对于超大型同步电机的传动系统而言,晶闸管负载换流变频(LCI)调速技术是目前的主流技术,它具有结构简单、容量大、可靠性高、成本低等优点,但一直以来被少数国外公司所垄断。另一方面,电压源变频调速装置控制灵活、响应速度快,近些年发展迅速,但输出的功率等级还小够高。本文分别针对这两种拓扑结构的超大型同步电机变频调速系统进行研究,所做的工作主要包括:　　 首先,采用恒定空载换流超前角γ0控制,搭建整个负载换流同步电机双闭环调速系统的仿真平台。转速外环采用变结构P-PI调节器,动态响应快,达到电机转速基本无超调。实现从电流断续换流到自然换流的顺利切换,分析了并联在半波电抗器上的晶闸管的作用。并根据最终仿真结果,研究了网侧电流的谐波分布以及逆变器输出电压的谐波分布情况。　　 其次,详细推导了负载换流同步电机换流过程的数学模型,分析了各换流角度与负载同步电机基本参量之间的关系,并通过仿真计算,研究了电机超瞬变电感对换流过程和电机性能的影响,对同步电机的选型有一定的指导意义。　　 再次,具体介绍了40MWLCI变频调速系统的设计过程,包括主回路拓扑结构的选择、系统基本参数的计算、晶闸管器件的选型和平波电抗器的选型等。　　 最后,本文着重研究了电压源变频调速系统——IGCT多电平变频装置。采用4500V/4000A的IGCT器件,根据五电平、九电平、十三电平变频装置的主电路拓扑结构,分别计算了它们各自的输出电压与功率等级。将载波层叠调制和载波移相思想结合起来可以得出多种调制方式,重点针对五电平和九电平逆变器,采用不同的调制方式进行仿真分析,比较了各种调制方式的优缺点,分析与总结了输出相电压、线电压波形以及它们的谐波分布情况。