随着电力电子技术、信息技术及电机驱动技术的发展,变频器的控制性能在不断改善,应用范围也越来越广。目前,对变频器的结构原理及应用算法的研究已经成为电气传动领域的热点问题。本文对6kV功率单元级联型高压变频器进行了比较全面的设计,主要从主电路结构原理和控制方式、系统控制策略及实现方法、电网故障情况下的特殊控制等方面展开了研究。首先,本文分析了高压变频器主电路的拓扑结构、调制方式以及功率单元电路的设计原理,分别建立了18功率单元变频器主电路模型、移相载波信号发生模型及功率单元脉冲发生模型,使变频器的输出电压具有高开关频率和多级阶梯的特性,实现准确的波形调制。其次,对无速度传感器矢量控制系统进行设计,推导出基于电机转子磁链定向的闭环矢量控制策略；详细分析了三种磁链观测模型的原理及实现方法,对其观测结果进行比较和分析,确定最优观测方案；并在此基础上,推导出改进的感应电机转速估计模型。运用PSCAD进行仿真,电流调节器和速度调节器均得到了期望的响应,实际值能够很好的跟踪上指令值；速度估计方面,超前校正补偿和转速滤波的设计,使系统在低速和高速条件下都得到了较好的估计结果,系统的整体性能得到了很大提高。最后,考虑到电网线路故障及大型电机启动等原因造成的电网电压跌落,会给变频器的正常运行带来影响,设计了低电压穿越(LVRT)环节。通过对变频器直流环节闭环来调节矢量控制指令中的给定电流值,从而改变输出的调制波频率,使电机转子能量回送给直流母线,保证直流母线电压在正常的工作范围,避免了变频器的低压跳闸。