本文以天津大港油田的研制项目《潜油电泵中压变频调速系统的研究》为背景，提出一种适合于当前要求的新结构—SPWM三电平变频器，减小dv／dt和谐波含量以满足设计要求，并对电机进行改进，进一步对系统进行优化。 本文以潜油电机为被控对象的变频系统中，变频器的研制为重点，进行了软硬件设计。同时切实考虑了影响系统性能的各种因素，包括：电机结构的改进对谐波的抑制、长电缆输电对dv／dt的放大、非正弦供电对潜油电机的影响以及采用变频供电后该系统的节能效果如何。 为此本文将三电平主电路结构运用到潜油电泵变频系统中，以解决由于当前器件耐压较低而要求实现中高压问题，同时避免了由于器件串联而引起的均压问题，具有谐波含量较二电平变频器要低和体积较低压单元串联方式要小等特点。为了更有效的驱动IGBT模块，本文运用数字电路实现了全数字化SPWM发生器，该发生器具有电压、频率分别可调，相位严格对称，谐波含量低的特点。利用Unitrode公司的集成芯片对其驱动电路进行了设计和实验，有效地解决了高压驱动的一些问题。 其次，根据潜油电泵的工作特性，对几种控制方法进行分析比较，提出无速度传感器矢量控制转速估算中针对长电缆输电应当考虑的几个问题。利用电路原理对长电缆进行建摸，分析了对dv／dt的放大原理和谐波对电机的影响，并提出解决的方法，对整个系统进行优化设计。 最后，对泵类负载的特性进行分析，比较了使用变频前后的特性变化，对其节能潜力进行了估算，得出了一些结论。通过实验室带载运行实验，可以证明：提出的优化策略完全适合于潜油电泵系统，控制方法可行，各项性能指标均达到设计要求，系统的设计方案是正确的。同时也得出一些结论，这些结论对以后系统的安装和调试有着重要的指导意义。