确定交流电机的数字控制系统总体方案，是进行系统设计的第一步。总体方案的好坏直接影响整个控制系统的投资、调节品质及实施难易程度。确定控制系统的总体方案必须根据实际应用的要求，结合具体被控对象而定。但在总体设计中还是有一定的共性，大体上可以从以下几个方面进行考虑。

1.确定控制系统方案

根据系统的要求，首先确定出系统是通用型控制系统，还是高性能的控制系统，或是特殊要求的控制系统。其次要确定系统的控制策略，是采用变压变频（VVVF）控制、矢量控制，还是采用直接转矩控制等。第三要确定是单机控制系统、主从控制系统，还是采用分布式控制系统。

在数字控制系统中，通过模块化设计，可以使系统通用性增强，组合灵活。在主从控制系统或是分布式控制系统中，多由主控板和系统支持板组成。支持板的种类很多，如A-D和D-A转换板、并行接口板、显示板等，通常采用统一的标准总线，以方便功能板的组合。

2.选择主电路拓扑结构

在交流电机的数字控制系统中，必须根据系统容量的大小以及实际应用的具体要求来选择适当的主电路拓扑结构。20世纪80年代以来，以门极关断（GTO）晶闸管、BJT（双极结型晶体管）、MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）为代表的自关断器件得到长足的发展，尤其是以IGBT为代表的双极型复合器件的惊人发展，使得电力电子器件正沿着大容量、高频率、易驱动、低损耗、智能模块化的方向迈进。伴随着电力电子器件的飞速发展，各种逆变器主电路的发展也日趋多样化。

（1）普通三相逆变器 通常也称为两电平逆变器，这种拓扑结构比较简单，为了获得大功率，可采用器件的串并联来实现。

（2）降压-普通变频-升压电路 这种结构两侧均需要变压器，体积大，成本高，变频部分一般采用交-直-交结构，在输出频率较低的情况下，输出变压器的体积会很大，虽然控制较为简单，但性能仍不理想。

（3）交-交变频电路 普通两电平逆变器直流侧电压通常由交流电整流获得，因为其中存在直流环节，所以普通两电平逆变器变频效率不高，主电路相对复杂。而交-交直接变频电路省去中间直流环节，装置体积小、重量轻，一次功率变换控制效率高。传统交-交直接变频电路输出频率低，最高输出频率一般为输入频率的1/3～1/2。采用双向IGBT的矩阵变换器则没有输出频率的限制，没有直流环节，所以效率高、体积小，多应用于航空等领域。

（4）变压器耦合的多脉冲及多电平逆变器 为获得高压，同时减轻器件上的高压应力，并解决器件并联带来的问题，人们利用升压变压器的特点，将逆变桥通过变压器耦合并联起来，以获得大电流；或者采用多电平变流器结构，通过电路拓扑的串联来获得较高的电压输出，通常有级联H桥、二极管箝位型多电平变流器和电容箝位型多电平变流器等，近年来随着研究的不断深入，更涌现出了一批新型的电路拓扑结构。

3.选择检测元件

在确定总体方案时，必须首先选择好被测变量的测量元件，它是影响控制精度的重要因素之一。测量各种变量，如电压、电流、温度、速度等的传感器，种类繁多，规格各异，因此要正确地选择测量元件。有关这方面的详细内容，请读者参阅相关的参考文献[1，4]。

4.选择CPU和输入/输出通道及外围设备(www.daowen.com)

交流电机的数字控制系统CPU主控板及过程通道通常应根据被控对象变量的多少来确定，并根据系统的规模及要求，配以适当的外围设备，如键盘、显示、外部控制及I/O接口等。

选择时应考虑以下一些问题：

1）控制系统方案及控制策略；

2）PWM的产生方式及PWM的数量与互锁；

3）被控对象变量的数目；

4）各输入/输出通道是串行操作还是并行操作；

5）各数据通道的传输速率；

6）各通道数据的字长及选择位数；

7）对键盘、显示及外部控制的特殊要求。

5.画出整个系统原理图

前面四步完成以后，结合工业流程图，最后要画出一个完整的交流电机数字控制系统原理图，其中包括整流电路、逆变电路、驱动电路，以及各种传感器、变送器、外围设备、输入/输出通道及微处理器部分。它是整个系统的总图，要求全面、清晰、明了。