电动执行机构以电能为动力,接受来自调节器的标准信号(模拟量或数字量),通过将这些信号变成相对应的机械位移来自动改变操作变量,以达到对被调参数进行自动调节的目的,使系统按预定要求工作。电动执行机构在核电、冶金、石油、化工、电力、水力和大型煤化工等行业的过程自动控制中发挥着越来越重要的作用,因此对其的可靠性、安全性、实时性等要求越来越高。国外公司因起步较早、技术垄断,所以一直占据着我国智能电动执行机构的大部分市场份额。国内对电动执行机构的研究落后于国外,因此,开发具有自主知识产权、能够打破国外技术垄断的国产智能电动执行机构有着重要的意义。本文论述了当前国内外电动执行机构的研究现状及发展方向,并根据现今流行电动执行机构的特点,设计完成了一款变频调速型电动执行机构。该系统由飞思卡尔的16位单片机对系统进行总体调度,功率回路部分采用交-直-交变频结构,选用适合小功率装置的PIM(功率集成模块)作为逆变器件,开关速度快,在PIM后加IR2233驱动芯片驱动三相交流感应电机,其工作电压可高达1200V。逆变部分的PWM控制信号由三相感应电动机控制芯片MC3PHAC产生,减轻了单片机的负担,使设计更具模块化。由于实际工作情况要求在系统掉电时仍能实时检测和显示阀门开度,因此,在阀位检测部分采用系统供电和电池供电互相切换的办法,当系统无外部电源供电时,由电池继续供电,保证阀位检测不间断。由于VVVF控制技术在电机低速大转矩的情况下可能导致电机不能启动,因此本文考虑使用间接磁场定向控制(IFOC)算法来弥补VVVF控制的不足。磁场定向控制算法涉及到坐标转换和逆变换、PI调节、转速和位置估计以及SVPWM等诸多模块,软件设计上难度较大,但解决了电机在低速大转矩时的问题。本文在PSIM软件上建立间接磁场定向控制算法的仿真模型,验证了该方案的可行性,并将间接磁场定向控制算法应用于以ARM CortexM3为控制芯片的硬件平台上,设计实现了该算法。