随着高压电动机对调速性能、节能增效要求的增加,高压变频器得到了日益增长的需求,对其结构原理和变频调速算法的研究是当前电气传动领域的热点问题。本文对10KV单元串联式高压变频器进行了全面的研究与设计:分析了其电路原理和控制方式;给出了模拟量控制电路的实现和10KV整机评价试验结果;并对高压变频器的无速度传感器矢量控制策略进行了设计。本文首先分析了10KV高压变频器的主电路拓扑结构和功率单元电路的设计原理,基于功率单元的串联式结构和多电平移相式PWM技术,使变频器的输出电压具有多级阶梯电平和高开关频率的特性,输出波形良好。接着,分析了控制电路的构成和功能。重点是模拟量控制电路的设计和实现,运用Multisim对电路进行了仿真,运用ProtelDXP对电路进行设计并且完成PCB制板,最终成功运用于10KV高压变频器。对10KV单元串联式高压变频器的整机评价试验进行了详细介绍,通过在各种工况下的测试,给出了功率单元和整机的各项试验数据和波形,评价结果证实10KV高压变频器的整机特性和功率单元内各器件满足设计要求。最后对无速度传感器矢量控制策略在10KV高压变频器上的应用进行了研究。基于转子磁链定向矢量控制理论,设计了磁链闭环无速度传感器矢量控制系统,并运用MATLAB/Simulink对系统进行了仿真研究。电流调节器、磁链调节器和速度调节器以期望的响应为基准的设计方式,使实际值能很好的跟随指令值。扰动观测器解决了动态降速的问题,使系统动态抗扰性能提升。对比分析了两种改进电压模型磁链观测器,仿真结果表明励磁电流补偿模型相比磁链参考值补偿模型具有更好的动态性能,观测磁链值更加准确。在转速估算方面,动态转速估计器结合速度滤波和超前校正补偿的设计,使系统在高速和低速状态下都能取得良好的转速转矩特性。此外,对模型参考自适应(MRAS)方法进行了一些仿真研究。两种转速估算方法的仿真结果证明了其可行性。