本文是以某企业35000m~3/h制氧机组空压机电机控制系统的改造项目为背景。原控制系统故障多发且启动困难,已不适用于当前的生产需求。该项目研究目的是为空压机设计一套变频软启动系统,满足制氧机组主空压机可以快速启动的生产需要,实现经济运行。首先从同步电动机的基本结构、原理、类型等方面逐一进行介绍,然后提出同步电动机的两种基本控制方式,特别对自控式控制方式的三种不同方案及其优缺点进行比较分析,确定改造项目采用的同步电动机控制系统为交-直-交电流型负载换相同步电动机系统。其次分析原机组及电控系统存在的问题,并提出改造方案,重点阐述无换向器电机的基本原理,并对相关电机进行简单的比较。详细分析晶闸管电路的换流方式及其不足和改造后电机的机械特性,给出整个无换向器电动机控制系统的原理框图。然后依据原理框图,分别对系统所需的软硬件进行分析设计。硬件系统主要设计位置与速度检测方案、电流检测电路、整流电路和逆变侧触发逻辑。这些设计都为电机的稳定运行提供保障。最后,对控制系统软件进行设计。给出软启动运行方案,对系统进行PI调节控制设计、数字触发器程序流程设计及控制系统仿真分析,并对电动机改造前后进行运行效果分析。