交流电机数字控制系统的设计主要包括以下几个方面内容：

1）控制系统总体方案设计，包括系统的要求、控制方案的选择，以及控制系统的性能指标等；

2）设计主电路拓扑结构；

3）选择各变量的检测元件及变送器；

4）建立数学模型，并确定控制算法；

5）选择控制芯片，并决定控制部分是自行设计还是购买成套设备。

6）系统硬件设计，包括与CPU相关的电路、外围设备、接口电路、逻辑电路及键盘显示模块、主电路的驱动与保护；

7）系统软件设计，包括应用程序的设计、管理以及监控；

8）在各部分软、硬件调试完的基础上，进入系统的联调与实验。

在设计初始阶段，必须确定系统的总体要求及技术条件。系统的技术要求必须尽量详细。这些要求不仅涉及控制系统的基本功能，还要明确规定系统应达到的性能指标。功能方面的技术条件要详细列出控制策略、结构和控制系统必须完成的各种控制和调节任务，以及控制系统的主要性能指标（包括响应时间、稳态精度、通信接口）等。

交流电机数字控制系统的研制过程如图2_-1所示。(www.daowen.com)

硬件系统的设计要具备以下几个方面的知识和能力：

1）必须具备一定的硬件基础知识。硬件不仅包括各种微处理器、存储器及I/O接口，而且还包括电力电子电路、数字电路、模拟电路、对装置或系统进行信息设定的键盘及开关、检测各种输入量的传感器、控制用的执行装置与单片机及各种仪器进行通信的接口，以及打印及显示设备。

图2-1 交流电机数字控制系统的研制过程

2）具有综合运用知识的能力。必须善于将一个微机控制系统或装置的复杂设计任务划分成许多便于实现的组成部分。特别是对软件、硬件之间需要折中协调时，通常解决的办法是尽量减少硬件（以便使控制系统的价格减到最低），并且应对软件的进一步改进留有余地。因此，对交流电机数字控制系统而言，衡量设计水平时，往往看其在“软硬兼施”方面的应用能力。一种功能往往是既能用硬件实现，也可用软件实现，通常情况下，硬件实时性强，一些实时性要求高的功能（如保护、驱动及检测）须用硬件实现。但这将会使系统成本上升，且结构复杂；软件可避免上述缺点，但实时性比较差。如果系统控制回路比较多，或者某些软件设计比较困难时，则可考虑用硬件完成。总之，一个控制系统中，哪些部分用硬件实现，哪些部分用软件实现，都要根据具体情况反复进行分析、比较后确定。一般的原则是，在保证实时性控制的情况下，尽量采用软件。

一般情况下，对于主电路的保护要有多级保护，以提高系统的可靠性。首先要有硬件的过电流、过电压、欠电压、过热等保护，并应具有工作可靠、响应时间短等特点。其次，还要在软件中对故障进行相应的保护和处理，包括故障自诊断等。

3）需要具有一定的软件设计能力，能够根据系统的要求，灵活地设计出所需要的程序，主要有数据采集程序、A-D和D-A转换程序、数码转换程序、数字滤波程序、标度变换程序、键盘处理程序、显示及打印程序，以及各种控制算法及非线性补偿程序等。

4）在确定系统的总体方案时，要与工艺部门互相配合，并征求用户的意见再进行设计。同时还必须掌握生产过程的工艺性能及实际系统的控制方法。

硬件设计完成后，可以针对不同的功能块使用仿真开发器分别调试。调试的过程也是软件逐步加入及完善的过程。软、硬件的协调配合能力及相互的影响，可以通过软件在实际硬件上的运行来进行实时检验，这样可以将检验结果与技术条件进行比较，并提出改进的方法