硬件结构系统采用了GMS97C51单片机芯片作为控制中枢，应用TLC540多通道串行ADC进行现场信号采集转换，还采用了X25045多功能电源监控电路，输出驱动采用MOC3083光隔离可控硅驱动器。交流电压（380V）的测量电路与电流测量电路相类似。由于光耦的传输特性受环境温度影响较大，当控制器工作温度变化范围较大时需要进行温度补偿。考虑到在最初上电和复位状态时处理器无法实现正常电机正反转控制联锁功能，所以在此期间应封锁正转和反转控制输出，避免短路。这可通过将RESET信号和正转、反转控制信号CLK，CLKA，REV和REVA进行硬件或非运算来实现。可控硅的隔离驱动是通过采用MOC3083光隔离过零可控硅驱动器来实现的，其触发电流为5mA，隔离电压为7500V，破坏电压变800V.
其工作原理是串电阻（电抗）起动当电机处于停止状态时，若控制器接到正转控制信号，则首先接通正转串电阻控制可控硅组SCR2，检测电机工作电流，待工作电流平稳后接通正转正常控制可控硅组SCR1，然后断开SCR2；若接到反转控制信号，则先接通SCR4，再接通SCR3，最后断开SCR4。串电阻（电抗）反接制动当电机处于运转状态（例如正转）时，若控制器接到停转控制信号，则首先断开原正转控制可控硅SCR1，延时30ms（延时时间可根据接点类型进行设定），然后接通反转串电阻控制可控硅SCR4，反接制动时间可通过检测电机电流变化情况决定，当电流由制动时的最大值下降到某一设定值时断开SCR4.更为可靠地确定反接制动时间的方法是进行现场试验，然后手工进行反接制动时间的设定。实际采用的方法是首先给定一个范围，然后结合电流变化情况确定反接制动时间。
串电阻（电抗）换向当控制器接到换向控制信号后，以正转变反转为例，首先断开正转控制可控硅SCR1，延时30ms，接通反转串电阻控制可控硅SCR4，检测电机电流变化情况，待工作电流平稳后，接通SCR3，然后断开SCR4，实现换向。故障检测21411欠压检测当被测相间电压值连续低于设定的阈值电平的时间超过电动机所能承受的低压持续工作时间时，系统给出欠压信号，并断开电机控制可控硅，以避免工作电流过大烧坏电机。断相检测当电机处于运转状态时，若检测到其某一绕组电流近似为零，系统认为断相，给出断相指示并断开相应的控制可控硅。过载检测过载特征是在非起动和制动期间电机工作电流大于过载阈值。利用单片机可以方便地识别出起动和制动时段，并在起动和制动时段以外进行过载检测。过载阈值可根据电机的具体工作情况选定。若持续过载时间大于设定值，系统给出过载指示，并断开相应的控制可控硅。
由于电机断电后工作电流为零，所以过载情况一旦发生，过载保护应该持续一段设定时间，然后重新进行过载检测，这段时间长度的选择至少应该保证存在不可排除过载故障情况下重新进行过载检测时电机上电不至于引起电机过热。测量电路的补偿，温度补偿测量电路中许多元器件的参数都和温度有关，如光耦的电流传输比CTR，电阻及运算放大器等模拟器件的许多参数等。因此，当工作环境温度变化范围较大时，需要进行温度补偿。非线性补偿光耦在小电流（低于10mA）工作情况下存在较严重的非线性。因此用于模拟信号的隔离传输时需经过非线性补偿，这可采用分段抛物线插值计算的方式予以解决。采用该控制系统在多台三相异步电动机上进行了各种保护控制功能的应用试验，证明其工作稳定可靠。除此之外，本系统还具有成本低廉、体积小巧和使用方便等优点。
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