CN105375849A - 一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的三电平电路板 - Google Patents

一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的三电平电路板 Download PDF

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徐书涛
王成胜
李凡
蒋珺
兰志明
杨琼涛
赵晓坦
陈炳帅
唐磊
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator

Abstract

本发明公开了一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的三电平电路板，具体为：电压电流采样模块和电机转速位置采样模块分别采集电网电压、电机电流和电机速度，转换为数字信号送到DSP，通过DSP和FPGA的协同处理，发出12路SVPWM脉冲波电信号，驱动电压型三电平变频器中12个IGBT的导通和关断，实现对永磁同步电机的软启动；同时，DSP对实时采样的电网电压和变频器输出的三相电压进行比较，当达到要求时，DSP发出切换控制信号送入继电器驱动模块，点亮三相交流接触器的线包，实现三相交流接触器的通断，最终实现永磁同步电机变频到电网工频并网小电流冲击的同步切换。解决了永磁同步电机软启动，及永磁同步电机由变频到工频切换时大冲击电流问题。

Description

一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的三电平电路板
技术领域
本发明涉及永磁同步电机变频软启动及同步切换领域，具体涉及一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的三电平电路板。
背景技术
由于大功率永磁同步电机直接启动困难，硬启动会带来很大的冲击电流损坏电机本体结构，且对电网及其他供电设备造成影响；随着电力电子器件的快速发展，价格的不断降低促使了大容量永磁同步电机的变频软启动及同步切换的发展。通过投资一台变频器可以实现多台永磁同步电机的软启动和一台永磁同步电机的变频调速，节约了成本、而且操作简单方便。
随着大功率永磁同步电机的应用，传统的两电平变频器启动大功率永磁同步电机已经不能满足要求；由于电压型二极管钳位三电平(以下称三电平)变频器输出具有电压等级更高、电能质量更好、更低的开关损耗等优点，在中高压变频调速领域得到广泛应用，并且三电平变频器满足大功率永磁同步电机变频调速要求。
永磁同步电机不知道转子的具体位置时，启动是十分困难的。而且，在工农业生产中，由于节能减排要求，要求电机连续地以大致不变速度单方向运行，所以需要永磁同步电机在变频器的带动下运行到一定频率时，由变频状态直接同步切换到工频电网运行状态。由于大功率永磁同步电机在变频驱动下切换到工频会时产生很大冲击电流，减小切换冲击电流迫在眉睫。
永磁同步电机由变频器启动运转到给定速度，经锁相环环节检测到变频器输出电压与电网电压的幅值、相位、频率在给定判定条件范围内时，进行永磁同步电机变频到工频的同步并网切换。
由于交流接触器存在开关延时的原因，在切换信号发出到交流接触器动作存在一定延时，使切换时相位存在偏差而出现冲击电流，因此在大量实验的基础上提出交流接触器的切换顺序以及切换延时时间大小，从而降低切换时引起的切换电流冲击。因此，锁相环控制技术、开关器件合适时间动作以及合理准确的切换判定条件，是变频到工频小电流冲击同步切换的关键。
由此可见，永磁同步电机的变频软启动及并网控制板是实现电机软启动和同步切换小冲击电流的核心硬件。
发明内容
本发明通过电压型二极管钳位三电平变频器对永磁同步电机实施变频软启动，克服了电动机启动困难问题；同时变频启动可以有效的控制电动机启动，减小电动机启动过程对电网电流的冲击，解决了永磁同步电机由变频到工频状态切换时大冲击电流问题，为此提供了一种实现永磁同步电机的变频软启动及并网控制的三电平电路板。
所述电路板以DSP(数字信号处理器，DigitalSignalProcessing)和FPGA(现场可编程门控器件，Field－ProgrammableGateArray)为核心芯片，还包括供电电源模块，电压电流采样模块，模/数转换模块，电机转速位置采样模块，数/模转换模块，继电器驱动模块，电/光转换模块，光/电转换模块以及人机交互模块。人机交互模块包括触摸屏，PLC(可编程逻辑控制器，ProgrammableLogicController)和一片VPC3+C芯片；
控制电路板各个模块之间的连接关系如下：DSP同时连接供电电源模块，模/数转换模块，电机转速位置采样模块，数/模转换模块，继电器驱动模块，FPGA和人机交互模块；模/数转换模块连接电压电流采样模块；继电器驱动模块连接三相交流接触器。
FPGA同时连接电/光转换模块和光/电转换模块，且电/光转换模块和光/电转换模块同时连接电压型三电平变频器的12个电力电子器件IGBT(绝缘栅双极型晶体管,InsulatedGatedBipolarTransistor)；
DSP通过VPC3+c芯片连接PLC，PLC同时连接接触屏；VPC3+c作为通讯芯片，集成Profibus-DP协议，通过Profibus协议实现PLC与DSP之间的通信，具体为：DSP数据通过VPC3+c芯片以Profibus-DP形式发送到Profibus总线中去，PLC读取Profibus总线信息，并传输到触摸屏上显示；同时通过触摸屏设定的标志位控制信号或者PLC发出的操作指令通过VPC3+c完成数据接收与转换后，通过DSP的串行通信接口传输到DSP中进行处理计算。
PLC作为主站，留有连接其余从站的接口，PLC主站接受来自其他从站的用户数据，同时可以传送数据到其他从站。
电压电流采样模块对电网三相电压和电机进线三相电流进行采样，后将采样值送到模/数转换模块中，模/数转换模块将电网三相电压和电机进线三相电流的模拟信号转化为数字量信号送入到DSP中，锁定电网的幅值、相位、频率以及进行相应永磁同步电机矢量控制计算。
电机转速位置采样模块通过增量式码盘对永磁同步电机进行采样，得到永磁同步电机的转速及位置，得到信号A+,A-,B+,B-,Z+,Z-并送入DSP的增强型正交编码脉冲模块eQEP进行处理，得到永磁同步电机的速度和转子位置角。
DSP进行如下处理：
一方面通过触摸屏设置：DSP和FPGA启动控制信号及速度给定信号，启动DSP和FPGA，DSP利用电网的三相电压、电机进线三相电流及永磁同步电机的速度，生成SVPWM(电压空间矢量脉宽调制)脉冲波的频率、初始位置和占空比信息；并通过数据线写入FPGA内部寄存器中；FPGA发出12路SVPWM波电信号，12路SVPWM脉冲波电信号经过电/光转换模块转换成光信号，驱动电压型三电平变频器中12个电力电子器件IGBT的导通和关断，从而使变频器输出三相交流阶梯电压驱动永磁同步电机运转，通过变频启动实现对永磁同步电机的软启动。
当永磁同步电机变频启动运转到给定速度后，DSP对实时采样的电网电压和变频器输出的三相电压进行比较，通过锁相环环节判定：当两者的幅值相等，相位之差在-10度到10度之间，频率在-0.5Hz到0.5Hz之间时，DSP发出切换控制信号，并把切换控制信号送入继电器驱动模块，继电器驱动模块输出的电信号点亮三相交流接触器的线包，实现三相交流接触器的通断，最终实现永磁同步电机变频到电网工频的同步切换。
光/电转换模块是当电力电子器件IGBT发生故障时，光/电转换模块将故障光信号转换成电信号，经FPGA送入DSP内，DSP根据故障信号实现对12路SVPWM脉冲波电信号的封锁。
数/模转换模块把DSP发出的数字量信号转换为模拟量信号输出，同时通过外部观测设备示波器实现模拟量信号的观测。
本发明的优点在于:
1、一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的三电平电路板，采用TI公司的一块TMS320F28335芯片和ALTER公司的一块EP2C8Q20818NFPGA作为主控芯片，相互协同实现12路SVPWM脉冲波及相关控制信号的形成，其相比于以往的TMS320F2812控制芯片及其他的种类控制芯片，运行速度更快更可靠，功能更加齐全，所需硬件更少，成本更加低廉。
2、一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的三电平电路板，实现对电网电压幅值、相位、频率的锁定，相比以往传统的锁相装置，不需要任何辅助电路，完全可以通过软件实现对电网的锁相，可靠性、稳定性、便捷性得到很大提高，并且在电网出现跌落波动时也可以很好地实现锁定。
3、一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的三电平电路板，将PLC和触摸屏结合使用实现人机界面的操作，节省许多硬件，通过组态软件将整个系统的现场数据集中在触摸屏上显示，体积小，便于维护等。
4、一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的三电平电路板，通过人机交互界面实现了对该控制板参数在线可调的问题，规避了常规的键盘和显示屏组合调节带来的繁琐，画面更加直观，调节更加方便。
附图说明
图1是本发明一种实现永磁同步电机的变频软启动及并网控制的三电平电路板结构图。
图2是本发明一种实现永磁同步电机的变频软启动及并网控制的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明一种实现永磁同步电机的变频软启动及并网控制的三电平电路板，在永磁同步电机变频启动运行到工频速度状态后，通过同步切换条件判定电网三相电压参数和变频器输出电压的参数，当达到符合要求条件时，控制板发出切换控制命令，通过三相交流接触器最终实现永磁同步电机变频到工频小冲击电流的同步切换；由此可见，永磁同步电机的变频软启动及并网控制板是实现电机软启动和同步切换小冲击电流的核心。
一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的电路板，如图1所示，以数字信号处理器DSP和现场可编程门阵列FPGA为核心芯片，还包括供电电源模块，电压电流采样模块，模/数转换模块，电机转速位置采样模块，数/模转换模块，继电器驱动模块，电/光转换模块，光/电转换模块以及人机交互模块。人机交互模块包括一片VPC3+c芯片、西门子公司S7系列S7-300的PLC(可编程逻辑控制器，ProgrammableLogicController)及西门子公司的OP177B触摸屏；
控制电路板的连接关系如下：DSP同时连接供电电源模块，模/数转换模块，电机转速位置采样模块，数/模转换模块，继电器驱动模块，FPGA和人机交互模块；模/数转换模块连接电压电流采样模块；继电器驱动模块连接三相交流接触器。
FPGA同时连接电/光转换模块和光/电转换模块，且电/光转换模块和光/电转换模块同时连接电压型三电平变频器的12个电力电子器件IGBT；
DSP和人机交互模块的连接为：DSP通过VPC3+c芯片连接PLC，PLC作为主站，PLC同时连接触摸屏，DSP和触摸屏作为从站。人机交互模块实现DSP，PLC与触摸屏之间的通信连接。
一方面，通过触摸屏设定的标志位控制信号或者PLC发出的操作指令通过Profibus网络传输给VPC3+c完成数据接收与转换，通过DSP的串行通信接口传输到DSP中进行处理计算；完成与DSP、触摸屏与PLC之间的通信。
另一方面，调速和切换系统的电压、电流、速度、实际速度反馈、故障反馈信号通过VPC3+c芯片以Profibus-DP形式发送出去，转化成该标准接口接入到Profibus总线中去，通过Profibus网络传输到触摸屏和PLC中，PLC把读取的总线信息传输到触摸屏上显示。触摸屏以实际数据、曲线等形式进行直观的显示，PLC则对实时工况进行分析并给出相应的指令。
通过触摸屏在线更改DSP程序中的参数，同时DSP把反馈信号传输到触摸屏上，完成DSP、PLC、触摸屏之间信息处理、地址识别、数据安全排序和对Profibus-DP的协议处理，实现人机交互模块与DSP的相互通信；通过触摸屏设定DSP和FPGA启动控制信号，永磁同步电机的初始速度给定信号，锁相环启动的标志位控制信号，实现锁定电网电压、永磁同步电机变频软启动及并网切换控制。
DSP选用TMS320F28335芯片，FPGA选用EP2C8Q20818N芯片；DSP和FPGA协同工作实现采样信号处理、永磁同步电机矢量闭环控制、12路SVPWM脉冲形成以及永磁同步电机并网切换信号的发出等功能。
所述的供电电源模块向电路板上其他芯片，如DSP、FPGA、VPC3+C、采样芯片、隔离芯片等提供+24V、+15V、+5V、+3.3V、+1.9V、-15V电源，对整个系统供电保证正常工作；选用DCP022415、HZD10-24S05、TPS75733和TPS76801Q芯片实现；工频电压经过开关电源S-150-24转化为24V直流电源给控制电路板供电，直流+24V经芯片DCP022415分别产生+15V和-15V；直流+24V经芯片HZD10-24S05产生+5V；直流+5V经芯片TPS75733产生+3.3V；直流+5V经芯片TPS76801Q芯片产生+1.9V电源，不同的电压等级分别给不同芯片供电，保证芯片正常工作。
电压电流采样模块通过同步变压器JH-TDB-300W和分压电阻采样得到电网三相电压，通过电流互感器LT58-S7采样得到电机进线三相电流；
模/数转换模块将电网三相电压和电机进线三相电流的模拟信号通过芯片INA128和芯片ADS8365A1转化为数字量送入到DSP控制芯片中，在DSP内部实现对电网电压和电机电流相应的坐标变换，并将电网电压信号送入锁相环节实现对电网的锁定，电机的三相电流信号及电机速度信号实现对电机双闭环矢量控制的软启动。
电机转速位置采样模块对永磁同步电机速度进行采样，通过增量式码盘ZXB-28-150BM-CO5L采样得到永磁同步电机转速脉冲信息，把码盘产生A+,A-,B+,B-,Z+,Z-信号通过DSP的SCI模块送入到eQEP模块进行处理，得到电机的有关转速、位置、电角度和机械角度等信息。
DSP进行如下处理：
一方面通过触摸屏设置DSP和FPGA启动控制信号及速度给定控制信号，启动DSP和FPGA，DSP利用电网的三相电压、电机进线三相电流及永磁同步电机的速度，生成SVPWM脉冲波的频率、初始位置和占空比信息；并通过数据线写入FPGA内部寄存器中；FPGA发出12路SVPWM波电信号，12路SVPWM脉冲波电信号经过电/光转换模块转换成光信号，驱动12个电力电子器件IGBT的导通和关断，从而使变频器输出三相交流阶梯电压驱动永磁同步电机运转，通过变频启动实现对永磁同步电机的软启动。
当永磁同步电机变频启动运转到给定速度后，DSP对实时采样的电网电压和变频器输出的三相电压进行比较，通过同步切换条件判定：当两者的幅值相等，相位之差在-10度到10度之间，频率在-0.5Hz到0.5Hz之间时，DSP发出切换控制信号，并把切换控制信号送入继电器驱动模块，继电器驱动模块输出的电信号点亮三相交流接触器的线包，实现三相交流接触器的通断，最终实现永磁同步电机变频到电网工频的同步切换。
数/模转换电路模块把DSP发出的数字量信号通过芯片128UK转换为模拟量信号输出，通过示波器实现对模拟量信号的观测。
继电器驱动模块选用DS75452芯片实现；当DSP发出切换控制信号后，切换信号点亮三相交流接触器的线包，实现三相交流接触器的开关通断操作，完成永磁同步电机变频到工频的切换。
电/光转换模块把DSP和FPGA控制芯片发出12路SVPWM脉冲波电信号转换成光信号。光信号接到光纤发射芯片HFBR1521上，驱动三电平变频器中12个电力电子器件IGBT的开关。
光/电转换模块选用SN754918P芯片实现，当三电平变频器电力电子器件IGBT发生故障时，把故障光信号转换电信号，电信号经FPGA回传到DSP中，DSP根据故障信号实现12路SVPWM脉冲波电信号的封锁。
一种实现永磁同步电机的变频软启动及并网控制的方法，如图2所示，具体步骤如下：
步骤一、控制板上电，供电电源模块给各个芯片供电；
步骤二、人机交互模块通过触摸屏设定永磁同步电机初始的给定速度控制信号、芯片DSP和FPGA启动控制信号、启动锁相环环节控制信号；
步骤三、电压电流采样模块对电网三相电压和电机进线三相电流进行采样，并将采样值通过模/数转换模块送入DSP中；
电网电压采样是通过同步变压器和分压电阻采样得到的，电机的进线三相电流通过电流互感器采样得到的，采样得到的电网电压和电机电流信号送入模/数转换模块进行模拟量到数字量的转换。
模/数转换模块实现采集到的电网电压和电机电流模拟信号转化数字信号，转换后的数字信号送入DSP内进行处理与运算，得到锁相环环节所需的电压信号以及永磁同步电机双闭环矢量控制系统所需要的电机三相电流信号。
步骤四、电机转速位置采样模块通过增量式码盘对永磁同步电机速度进行采样，得到的脉冲信号送入DSP中，经DSP处理得到永磁同步电机的转速、位置、电角度和机械角度信息；
永磁同步电机的转速位置采样是通过增量式码盘ZXB-28-150BM-CO5L采样得到，把增量式码盘产生的脉冲信号A+,A-,B+,B-,Z+,Z-通过DSP的SCI模块送入到DSP的增强型正交编码脉冲模块eQEP模块进行处理，得到电机的转速、位置、电角度和机械角度信息。
步骤五、DSP利用电网的三相电压、电机进线三相电流及永磁同步电机的速度，生成SVPWM脉冲波的频率、初始位置和占空比信息以及相关控制信号；并通过数据线写入FPGA内部寄存器中。
步骤501、电网三相电压信号传输到DSP中的SPLL锁相环环节；
SPLL环节包括三相电压坐标变换模块、PI调节器模块和I调节器模块，电网三相电压信号经过三相电压坐标变换模块生成q轴电压分量，q轴电压分量经过PI调节器模块及I调节器模块后得到电网的幅值、频率和相位。
步骤502、电机转速位置采样模块对永磁同步电机的速度和位置进行采样，得到电机实际采样速度ωr；
步骤503、将永磁同步电机的给定转速ωr *和电机实际采样速度ωr的差值送入速度PI调节器模块中，得到q轴给定电流分量isq *；
步骤504、对电机的三相进线电流进行电流坐标变换，分别经过电流PI调节器模块得到d轴和q轴给定电压变换量的分量；
电流坐标变换后分别得到d轴的电流分量isd和q轴的电流分量isq；d轴电流分量送入d轴电流PI调节器模块中，得到d轴给定电压变换量的分量Δusd；同时，q给定电流分量isq *与q轴的电流分量isq之间的差值送入q轴电流PI调节器模块中，得到q轴给定电压变换量的分量Δusq；
步骤505、电流坐标变换后得到的d轴电流分量isd和q轴的电流分量isq送入电压前馈程序模块中，得到d轴给定电压分量usd *和q轴给定电压分量usq *。
步骤506、d轴和q轴给定电压变换量的分量分别与d轴和q轴给定电压分量作差，差值送入给定电压反变换及幅角变换模块中得到模值m和角度θm。
把d轴给定电压变换量的分量Δusd与d轴给定电压分量usd *之间的差值，q轴给定电压变换量的分量Δusd与q轴给定电压分量usq *之间的差值送入给定电压反变换及幅角变换模块中得到一个模值m和一个角度θm。
步骤507、模值m和角度θm送入SVPWM模块中得到SVPWM脉冲波所需的初始位置、占空比和频率信息，并通过DSP的GPIO口发送到FPGA中。
步骤六、控制芯片FPGA发出12路SVPWM脉冲波信号；
步骤七、12路SVPWM脉冲波电信号经过电/光转换模块转换成光信号，驱动电压型三电平变频器电力电子器件IGBT导通和关断，生成三相交流阶梯波电压，从而驱动永磁同步电机运转。
当SVPWM脉冲波处在高电平时，开关器件IGBT导通，当SVPWM脉波处在低电平时，电力电子器件IGBT关断。通过IGBT的开通关断，变频器输出三相交流阶梯波电压驱动永磁同步电机运转，实现永磁同步电机变频软启动。
步骤八、永磁同步电机变频软启动到给定频率后，电压电流采样模块和电机转速位置采样模块实时采样，DSP对实时采样的电网三相电压和变频器输出的三相电压的幅值、相位、频率进行比较，当两者的幅值、相位和频率达到一定范围时，DSP发出切换信号，实现永磁同步电机变频到电网工频的同步切换。
DSP对采集到的电网三相电压送入DSP程序中的锁相环环节，实时检测电网的幅值、相位、频率。通过程序判别变频器输出的三相电压的幅值、相位、频率和电网的幅值、相位、频率：当两者的幅值相等，相位之差在-10度到10度之间，频率在-0.5Hz到0.5Hz之间时，DSP发出切换控制信号送入继电器驱动模块，点亮继电器驱动三相交流继电器线包的闭合和关断，控制三相交流继电器的开关，实现永磁同步电机由变频状态到电网工频状态的同步并网小冲击电流切换。
电网电压信号送入锁相环节实现对电网的锁定，实时监测变频器和电网的电压幅值是否相等，相位之差是否在-10度到10度之间，频率是否在-0.5hz到0.5hz之间时，当符合要求时，DSP发出切换控制信号。
相关控制信号、标志位以及调节器参数的设定和修改都是通过人机交互模块实现的。
本发明DSP主控制板上电后，初始化相关芯片，把采集的电网三相电压、电机进线三相电流、电机转速位置信号送入DSP控制芯片中进行处理，经过模/数转换模块，DSP内部的ePWM(增强型脉宽调制)模块及eQEP(增强性正交编码脉冲)模块及FPGA芯片等生成所需要的12路SVPWM脉冲波电信号，12路SVPWM脉冲波通过芯片SN754918P接到12个光纤发射芯片HFBR1521上，HFBR1521将电信号转化成光信号发射出去，进而实现光信号电压型三电平变频器电力电子器件IGBT的通断控制。
利用DSP程序中的同步切换条件对采集到的电网电压的幅值、相位、频率和电机进线电压的幅值、相位、频率进行判定，在判别其差值在一定范围内之后，DSP控制芯片发出控制切换信号，实现三相交流接触器的通断操作，完成永磁同步电机变频到电网工频的并网切换。
一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的电路板，实现永磁同步电机变频软启动及永磁同步电机由变频状态切换到工频状态，均可通过采用电压型两电平变频器或者电压型三电平变频器实现；对于电压型两电平变频器而言，通过对应的两电平控制电路板发出6路PWM脉冲波分别控制电压型两电平变频器6个电力电子器件IGBT的通断；对于电压型三电平变频器而言，通过对应的三电平控制电路板发出12路SVPWM脉冲波分别控制电压型三电平变频器12个电力电子器件IGBT的通断。

Claims (4)

1.一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的三电平电路板，其特征在于，所述电路板以DSP和FPGA为核心芯片，还包括供电电源模块，电压电流采样模块，模/数转换模块，电机转速位置采样模块，数/模转换模块，继电器驱动模块，电/光转换模块，光/电转换模块以及人机交互模块；DSP是指数字信号处理器，DigitalSignalProcessing；FPGA是指现场可编程门控器件，Field－ProgrammableGateArray；
人机交互模块包括触摸屏，PLC和一片VPC3+c芯片；PLC是指可编程逻辑控制器，ProgrammableLogicController；
控制电路板各个模块之间的连接关系如下：DSP同时连接供电电源模块，模/数转换模块，电机转速位置采样模块，数/模转换模块，继电器驱动模块，FPGA和人机交互模块；模/数转换模块连接电压电流采样模块；继电器驱动模块连接三相交流接触器；
FPGA同时连接电/光转换模块和光/电转换模块，且电/光转换模块和光/电转换模块同时连接电压型三电平变频器的12个电力电子器件IGBT；IGBT是指绝缘栅双极型晶体管,InsulatedGatedBipolarTransistor；
DSP通过VPC3+c芯片连接PLC，PLC同时连接接触屏；VPC3+c作为通讯芯片，集成Profibus-DP协议，通过Profibus协议实现PLC与DSP之间的通信，具体为：DSP数据通过VPC3+c芯片以Profibus-DP形式发送到Profibus总线中去，PLC读取Profibus总线信息，并传输到触摸屏上显示；同时通过触摸屏设定的标志位控制信号或者PLC发出的操作指令通过VPC3+c完成数据接收与转换后，通过DSP的串行通信接口传输到DSP中进行处理计算；
电压电流采样模块对电网三相电压和电机进线三相电流进行采样，后将采样值送到模/数转换模块中，模/数转换模块将电网三相电压和电机进线三相电流的模拟信号转化为数字量信号送入到DSP中，通过锁相环环节锁定电网的幅值、相位、频率以及进行相应永磁同步电机矢量控制计算；
电机转速位置采样模块通过增量式码盘对永磁同步电机进行采样，得到永磁同步电机的转速及位置，得到信号A+,A-,B+,B-,Z+,Z-并送入DSP的增强型正交编码脉冲模块eQEP进行处理，得到永磁同步电机的速度和转子位置角；
DSP进行如下处理：
一方面通过触摸屏设置DSP和FPGA启动控制信号及速度给定控制信号，启动DSP和FPGA，DSP利用电网的三相电压、电机进线三相电流及永磁同步电机的速度，生成SVPWM脉冲波的频率、初始位置和占空比信息；并通过数据线写入FPGA内部寄存器中；FPGA发出12路SVPWM脉冲波电信号，12路SVPWM脉冲波电信号经过电/光转换模块转换成光信号，驱动电压型三电平变频器中12个电力电子器件IGBT的导通和关断，从而使变频器输出三相交流阶梯电压驱动永磁同步电机运转，通过变频启动实现对永磁同步电机的软启动；SVPWM是指电压空间矢量脉宽调制；
DSP对实时采样的电网电压和变频器输出的三相电压进行比较，当永磁同步电机变频启动运转到给定速度后，通过同步切换条件判定：当两者的幅值相等，相位之差在-10度到10度之间，频率在-0.5Hz到0.5Hz之间时，DSP发出切换控制信号，并把切换控制信号送入继电器驱动模块，继电器驱动模块输出的电信号点亮三相交流接触器的线包，实现三相交流接触器的通断，最终实现永磁同步电机变频到电网工频的同步切换。
2.如权利要求1所述的一种实现永磁同步电机的变频软启动及并网控制的三电平电路板，其特征在于，所述PLC作为主站，DSP控制板和触摸屏作为从站，同时PLC主站接受来自其他从站的用户数据，或传送数据到其他从站。
3.如权利要求1所述的一种实现永磁同步电机的变频软启动及并网控制的三电平电路板，其特征在于，所述光/电转换模块是当变频器开关IGBT发生故障时，光/电转换模块将故障光信号转换成电信号，经FPGA送入DSP内，DSP根据故障信号实现对12路SVPWM脉冲波电信号的封锁。
4.如权利要求1所述的一种实现永磁同步电机的变频软启动及并网控制的三电平电路板，其特征在于，所述数/模转换模块把DSP发出的数字量信号转换为模拟量信号输出，同时通过外部观测设备示波器实现模拟量信号的观测。
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