力发电、电动车电机等方面有广阔的应用空间。
第二章
横向磁场电机的基本原理
在讲述 TFM 工作原理之前，首先对传统电机（径向磁场电机,简称为 RFM ）的电磁负荷关系进行简单分析。图 2-1 所示为径向磁场电机横切面局部示意图。
图 2-1 径向磁场电机齿槽结构示意图
由电机学知识我们知道，电机气隙力密度A F 满足以下公式:
A F
B A δ= (2-1)
其中，B δ为气隙磁密，A 为电机电负荷。由公式看出，可以通过两条途径增加力密度:一是增加气隙磁密B δ，二是增加电负荷 A 值。但是，由图 2-1 可以看出，电机齿部和线槽位于同一平面内，因此它们之间不是独立的，其相互关系可以从下面公式看出来：
t t b B B t δ= (2-2)
s s
J A A t =
(2-3) 其中，t b 为齿部宽度，t 为一个齿节距，t B 为齿部磁密，s J 为电流密度， A 为槽面积。 由此可以得出，在电枢内、外径一定的情况下，若增加气隙磁密B δ，为保证电机齿部磁密t B 增加不会导致过磁路饱和，势必要增加t b ，由于线槽和齿部在同一个平面内，增加t b 就意味着减小线槽面积。在电流密度s J 不变情况下，就必须减小电负荷 A ，否则不能有效提高力密度。反之，若要通过增加电负荷 A 值来增加A F ，在保持s J 不变的情况下，需增大槽面积s A ，这样做的结果是导致齿部宽度减小。此时若要继续保证磁密不变，必需降低气隙磁通密度，同样也不能达到目的。由上述分析可以看出，由于电负荷和磁负荷存在竞争同一平面的矛盾，使得在增加力密度时受到限制。
图 2-2 是 Weh 教授发明的 TFM 原型机单相的局部结构简图。
图 2-2 TFM 原型机单相结构图
转子采用聚磁式结构，沿周向相邻的两块永磁体极性相反，每块永磁体之间是转子铁心，对磁通起聚集的作用。沿轴向并排的永磁体极性也相反，在对应的铁心中形成相反极性。为提高永磁材料的利用率，电机采用双边（双定子）结构，内外定子沿周向错开一个极距。如图所示，定子铁心为 U 形结构，图中箭头所指方向是某位置时永磁体产生磁通的主磁路路径:由转子前端永磁体 N 极开始，到外定子 U 形铁心前端磁极，经 U 形铁心轭部到 U 形铁心后端磁极，到转子后端永磁体 S 极，经过永磁体内部到 N 极，到内定子 U 形铁心后端，经 U 形铁心轭部到 U 形铁心前端磁极，回到出发永磁体 S 极，经永磁体内部形成闭合回路。在 U 形铁心凹槽内是环形线圈，由于线圈为环形集中绕组，所以结构简单，制作
起来也很方便。
当环形线圈中通过某一方向电流后，会在 U 形铁心中产生磁场，铁心两端相当于两个磁极。定子磁场和转子磁场相互作用，产生转矩，使得转子沿某一方向旋转。根据转子位置传感器的信号，在转子每转过一个极距（180 电角度）后改变电流方向，就会产生持续的转矩，使得转子沿某一固定方向不停地旋转。
由以上分析可知，横向磁场电机由于定子铁心对磁场的导向作用，使得主磁路和线圈不竞争同一空间，实现了电磁负荷的解耦。同时由于极与极之间为空气，相当于增加了散热面积，因此横向磁场电机的散热效果较好。另外横向磁场电机可具有较高的气隙磁密和电负荷，从而可以获得较高的力密度。
第三章
TFSRM电机转速控制电路设计
横向磁场开关磁阻电机本体与调速装置紧密结合，是一种典型的机电一体化调速系统。如果控制系统设计合理，可使整个TFSRM系统具有体积小﹑重量轻、可靠性高、性能价格比高等优点，并能使TFSRM电机具有较好的输出特性。
TFSRM电机系统主要由以下的几个部分组成：TFSRM电机，位置检测器，功率变换器，控制器等，系统框图如图3-1所示。
图3-1 TFSRM电机的系统框图
我们将该系统中除电机本体和电源以外的部分称为控制系统。从图3-1中我们可以看出，整个TFSRM 系统由功率系统和控制系统组成。电源→功率变换器→TFSRM 电机→负载构成的功率系统，实现电能到磁能到机械能的转换。控制系统由三个闭环单元所构成：（1）位置闭环由TFSRM 电机→位置检测器→逻辑控制→驱动电路→功率变换器构成，它能确保电机不失步的同步运行；（2）速度闭环由TFSRM 电机→位置检测器→逻辑控制→速度检测→控制器→PWM 调压→驱动电路→功率变换器构成，速度闭环确保了TFSRM 系统优良的调速性能；（3）电流闭环由电流检测→PWM 调压→驱动电路→功率变换器构成，实现电流控制及过流保护。
3.1 TFSRM 电机数学模型及其转矩控制原理
对任何永磁电机都有下式成立：
k
k k d V i R dt ψ=+ (3-1)
()23k k n k k Li Mi Mi Mi ψλθ=+++++ (3-2)
式（3-2）中的下标n 为序列号，iR 和d dt ψ
分别是每相定子阻抗压降和空载反电势力。从式（3-2）中可以看出，电机磁链由绕组自感L 、互感M 和永磁体磁链λ（θ）（随转子位置而变化）有关。由于TFSRM 电机各相之间没有电磁耦合，互感M 为0，所以式（3-2）可以简化为：
()k k k k Li ψλθ=+ (3-3)
此时，磁链是相电流和转子位置的函数，将式（3-3）代入式（3-1）中，得到： ()k k k k k k d di V i L dt dt λθ=++ (3-4)
k k k k k di V i R L E dt =++ (3-5)
这里反电势
()
k k k d E dt λθ=
,每相反电势是转子的速度和位置函数，图3-2为TFSRM 电机的一相等效电路。
图3-2 TFSRM 电机单相等效电路
若忽略自感1L ，则电机功率由下式决定：
2111P i R i E =+ (3-6)
在式（3-6）中，
21i R 是定子损耗功率，11i E 是电磁功率，那么电机的输出转矩为： 1111i E P T ωω== (3-7)
因此，我们可以认为反电势1E 是转子速度的线性函数
1T E K ω=，则：
111T T i K T i K ωω== (3-8) 从以上分析可以看出，如果忽略定子绕组电感，则TFSRM 电机的输出转矩与电流成正比，只要恰当控制定子电流和反电势的相位及幅值就可以控制电机的每相瞬时转矩，从而使电机转矩控制得到简化。
3.2 速度闭环及 PWM 调压调速电路的设计
转速信号可方便的从位置检测信号得到，本样机位置检测器输出的三路信号依次相差120°电角度，高电平120°电角度，低电平240°电角度的方波信号，转子每转一个齿距角360°电角度，每相绕组各导通一次，TFSRM 电机转子有16个齿极，电机每转一周，则位置检测器输出3×16=48个方波信号。采用单稳4098将48个方波信号变成48个脉冲信号。设电机转速为min n r ，则每秒的脉冲数为4860 1.25n n ?=，即在1.25秒的采样周期内显示的计数脉冲即为电机的转速。由此可知，位置控制器输出的方波信号的频率的大小反映了电机转速的大小。在给定某一转速时，将转速信号经频压转换后，得到一个正比于转速的电压信号fn U 将它与给定信号gn U 比较，其差值通过PI 调节器来控制TFSRM 电机使转速n 与给定值接近。通过以上分析，并考虑到集成电路的功能，采用如图3-9所示电路来实现速
度闭环及PWM 调压调速控制。
转速信号是由位置传感器信号经逻辑处理后得到，接到频压转换器LM2917的输入端，则输出某一电压，LM2917的输出电压与输入频率有较好的线性关系，这个电压分压后与给定电压比较，若它小于给定电压，表明此时实际转速小于给定转速，则TL494输出的PWM 信号占空比增大，加在电机绕组上的平均电压增大，电机转速增大，进而LM2917的输出电压增加，直到转速增加到给定转速，达到稳定运行状态。若实际转速高于给定转速，则TL494输出的PWM 信号占空比减小，电机绕组上的平均电压减小，转速下降，直到下降到给定转速。因此，图3-9电路即可实现速度闭环控制，又可实现平滑的调节转速。对于TFSRM 电机，要实现速度的检测，进而实现速度闭环控制，只要对转速信号进行频率电压转换即可。而LM2917可完成频率到电压的转换，LM2917是具有高增益运算放大器/比较器的频压变换器，内部结构及应用电路如图3-10所示。LM2917的核心是充电泵，下面针对充电泵输出电压与输入频率的关系进行讨论。当输入级状态改变时，定时电容器C1在差值为2CC U 的两个电压之间线性地充电或放电，那么在输入频率的半个周期（即()12in f ）的时间内，在定时电容器C1上的电荷变化等于()12CC C U ?，则电容泵入（或泵出）的平均电流为： 1122CC AVG in in CC Q U i C f C f U T ???=
=?=? (3-9)
图3-9速度闭环及PWM 调压调速电路
图3-10 LM2917内部框图及应用电路
输出电路非常精确的反射这个进入接地空载电阻R1和积分电容C2的电流（K 为增益常数，典型值为1.0），那么可求得：
0111AVG CC in U K i R K U f R C =??=???? (3-10)
考虑到最佳性能R1和C1的选择有一定的限制，要适应输入、输出量程范围，并要兼顾动态特性，而C2的大小仅取决于可允许纹波电压的数值及所需的响应时间。本样机中，选择182R k =Ω，10.01C F μ=。LM2917的稳态传输特性如图3-11所示。
按TFSRM 电机的额定转速为400r/min 计，由于电机每转对应LM2917输入48个脉冲，因此 4832060
in n f Hz ?==，由式（3-10）得： 3601932082100.0110 2.36U V -=??????=
由以上分析计算可知，选择以上参数，转速即使超过实验转速许多，频压转换器特性仍工作在线性区域，说明所选参数是合理的。 近似为 1.1T T f R C Hz =?。 本样机中9.1T R k =Ω，6800T C pF =，则频率f =17.8KHz ，反馈控制信号、死区控制信号与锯齿波一起送入比较器，信号的交截结果为方波脉冲，其频率决定于锯齿波，宽度决定于反馈信号。
图3-11 LM2917稳态传输特性
当TFSRM电机全压起动时，由于反电势小，瞬间冲击电流较大，导致转速超调过大，稳定时间长，所以在硬件上设置了软起动功能。由TL494及附加电路可实现软起动，电路如图3-12所示。图中TL494的4管脚为死区控制端，附加电路为阻容延时网络。
图3-12软起动电路
当开关S打向复位位置时，TL494的4管脚接高电平，此时TL494输出的PWM信号占空比为零，关断主开关。当开关S打向起动位置时，9V电压通过电容C和一部分R1缓慢充电使4管脚电平由高变低，当4管脚电位降到2.2V时，TL494开始有PWM信号输出，且随4
脚电位的降低，TL494输出的PWM 信号占空比逐渐增大。因此，在启动过程中，加在电机绕组上的电压是逐渐增大的，相绕组不会出现较大的冲击电流，输出最大的占空比可由电位器R2来限定。
第四章
MATLAB 软件仿真
4.1 TFSRM 电机模型
对TFSRM 电机的方程组求解，得对应的电机的模型：
1()k k k e k k e L d V i R dt T t d T T D dt J d dt ψωωθω?=-??=????=--???=??∑ (4-1)
根据式（4-1）电机的运动方程的求解，在Matlab/Simulink 中建立TFSRM 单相绕组数学模型图4-1所示。
图4-1 TFSRM 单相绕组数学模型
4.2 其他控制器模型
在 TFSRM 整个控制系统中，除了 TFSRM 电机和功率变换器之外，还包括一些其他的控制单元，用来对整个控制系统进行调节控制，主要包括角度控制器和 PID 调节器两部分。在 MATLAB/SIMULINK 中的模型如图 4-2 和图 4-3 所示。
图4-2 角度控制器模型
角度控制器模块主要是实现 TFSRM 电机转速信号，同时用来优化开通角和关断角。将角度控制器计算的速度与给定速度进行比较，把比较结果输入 PID 调节器中，进行 PID 调节，以实现 TFSRM 电机的速度闭环控制。
图4-3 PID 调节模型
4.3仿真结果
00.20.4
0.60.81
050
100
150
200
t(s)V (r /m i n )
图4-4 转速波形
第五章
总结
TFSRM电机是一种机电一体化系统，电机本体和控制系统是不可分割的，本课题以TFSRM 电机的数学模型和转矩控制原理为基础，对电机的转速控制电路进行了设计，主要包括以下内容：
（1）对TFSRM电机的数学模型进行了分析研究，并得到电机的转矩控制原理，为下面的控制系统建立奠定了基础。
（2）对样机速度闭环控制系统进行了设计，速度控制采用工业用频压转换器LM2917。（3）位置控制器输出的方波信号的频率的大小反映了电机转速的大小。
（4）通过LM2917对转速信号进行频率电压转换，实现样机的速度闭环控制。
（5）在 MATLAB 软件中对样机系统进行建模和仿真，并对仿真结果进行了分析，仿真结果与预期设计要求相符，效果较为理想。
参考文献
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设计院向工程公司转型需要解决的三大问题 文/郭刚 在今天的勘察设计行业，一部分大型设计院已经把成为工程公司设定为自己的战略愿景，在业务上也开始了从设计转向工程总承包的模式转变。从近几年勘察设计行业的收入统计中也可以看到，工程总承包的收入比例在持续增长，在一些转型较早的化工、有色冶金乃至电力建设行业，工程总承包已经逐渐成为工程建设的主流模式。然而，就笔者服务过的众多勘察设计企业而言，向工程公司转型还是艰难重重。在一些刚刚转型的设计院中，据传总承包项目做十亏九，或者其业绩与期望值相差甚远，还是处于“积累经验和教训，边做边学”的阶段。那么，如何才能完成设计院向工程公司的顺利转型呢？以笔者看来，需要重点解决三大方面的问题。 首先，需要解决观念问题，即企业上下都应该清醒地认识到从设计院转型成为工程公司的必要性和存在的困难，并积极一致地去准备解决这些问题。 笔者曾经服务过一家大型设计院，目前也正在运作一些总承包项目，但设计和总承包项目之间存在大量的衔接问题。其实，在一个设计院转型初期，由于经验的缺乏，设计和采购、设计和施工之间的脱节、扯皮现象在所难免，但是对于这家单位，其根源主要在于企业内部人员的观念上还存在认识的不一致。甚至在这家企业的高层领导团队中，对于总承包业务是否是企业的未来发展方向也摇摆不定。一些领导认定总承包业务是工程建设行业的未来发展趋势，也是设计院规模做大、管理提升的必经之路；而另一些领导看到了总承包业务的种种风险和企业管理上的巨大差距，还是认为设计业务更加稳妥，总承包业务是走一步看一步。因此，在这样的情况下，不管在内部的组织结构设计，还是对于总承包业务管理的基础建设，乃至对于总承包项目的人员和技术支持上，都会出现方向不清、相对混乱的局面。 观念问题的解决还需要重点关注设计意识的转变。作为脱胎于传统事业单位体制的设计院，其思想意识上或多或少都有一定的保守成分，在设计上通常有以下比较典型的表现：例如考虑责任终身制，在设计上过度强调安全系数，而不太关注造价；设计院技术自我的意识过于强烈，因而忽视业主或者施工方的设计优化建议等等。而作为工程公司，总承包业务的重要利润来源之一是通过设计优化降低造价，强调充分考虑方案的经济性。即使作为设计业务的竞争，未来业主的倾向也更多的从投资效益出发，对成本有更多的关注。这些都对设计意识的转变提出了紧迫的要求。以设计为龙头开展工程总承包业务的优势在于可以通过设计优化最大限度地节省投资和降低工程实施费用；通过对设计计划的合理安排和进行可施工性设计，有效协调采购、施工进度，实现设
首先是国内目前比较知名的工程公司，大都是原化工部九大设计院改组的： 天辰工程公司(化工部第一设计院) 天津 老牌强院，现在手上有13个左右的EPC项目，实力厉害，收入较高。 G 华泰工程公司 (化工部第二设计院) 太原 东华工程公司 (化工部第三设计院) 合肥( y, ~. d) B& \ 老牌设计院，水平上可以，但不如八院，一院和四院，不过也相差不多。工艺管道一起做，没有划分的清楚，中成干部收入很高（因为其*内唯一上市的工程公司） $ V6 C3 \2 k/ o( C- U& Z4 H3 m 五环工程公司 (化工部第四设计院) 武汉0 ( p6 {( R# L5 i1 w 老牌强院，水平厉害，收入较高，因为SHELL煤气化的原因，较红火) n* O% x' ^; R" ^5 M: `: N 中石化宁波工程公司（原中石化兰州设计院，化工部第五设计院）宁波' @5 |' _4 n* H! M 华陆工程公司 (化工部第六设计院) 西安" d$ h" P( B/ F6 s 老牌强院，水平厉害，收入一般& u" m0 X, Z6 a! x; ~1 5 U { 6 W/ [/ ?, _ 中石化南化设计院 (化工部第七设计院) 南京 c: N, h. I 成达工程公司 (化工部第八设计院) 成都 我国唯一一个在世界工程排名在前50位的工程公司，现已经成功转型进军海外市场，印尼40个亿的电站的总承包。收入很高" f ?. [3 e" }# P 中石油设计东北公司（原吉化集团公司设计院，化工部第九设计院）吉林 中国寰球化学工程公司9 l/ ^# _; h5 W g$ 中石油下属设计院，因为有中石油关照，活不少，但人才培养相对较弱。收入在北京尚可，以前还有房子分。 6 中石化上海工程公司; }! d" N5 V x1 G+ d 由三个设计院并起来的，前身就是鼎鼎大名的医工院（编写化工设计手册），收入在上海尚可。 （注：红色部分为引用观点，并未经过本人考证）% O+ ^* V. {/ g } C9 f+ m9 { 其次，外企中的化工类工程公司主要有以下这些（貌似在中国的分公司大部分都集中在上海） l, g7 j, K0 N x4 ]& p0 {5 H3 u9 O FLUOR /福陆/美国 o# g; v' |" x TECHNIP/德西尼布/法国( u9 u+ i7 {% r BECHTEL/柏克德& `3 Q- X% h; ^: D FOSTER WHEELER/福斯特惠勒/美国) K" V3 S( ]5 P% y D TOYO/东洋/日本, L/ m# V5 s5 f ?3 D6 T JGC/日挥/日本' q- V8 d! }/ P9 d, F AKER KV AERNER/克瓦那/英国/荷兰0 i; ?0 ?! `% t. A8 r2 t AMEC/阿美科/英国 ~$ O3 N3 I8 Y' Y" H% h$ |0 }7 p
1什么叫工程公司 1.1工程公司定义 工程公司是以工程为基础，以工程建设为主业，具备工程项目设计、采购、施工和施工管理、开车服务、项目管理的能力，通过组织项目的实施，创造价值并获取合理利润的企业。 1.2 国际工程公司应具备的条件 国际型工程公司一般具有经营方式是国际化、业务范围多元化、技术装备现代化、项目管理科学化等主要特征。 （1）工程项目总承包的全功能； （2）功能相适应的组后和科学的管理体系； （3）拥有先进的工艺技术和工程技术，并具有获取专利并工程化的能力； （4）具有数量相当、层次合理、各专业齐全配套的技术和管理队伍； （5）拥有先进的计算机软硬件系统及数据库； （6）建立适应于国内外市场的工程标准体系； （7）建立ISO-9000质量管理体系； （8）建立HSE体系； （9）具有健全的营销机制； （10）具有完善的服务体系； （11）具有较强的融资能力； （12）职工具有良好的思想、技术、身体、心理素质和高尚的职业道得。 2 工程公司的地位和作用 工程公司作为完成工程设计、采购、施工作的承包商，在工程建设过程中处于非常重要地位，对项目的进度、质量、投资效益起决定性作用。 2.1 工程公司是我国工程建设的主力军,在经济结构占罗性调整中期重要作用; 2.2 工程公司在工程建设中的主导作用,对节约投资、保证质量和建成投产后或交付使用后的效益都有着决定性作用； 2.3 工程公司是整个工程建设的骨干李力量,对提高工程建设的技术和管理水平起带动作用; 2.4 工程公司通过开拓国际承包市场,可带动我国技术、机电设备及工程材料的出口,是促进劳务输出,提高企业国际竞争了的有效途径。 3、工程公司与设计院的区别 3.1 使命不同(全过程—单阶段) 3.2 任务不同(总承包—设计) 3.3 责任不同(全责任—仅设计) 3.4 风险不同(全风险—设计质量) 3.5 利润不同(多方位—设计费) 4、工程公司的基本特征及功能
中国建筑设计院排名(1~500) 建筑设计院500强 1 上海现代建筑设计（集团）有限公司 2 中国建筑设计研究院 3 铁道第二勘察设计院 4 铁道第三勘察设计院 5 铁道第一勘察设计院 6 国家电力公司成都勘测设计研究院 7 铁道第四勘察设计院 8 长江水利委员会长江勘测规划设计研究院 9 中国石油集团工程设计有限责任公司 10 中讯邮电咨询设计院 11 国家电力公司中南勘测设计研究院 12 同济大学建筑设计研究院 13 中国石化工程建设公司 14 中国联合工程公司 15 中京邮电通信设计院 16 北京国电华北电力工程有限公司 17 上海市政工程设计研究院 18 北京市建筑设计研究院 19 深圳市建筑设计研究总院 20 中交第二公路勘察设计研究院 21 北京市市政工程设计研究总院 22 国家电力公司西北电力设计院 23 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 24 国家电力公司西南电力设计院 25 中交第一公路勘察设计研究院 26 黄河勘测规划设计有限公司 27 国家电力公司华东勘测设计研究院 28 浙江省电力设计院 29 深圳市勘察测绘院 30 江苏省电力设计院 31 国家电力公司中南电力设计院 32 中冶集团北京钢铁设计研究总院 33 国家电力公司昆明勘测设计研究院 34 中国电子工程设计院 35 国家电力公司华东电力设计院 36 广东省电力设计研究院
37 大庆油田工程设计技术开发有限公司 38 中冶赛迪工程技术股份有限公司 39 国家电力公司西北勘测设计研究院 40 中国建筑西北设计研究院 41 国家电力公司东北电力设计院 42 中国石化集团洛阳石油化工工程公司 43 上海市机电设计研究院 44 山东电力工程咨询院 45 北京首钢设计院 46 中国冶金建设集团包头钢铁设计研究总院 47 武汉钢铁设计研究总院 48 中国石化集团上海工程有限公司 49 中国电子系统工程第四建设有限公司 50 广西电力工业勘察设计研究院 51 湖南省交通规划勘察设计院 52 广州市城市规划勘测设计研究院 53 河北省电力勘测设计研究院 54 中国寰球工程公司 55 北京国电水利电力工程有限公司 56 江苏省交通规划设计院 57 沈阳铝镁设计研究院 58 中国纺织工业设计院 59 中水东北勘测设计研究有限责任公司 60 四川省水利水电勘测设计研究院 61 中国航空工业规划设计研究院 62 华南理工大学建筑设计研究院 63 贵阳铝镁设计研究院 64 中国冶金建设集团马鞍山钢铁设计研究总院 65 中机国际工程咨询设计总院 66 北京市测绘设计研究院 67 南昌有色冶金设计研究院 68 天津水泥工业设计研究院 69 中国公路工程咨询监理总公司 70 中国建筑东北设计研究院 71 北京城建设计研究总院有限责任公司 72 河南省电力勘测设计院 73 中国建筑西南设计研究院
设计院在EPC工程中的优势与作用 EPC是英文Engineering（设计）Procurement（采购）Construction（施工）的缩写。 设计采购施工（EPC）/交钥匙工程总承包，是指建设单位作为业主将建设工程发包给总承包单位，由总承包单位承揽整个建设工程的设计、采购、施工，并对所承包的建设工程的质量、安全、工期、造价等全面负责，最终向建设单位提交一个符合合同约定、满足使用功能、具备使用条件并经竣工验收合格的建设工程的承包模式。20世纪80年代初，集设计、采购、施工于一体的EPC模式一经出现，就由于其资源配置和综合效益特点受到业主的青睐，在以美国和英国为代表的西方国家电力投资建设项目中开始广泛应用。近些年来，东南亚、非洲、南美等新兴市场，特别是印度尼西亚、印度、越南、南非等急需大规模电力工程建设的国家，也开始广泛应用工程总承包模式。 近年来，我国在大型工程项目管理上一直努力采用国际先进的管理模式和方法，争取与世界通行的管理模式接轨，但是与世界一流的工程公司相比，还存在着很大的差距。其中EPC模式代表了现代西方工程项目管理的主流，是工程项目管理模式和设计的完美结合。目前，EPC模式在国际工程承包中已经成为一种相当成熟的工程承包模式。 电力项目工程是一项专业门类复杂、技术要求高的系统工程，其各单位工程、各专业之间互相关联。国内电力建设大多采用业主主导模式，由业主将工程的设计、采购、施工等标段分包出去。随着我国电力事业的快速发展，目前采用的传统的电力建设模式存在的不足逐渐显现，作为新的建设模式—电力工程EPC正在逐步得到推广和应用。
EPC模式具有以下不可比拟的优势： 一是充分体现了设计的主导优势。设计是整个项目的关键环节，它决定着施工的质量。EPC对设计在整个工程建设过程中的主导作用的强调和发挥，有利于工程项目建设整体方案的不断优化。 二是实现设计、采购、施工各阶段的合理交叉与融合。EPC模式可以有效克服设计、采购、施工相互制约和相互脱节的矛盾，从而有效地实现建设项目的进度、成本和质量控制符合建设工程承包合同约定。 三是优化人力资源配置和组织结构配置。传统模式下的项目组织机构臃肿，EPC模式优化了人力资源配置，减少了管理人员的数量。 四是提高工程项目质量。EPC总承包企业有更合适的施工方案，更高的专业管理能力，更优秀的技术人员，有力的保证了工程的质量。 五是降低项目交易成本。业主只要和EPC总承包商签订合同即可，所以业主在合同谈判、管理协调以及信息收集等方面的工作减少了，显著的降低了交易成本。 六是缩短采购管理周期。在EPC模式下，一般设计工作结束了，采购工作也基本结束，采购工作也可以和施工相配合接口，很大程度上缩短了项目工期。 由于EPC模式的上述优势，成为越来越多的业主在建设项目时首选考虑的实施模式。同时，提供EPC服务模式的工程公司也大量出现，尤其是“以设计为龙头”的EPC工程公司体现了“全过程”总承包的独特优势，成为我国目前工程建设领域新的生力军。 随着我们国家进一步加大基础设施的投资力度、改革开放和技术进步的社
设计院向工程公司转型需要解决的三大问1
设计院向工程公司转型需要解决的三大问题 时间:2009-08-04 10:29来源:攀成德作者:admin 点击:633次 文/郭刚 在今天的勘察设计行业，一部分大型设计院已经把成为工程公司设定为自己的战略愿景，在业务上也开始了从设计转向工程总承包的模式转变。从近几年勘察设计行业的收入统计中也可以看到，工程总承包的收入比例在持续增长，在一些转型较早的化工、有色冶金乃至电力建设行业，工程总承包已经逐渐成为工程建设的主流模式。然而，就笔者服务过的众多勘察设计企业而言，向工程公司转型还是艰难重重。在一些刚刚转型的设计院中，据传总承包项目做十亏九，或者其业绩与期望值相差甚远，还是处于“积累经验和教训，边做边学”的阶段。那么，如何才能完成设计院向工程公司的顺利转型呢？以笔者看来，需要重点解决三大方面的问题。 首先，需要解决观念问题，即企业上下都应该清醒地认识到从设计院转型成为工程公司的必要性和存在的困难，并积极一致地去准备解决这些问题。 笔者曾经服务过一家大型设计院，目前也正在运作一些总承包项目，但设计和总承包项目之间存在大量的衔接问题。其实，在一个设计院转型初期，由于经验的缺乏，设计和采购、设计和施工之间的脱节、扯皮现象在所难免，但是对于这家单位，其根源主要在于企业内部人员的观念上还存在认识的不一致。甚至在这家企业的高层领导团队中，对于总承包业务是否是企业的未来发展方向也摇摆不定。一些领导认定总承包业务是工程建设行业的未来发展趋势，也是设计院规模做大、管理提升的必经之路；而另一些领导看到了总承包业务的种种风险和企业管理上的巨大差距，还是认为设计业务更加稳妥，总承包业务是走一步看一步。因此，在这样的情况下，不管在内部的组织结构设计，还是对于总承包业务管理的基础建设，乃至对于总承包项目的人员和技术支持上，都会出现方向不清、相对混乱的局面。 观念问题的解决还需要重点关注设计意识的转变。作为脱胎于传统事业单位体制的设计院，其思想意识上或多或少都有一定的保守成分，在设计上通常有以下比较典型的表现：例如考虑责任终身制，在设计上过度强调安全系数，而不太关注造价；设计院技术自我的意识过于强烈，因而忽视业主或者施工方的设计优化建议等等。而作为工程公司，总承包业务的重要利润来源之一是通过设计优化降低造价，强调充分考虑方案的经济性。即使作为设计业务的竞争，未来业主的倾向也更多的从投资效益出发，对成本有更多的关注。这些都对设计意识的转变提出了紧迫的要求。 以设计为龙头开展工程总承包业务的优势在于可以通过设计优化最大限度地节省投资和降低工程实施费用；通过对设计计划的合理安排和进行可施工性设计，有效协调采购、施工进度，实现设计、采购、施工深度交叉，缩短建设工期；设计院全面掌握工程的技术特点，对工程把握具有整体性、系统性，有利于指导施工、调试，保证工程整体技术性能最优。因此，作为工程公司而言，其设计能力至少应该包括以下几个方面的能力： -整体计划能力：包括合理安排设计计划，多版次交付图纸，实现设计成品
全国知名化工设计院工程公司 2010-05-10 天辰工程公司 (化工部第一设计院) 天津 华泰工程公司 (化工部第二设计院) 太原 东华工程公司 (化工部第三设计院) 合肥 五环工程公司 (化工部第四设计院) 武汉 中石化宁波工程公司（原中石化兰州设计院，化工部第五设计院） 宁波 华陆工程公司 (化工部第六设计院) 西安 中石化南化设计院 (化工部第七设计院) 南京 成达工程公司 (化工部第八设计院) 成都 中石油设计东北公司（原吉化集团公司设计院，化工部第九设计院）吉林 中石化的最强的三大工程公司： 中石化工程公司（SEI），在北京； 中石化洛阳工程公司（简称洛派克）； 中石化上海工程公司（SSEI）； 中石油所属的工程公司： 中国寰球工程公司（HQCEC），在北京； 中石油工程设计公司(CPE),有北京、西南等8个分公司和迪威尔等5家子公司 部分有设计施工能力的化工设计院1中国化学工业桂林工程公司 2 昊华工程有限公司
4 中国寰球工程公司华北规划设计院 5 中蓝连海设计研究院 6 化工部长沙设计研究院 7 上海工程化学设计院有限公司 8 郑州大学综合设计研究院 9 上海化工设计院有限公司 10 吉林省石油化工设计研究院 11 贵州省化工医药规划设计院 12 四川省化工设计院 13 浙江省天正设计工程有限公司 14 辽宁省石油化工规划设计院 15 河北省石油化工规划设计院 16 新疆化工设计研究院 17 广西工联工业工程咨询设计有限公司 18 甘肃省石油化工设计院 19 山东省化工规划设计院 20 内蒙古轻化工业设计院有限责任公司 21 湖南化工医药设计院 22 天津市化工设计院 23 福建省石油化学工业设计院 24 河南省化工设计院有限公司 25 广东省石油化工设计院 26 江西省化学工业设计院
俄罗斯高铁，铁二院设计费13亿 随着4万亿经济刺激计划的实施，许多热钱流入基础建设项目使得各大项目繁多，工程技术人员忙得不亦乐乎，经济收入自然水涨船高，进入各大成为许多土建类学生的第一选择。 住房和城乡建设部公布的数据表明，全国共有勘察设计企业12375家，其中甲级企业1928家，乙级企业3410家。整个行业供过于求，不断进行资源整合与优化。而随着国建筑市场的日益开放，勘察设计行业的改革日趋深入，许多过去国有事业单位进行了股份制改造，随着国家的宏观调控政策的落实，行业竞争也更加激烈，可以看到的是，奥运场馆、、和许多地标性性建筑,设计单位主中标商都是国际大公司。 由于地域和行业历史渊源影响，排行榜中红色者深受我校学生亲睐。新近组建的中铁咨询，中铁五院也实力颇为雄厚，跻身排行榜前20应该理所当然。 令人奇怪的是我校研究生就业热门单位，省交通厅公路未在排行榜之列，由于改制和兼并重组，有些的名称、所在地或所有制可能会有变化。 中国2008年排名（），排名主要根据年度主营业务收入，其中排名第一的现代建筑设计国际项目较多。 1现代建筑设计（集团） 2 中国建筑设计研究院 3 铁道第二勘察 4 铁道第三勘察 5 铁道第一勘察 6 国家电力公司勘测设计研究院 7 铁道第四勘察 8 长江水利委员会长江勘测规划设计研究院 9 中国石油集团工程设计有限责任公司 10 中讯邮电咨询 11 国家电力公司中南勘测设计研究院 12 同济大学建筑设计研究院 13 工程建设公司 14 中国联合工程公司 15 中京邮电通信 16 国电华北电力工程 17 市政工程设计研究院 18 市建筑设计研究院 19 市建筑设计研究总院 20 第二公路勘察设计研究院 21 市市政工程设计研究总院
中国设计院排名500强 说实话排名这东西版本比较多，发一个给你参考1上海现代建筑设计（集团）有限公司 2 中国建筑设计研究院 3 铁道第二勘察设计院 4 铁道第三勘察设计院 5 铁道第一勘察设计院 6 国家电力公司成都勘测设计研究院 7 铁道第四勘察设计院 8 长江水利委员会长江勘测规划设计研究院 9 中国石油集团工程设计有限责任公司 10 中讯邮电咨询设计院 11 国家电力公司中南勘测设计研究院 12 同济大学建筑设计研究院 13 中国石化工程建设公司 14 中国联合工程公司 15 中京邮电通信设计院 16 北京国电华北电力工程有限公司 17 上海市政工程设计研究院 18 北京市建筑设计研究院 19 深圳市建筑设计研究总院 20 中交第二公路勘察设计研究院 21 北京市市政工程设计研究总院 22 国家电力公司西北电力设计院 23 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 24 国家电力公司西南电力设计院 25 中交第一公路勘察设计研究院 26 黄河勘测规划设计有限公司 27 国家电力公司华东勘测设计研究院 28 浙江省电力设计院 29 深圳市勘察测绘院 30 江苏省电力设计院 31 国家电力公司中南电力设计院 32 中冶集团北京钢铁设计研究总院 33 国家电力公司昆明勘测设计研究院 34 中国电子工程设计院 35 国家电力公司华东电力设计院 36 广东省电力设计研究院 37 大庆油田工程设计技术开发有限公司 38 中冶赛迪工程技术股份有限公司 39 国家电力公司西北勘测设计研究院 40 中国建筑西北设计研究院 41 国家电力公司东北电力设计院
42 中国石化集团洛阳石油化工工程公司 43 上海市机电设计研究院 44 山东电力工程咨询院 45 北京首钢设计院 46 中国冶金建设集团包头钢铁设计研究总院 47 武汉钢铁设计研究总院 48 中国石化集团上海工程有限公司 49 中国电子系统工程第四建设有限公司 50 广西电力工业勘察设计研究院 51 湖南省交通规划勘察设计院 52 广州市城市规划勘测设计研究院 53 河北省电力勘测设计研究院 54 中国寰球工程公司 55 北京国电水利电力工程有限公司 56 江苏省交通规划设计院 57 沈阳铝镁设计研究院 58 中国纺织工业设计院 59 中水东北勘测设计研究有限责任公司 60 四川省水利水电勘测设计研究院 61 中国航空工业规划设计研究院 62 华南理工大学建筑设计研究院 63 贵阳铝镁设计研究院 64 中国冶金建设集团马鞍山钢铁设计研究总院 65 中机国际工程咨询设计总院 66 北京市测绘设计研究院 67 南昌有色冶金设计研究院 68 天津水泥工业设计研究院 69 中国公路工程咨询监理总公司 70 中国建筑东北设计研究院 71 北京城建设计研究总院有限责任公司 72 河南省电力勘测设计院 73 中国建筑西南设计研究院 74 重庆市设计院 75 中国冶金建设集团鞍山焦化耐火材料设计研究总院 76 中水北方勘测设计研究有限责任公司 77 中元国际工程设计研究院 78 东南大学建筑设计研究院 79 山西省电力勘测设计院 80 广东省公路勘察规划设计院 81 中国天辰化学工程公司 82 中船第九设计研究院 83 上海市隧道工程轨道交通设计研究院 84 绍兴市建工建筑设计院有限公司 85 国家电力公司贵阳勘测设计研究院
最新权威设计院排名及各大设计院营业额由于各种评比规则不一样，一下排名是综合考虑的情况给出的排名。以建筑业排行榜享誉海外的ENR(美国《工程新闻记录》)与中国《建筑时报》联手推出的“中国承包商和工程设计企业”排名。 排名经过一个比较严格的程序，主要是精心制作问卷，广泛推介发放，企业自愿参加，最后根据中美双方编辑认真的协商，划定标准，在入围企业中确定前500名的位次。排名运用ENR的一贯标准，即在特定的一年中，以公司在建筑承包 和设计领域的年营业收入来进行评估。 ENR(美国《工程新闻记录》)杂志每年举办全球范围内的建筑业界权威排名，其中以“ENR国际承包商225强”与“ENR国际工程设计公司200强”最享盛誉。“双60强”排名是ENR首次在美国市场以外专做一个国家的建筑企业排名。作为ENR 国际工程界225强的姐妹排名，它是目前国内唯一的按市场占有量、体现企业规模与实力的非官方排名，也是最具市场化、国际化影响力的中国承包商与工程设计企业的排行榜，它是完全参照国际标准，遵循市场规律，体现市场竞争力所形成的结果。 随着4万亿经济刺激计划的实施，许多热资金流入基础建设项目使得各大设计院项目繁多，工程技术人员忙得不亦乐乎，经济收入自然水涨船高，进入各大设计院成为许多土建类学生的第一选择。 住房和城乡建设部公布的数据表明，全国共有勘察设计企业12375家，其中甲级企业1928家，乙级企业 3410家。整个行业供过于求，不断进行资源整合与优化。而随着国内建筑市场的日益开放，勘察设计行业的改革日趋深入，许多过去国有事业单位进行了股份制改造，随着国家的宏观调控政策的落实，行业竞争也更加激烈，可以看到的是，北京奥运场馆、广州、深圳和上海许多地标性性建筑,设计单位主中标商都是国际大公司。 由于地域和行业历史渊源影响，新近组建的中铁咨询，中铁五院也实力颇为雄厚，跻身排行榜理所当然。 其中排名第一的上海现代建筑设计国际项目较多。 下面我们介绍一下排名前十位的设计院（这排名仅供参考） 1 上海现代建筑设计（集团）有限公司 2 中国建筑设计研究院 3 铁道第二勘察设计院 4 铁道第三勘察设计院 5 铁道第一勘察设计院 6 国家电力公司成都勘测设计研究院 7 铁道第四勘察设计院 8 长江水利委员会长江勘测规划设计研究院
全国建筑设计院排名 1 上海现代建筑设计（集团）有限公司 2 中国建筑设计研究院 3 铁道第二勘察设计院 4 铁道第三勘察设计院 5 铁道第一勘察设计院 6 国家电力公司成都勘测设计研究院 7 铁道第四勘察设计院 8 长江水利委员会长江勘测规划设计研究院 9 中国石油集团工程设计有限责任公司 10 中讯邮电咨询设计院 11 国家电力公司中南勘测设计研究院 12 同济大学建筑设计研究院 13 中国石化工程建设公司 14 中国联合工程公司(机械工业第二、三、五中联西北... 15 中京邮电通信设计院(原信息产业部北京邮电设计院... 16 北京国电华北电力工程有限公司 17 上海市政工程设计研究院 18 北京市建筑设计研究院 19 深圳市建筑设计研究总院 20 中交第二公路勘察设计研究院 21 北京市市政工程设计研究总院 22 国家电力公司西北电力设计院 23 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 24 国家电力公司西南电力设计院 25 中交第一公路勘察设计研究院 26 黄河勘测规划设计有限公司 27 国家电力公司华东勘测设计研究院 28 浙江省电力设计院 29 深圳市勘察测绘院 30 江苏省电力设计院 31 国家电力公司中南电力设计院 32 中冶集团北京钢铁设计研究总院 33 国家电力公司昆明勘测设计研究院 34 中国电子工程设计院 35 国家电力公司华东电力设计院 36 广东省电力设计研究院 37 大庆油田工程设计技术开发有限公司 38 中冶赛迪工程技术股份有限公司 39 国家电力公司西北勘测设计研究院 40 中国建筑西北设计研究院
41 国家电力公司东北电力设计院 42 中国石化集团洛阳石油化工工程公司 43 上海市机电设计研究院 44 山东电力工程咨询院 45 北京首钢设计院 46 中国冶金建设集团包头钢铁设计研究总院 47 武汉钢铁设计研究总院 48 中国石化集团上海工程有限公司 49 中国电子系统工程第四建设有限公司 50 广西电力工业勘察设计研究院 51 湖南省交通规划勘察设计院 52 广州市城市规划勘测设计研究院 53 河北省电力勘测设计研究院 54 中国寰球工程公司 55 北京国电水利电力工程有限公司 56 江苏省交通规划设计院 57 沈阳铝镁设计研究院 58 中国纺织工业设计院 59 中水东北勘测设计研究有限责任公司 60 四川省水利水电勘测设计研究院 61 中国航空工业规划设计研究院 62 华南理工大学建筑设计研究院 63 贵阳铝镁设计研究院 64 中国冶金建设集团马鞍山钢铁设计研究总院 65 中机国际工程咨询设计总院 66 北京市测绘设计研究院 67 南昌有色冶金设计研究院 68 天津水泥工业设计研究院 69 中国公路工程咨询监理总公司 70 中国建筑东北设计研究院 71 北京城建设计研究总院有限责任公司 72 河南省电力勘测设计院 73 中国建筑西南设计研究院 74 重庆市设计院 75 中国冶金建设集团鞍山焦化耐火材料设计研究总院 76 中水北方勘测设计研究有限责任公司 77 中元国际工程设计研究院 78 东南大学建筑设计研究院 79 山西省电力勘测设计院 80 广东省公路勘察规划设计院 81 中国天辰化学工程公司 82 中船第九设计研究院
国内设计院向工程公司转型之组织结构设计分析 在向工程公司转型的过程中，为了适应市场变化，国内设计院有必要着手进行企业的组织结构调整与重构，进而实现企业战略转型的成功。 一、组织结构的主要形式 企业组织结构按照管控模式的不同主要划分为四种形式：职能式、矩阵式、事业部式、控股公司式。 职能式是最早出现的现代企业组织模式。最早的实践者为美国的铁路公司，而较新的则有苹果电脑及通用汽车，国内设计院最早也都采取这种管理模式。在这种公司组织架构中，管理及业务职责按功能划分，企业各模块的专业化得到了纵向深化。在所有这四类组织结构模式中，此类型拥有最高的权力集中度，利于实施标准化控制系统、学习及能力的建设、以及系统内规模效应的实现。所有部门独立性弱，不能成为单独的利润中心。 与职能式相比，矩阵式模式是一种更加灵活的组织形式。这种模式往往是企业出于跨功能、产品业务单元以及地理区域内部沟通协调需要而设置的机构内横向及纵向管理汇报机制，因此这种模式强化了企业的横向联系与目标导向，提高了内部横向协作与资源共享。在这种模式下，企业控制系统权力集中程度超过单纯的事业部式，但低于功能部式。目前国内大部分工业设计院在设计项目上是矩阵式的组织管理模式。 事业部式的出现是企业架构演化史中一个重要创新，美国杜邦及通用汽车公司创立并曾长期采用此种模式。在这个模式下，公司总部规模相对较小而集中，而业务部门按照产品（产业）或地理位置的不同分别组合成独立的业务部单元，公司业务策略的制定及有关具体运营决定权被下放到事业部层面。整个公司的控制系统权力集中程度介于控股公司及功能部制之间。这个架构适用于处于行业竞争加剧、公司业务实现了跨区域经营以及业务快速多元化阶段的公司。国际上一些行业跨度比较大的综合性跨国工程公司多实行事业部式的管理模式。 控股公司式模式中，公司总部只有很少员工，下属各个业务单位实际上均为独立运作的公司（独立法人），公司核心管理成员只需要参与业务单位的会议来通过一些重要决策，而不参与这些决策的执行。总公司对下属公司控制的主要杠杆为财务指标，在所比较的四类公司架构类型中为最松散的控制类型。在国内设计院中，某些通过行政手段组建起来的设计集