本文以辽宁省教育厅创新团队项目及抚顺煤矿电机制造有限公司项目为背景,以1140V/315kW隔爆一体式电机(EPIM)为研究对象,针对隔爆一体式电机由调速系统与电机本体集成后带来的损耗及温升问题、变频供电后的电机共模电压问题及对地短路问题展开了系统研究。论文的主要研究工作包括以下几方面内容:(1)为提高隔爆一体式电机集成度、降低系统谐波干扰及缩减隔爆一体式电机的体积、成本,基于电力电子系统建模,对隔爆一体式电机调速系统硬件展开了系统的研究工作。研究一种解析法计算隔爆一体式电机直流电抗器及母线电容的方法,在实现过程中考虑了电压跌幅、纹波电流、系统稳定性及直流母线电容和直流电抗器之间的相互影响。给出了母线电容及直流电抗器的设计方案及电容的容值、损耗、纹波电流、中心平均温度、寿命、连接方式、直流电抗器的电感值、纹波电流、损耗等的仿真及计算方案。同时,针对煤矿采区作业面工况条件恶劣,负荷变动大等不利因素导致的对地短路问题,提出一种在母线两侧分别串联直流电抗器的方案,详细分析了隔爆一体式电机一相对地短路时的能量传输模式、各功率器件的电压及电流分布。(2)针对隔爆一体式电机调速系统在集成到电机中以后受到损耗、温升及体积的限制问题,准确计算变频调速系统的损耗及温升对合理设计隔爆一体式电机具有重要意义。基于此,首先对隔爆一体式电机调速系统的主要功率器件展开了设计研究,分析了隔爆一体式电机调速系统IGBT损耗及温升的计算方法,建立了考虑门极驱动电阻、直流母线电压、开关频率等影响的IGBT和散热器电热耦合模型,实现了考虑硬件电路实际情况及非理想电流情况下的隔爆一体式电机调速系统IGBT电热耦合计算损耗及温升的瞬态方案(转速、转矩突变等)。在此基础上,设计水冷散热器一台。(3)针对变频供电引起的隔爆一体式电机的共模电压问题,提出一种三扇区抑制共模电压的SVPWM调制技术。首先建立了隔爆一体式电机在两相旋转坐标系下的数学模型,对比分析了传统SVPWM与改进的SVPWM调制方式原理以及共模电压抑制理论,该调制技术以调速系统输出共模电压最小为目标,直接通过三相电压对扇区的相邻空间矢量作用时间及处于新扇区的条件进行计算与判断,将调制扇区从6个降低到3个,减少了扇区间过渡的影响。降低了由零矢量作用时间带来的共模电压问题。(4)对隔爆一体式电机进行了电磁设计、水冷系统设计及整机结构设计。制造1140V/315kW隔爆一体式电机一台。搭建实验平台,分别在空载及负载条件下对其进行了实验研究。主要包括:空载条件下及负载条件下的隔爆一体式电机工作特性及运行特性实验、效率实验、各个部件在不同时刻的温升实验,一相对地短路实验及共模电压抑制实验等。并将仿真及实验进行了对比,验证采用本文所提出的方案、设计的隔爆一体式电机的正确性。