1.系统硬件结构

自控式同步电机调速系统主电路采用交-直-交结构变频调速，用晶闸管作为功率驱动器件，要求控制系统既要能够实时地处理整流和逆变控制中的各种检测及反馈信号，又要能够根据工况和运行指令发出相应的控制信号和晶闸管的触发信号。为了能使控制系统满足调速系统的要求，同时便于设计和调试，避免检测信号与控制信号相互干扰，以及防止在意外故障时强电进入控制系统而烧毁CPU等重要器件，根据硬件电路功能，将控制系统硬件分为主控电路单元和I/O接口电路单元两个主要硬件电路模块。控制系统主要由单片机或者DSP为控制核心的主控电路板和以信号处理故障检测单元为核心的信号接口电路板组成。另外，晶闸管驱动电路单元和键盘显示监控电路单元，由于系统安装需要及功能相对独立，可以单独设计。

控制系统电路结构图如图6-3所示。由图可知，控制系统的检测信号，故障信号，模拟输出信号和系统主电路接触器控制信号均由I/O接口电路板隔离输入/输出。键盘显示监控电路、晶闸管驱动电路和LED故障显示板分别与主控电路板相连。晶闸管驱动电路板分别驱动整流和逆变晶闸管桥组，与主控板的连线由光耦合器隔离，以防止强电从主电路窜入。

图6-3 控制系统硬件电路板结构图

2.控制系统各单元模块功能及相互联系

（1）主控单元功能 主控单元是以单片机或者DSP为控制核心，包括数字控制单元、整流同步信号处理单元、整流和逆变脉冲生成单元、故障处理显示单元等几个子单元。这些子单元均包含在系统主控单元电路板上，它所完成的主要功能有：

1）自控式同步电机调速过程控制；

2）整流、逆变过程控制及晶闸管触发脉冲的生成；

3）励磁电流控制；

4）故障处理，显示功能；(www.daowen.com)

5）系统扩展功能，包括与上位机串行口通信、双CPU扩展、打印机接口等。

主控单元的这些功能都可以通过单片机或者DSP中的相关功能模块来实现。

（2）I/O接口单元I/O接口单元是介于主控单元、外部信号源和主电路之间的电路单元。它由信号接口电路板、机端电压位置检测电路板、晶闸管触发驱动电路板、显示和监控电路板组成。它的主要功能为：

1）信号预处理功能；

2）故障检测功能；

3）用于无机械位置传感器控制的机端电压位置检测功能；

4）晶闸管触发脉冲驱动；

5）系统状态的监控和显示。

由于I/O接口单元起着隔离和保护主控单元、信号预处理、故障信号生成、触发信号的放大驱动以及人机接口操作的作用，且其功能主要由硬件电路来实现，其设计的好坏直接影响到系统的控制性能和可靠性。所以在设计中除了要满足系统要求的精度和灵敏度外，还需要考虑可靠性和抗干扰性的要求。相关电路在变频器中都已经形成了成熟的设计方案，在此不再赘述。