2.1 系统工作原理 
霍尔电流、电压传感
器及位置传感器检测
到的逆变模块三相输
出电流、电压及阀门
的位置信号，经 A/D
转换后送入单片机。
单片 机通 过 8255 控
制 PWM 波发生器，
产生的 PWM 波经光
电耦合作用于逆变模
块 IPM，实现电机的
变频调速以及阀位控
制。逆变模块工作时
所需要的直流电压信
号由整流电路对 380V 电源进行全桥整流得到。 
2.2 控制系统各功能元件的选型与设计
1)单片机　选用 INTEL 公司生产的 8031 单片机，它主要通过并行 8255 口担负控制系统的信号处
理：接收系统对转矩、阀门开启、关闭及阀门开度等设定信号，并提供三相 PWM 波发生器所需要
的控制信号；处理 IPM 发出的故障信号和报警信号；处理通过模拟输入口接收的电流、电压、位
置等检测信号；提供显示电动执行机构的工作状态信号；执行控制系统来的控制信号，向控制系
统反馈信号； 
2)三相 PWM 波发生器　PWM 波的产生通常有模拟和数字两种方法。模拟法电路复杂，有温漂现
象，精度低，限制了系统的性能；数字法是按照不同的数字模型用计算机算出各切换点，并存入
内存，然后通过查表及必要的计算产生 PWM 波，这种方法占用的内存较大，不能保证系统的精
度。为了满足智能功率模块所需要的 PWM 波控制信号，保证微处理器有足够的时间进行整个系
统的检测、保护、控制等功能，文中选用 MITEL 公司生产的 SA8282 作为三相 PWM 发生器 。
SA8282 是专用大规模集成电路，具有独立的标准微处理器接口，芯片内部包含了波形、频率、幅
值等控制信息。 
3)智能逆变模块 IPM　为了满足执行机构体积小，可靠性高的要求，电机电源采用智能功率模块
IPM。该执行机构主要适用功率小于 5．5kW 的三相异步电机，其额定电压为 380V，功率因数为
0．75。经计算可知，选用日本产的智能功率模块 PM50RSA120 可以满足系统要求。该功率模块集
功率开关和驱动电路、制动电路于一体，并内置过电流、短路、欠电压和过热保护以及报警输出，
是一种高性能的功率开关器件。 
4)位置检测电路　位置检测电路是执行机构的重要组成部分，它的功能是提供准确的位置信号。
关键问题是位置传感器的选型。在传统的电动执行机构中多采用绕线电位器、差动变压器、导电塑
料电位器等。绕线电位器寿命短被淘汰。差动变压器由于线性区太短和温度特性不理想而受到限制。
导电塑料电位器目前较为流行，但它是有触点的，寿命也不可能很长，精度也不高。笔者采用的
位置传感器为脉冲数字式传感器，这种传感器是无触点的，且具有精度高、无线性区限制、稳定性
高、无温度限制等特点。 
5)电压、电流及检测　检测电压、电流主要是为了计算电机的力矩，以及变频器输出回路短路、断
相保护和逆变模块故障诊断。由于变频器输出的电流和电压的频率范围为 0～50Hz，采用常规的
电流、电压互感器无法满足要求。为了快速反映出电流的大小，采用霍尔型电流互感器检测 IPM
输出的三相电流，对于 IPM 输出电压的检测采用分压电路。如图 2-2 所示。 

6)通讯接口　为了实现
计算机联网和远程控制，
选 用 MAX232 作 为 系
统 的 串 行 通 讯 接 口 ，
MAX232 内部有两个完
全相同的电平转换电路，
可以 把 8031 串行口输
出的 TTL 电平转换为