高压绕线电机在工业生产和日常生活中的地位越来越重要。高压绕线电机如果直接起动,将产生大的冲击电流,操作过电压及电网谐振,破坏电机的绝缘性,引起电网的不稳定。因此,高压绕线电机往往需要采用软起动的方式进行起动。同时高压绕线电机带动的负载为了节能往往有调速的要求。将高压绕线电机调速和软起动结合起来,实现高压绕线电机软起动和调速一体化是本论文研究的主要内容。本文构建了一种高压绕线电机软起动与调速一体化系统。它将软起动与调速相结合在一个系统中,既实现了高压绕线电机的软起动,又实现了电机的调速,当绕线电机起动时,可以平稳地软起动,当起动结束进入调速状态时,可以调节绕线电机以同步转速上下至少15％范围内的转速运行。该系统成本低,节能降耗效果显著,可以为企业带来良好的经济效益和社会效益。　　 本论文的主要工作如下:　　 首先,进行高压绕线电机降压软起动技术研究。提出高压绕线电机降压软起动系统拓扑结构,构建了高压绕线电机降压软起动系统,分析了可变电抗阻抗变换及软起动原理。采用开环斜坡控制、闭环恒流控制和闭环模糊控制算法对绕线电机降压软起动进行了低压和高压仿真研究。可变电抗器是在传统电抗器的基础上增加二次绕组,构成具有一次绕组和二次绕组的可变电抗变换器,可变电抗变换器和电力电子变流器构成可变电抗器。可变电抗变换器二次绕组两端并接电力电子变流器,其一次绕组串接高压绕线电机。通过控制器控制电力电子变流器中晶闸管的导通状态,改变二次绕组电流大小,从而改变一次绕组电流大小,改变可变电抗器的阻抗,达到改变高压绕线电机两端电压,实现高压绕线电机降压软起动。　　 其次,进行高压绕线电机分级变频软起动技术研究。提出高压绕线电机重载分级变频软起动拓扑结构。构建了高压绕线电机分级变频软起动系统,分析了高压绕线电机分级变频软起动原理,即在不改变高压绕线电机降压软起动系统结构的情况下,采用分级变频技术,控制电力电子变流器,改变电机电流的幅值与频率,实现高压绕线电机分级变频软起动。并对高压绕线电机分级变频软起动进行了仿真研究。　　 第三,进行高压绕线电机调速技术研究。提出了双馈调速磁场定向矢量控制方法,并对双馈调速系统采用磁场定向矢量控制方法进行了低压和高压仿真研究。采用磁场定向矢量控制方法,对电流的励磁分量和转矩分量分别独立控制,通过改变绕线电机转子侧所接的交交变频器产生的等效电压的幅值、相位和频率,从而改变电机转子的转速,并可补偿系统的无功功率,提高电机定子侧的功率因数。　　 第四,进行高压绕线电机软起动和调速一体化系统研究。构建了高压绕线电机软起动和调速一体化系统。分析了高压绕线电机软起动和调速一体化系统的工作过程,即当软起动命令到来时,系统切换到软起动状态,构成软起动系统；当调速命令到来时,系统切换到调速状态,构成调速系统,此时电力电子变流器复用作变频器,可变电抗变换器复用作变压器,可变电抗变换器通过切换系统与电机定子相连,电机转子通过切换系统与变频器相连。进行了电力电子变流器设计和可变电抗变换器设计,且进行了切换系统的硬件设计和软件设计,最后进行了一体化主程序设计。　　 第五,设计了绕线电机软起动和调速一体化低压试验平台。对软起动和调速一体化低压试验平台进行硬件电路设计和软件设计,包括主电路设计、控制电路设计、软起动子程序设计、分级变频子软起动程序设计、调速子程序设计和人机界面设计。　　 第六,在绕线电机软起动和调速一体化低压试验平台上进行软起动和调速一体化系统试验研究。对型号是YZR180L-8,额定功率为11KW的4极绕线电机分别进行了软起动试验、调速试验和一体化试验。试验结果表明系统不仅很好地实现了电机的软起动,而且实现了同步转速上10％下16％可调,并且可以进行无功功率补偿,定子侧功率因数可达到1,甚至可以向电网发送滞后无功功率。同时对一台YS6324型额定功率为240W的三相绕线电机进行了分级变频重载(采用1／10f→1／7f→1／4f→1／2f→f五级起动方式)提升试验,试验结果表明分级变频软起动系统比降压软起动系统起动电流小,起动转矩大,带负载能力强。　　 最后,分析了绕线电机软起动和调速一体化系统在风机、水泵、窑、磨及抽水蓄能电站中的应用前景。