海洋中蕴藏着丰富的资源,海洋战略在国际竞争中的地位日益突出,水下机器人技术的发展使人类对深海的探索成为可能。勘查取样ROV(Remotely Operated Vehicle)作为一种能够收集深海影像、获取海底样品的水下机器人,在海洋研究中发挥着重要作用。勘查取样ROV动力系统的可靠性是ROV能在水下正常工作的关键。水下电机的电压等级为3000V,考虑到电机起动和调速的要求,本文采用恒压频比的控制策略,提出了两种勘查取样ROV动力系统方案。一种是采用低压两电平变频器,经过滤波升压后通过电缆向水下电机供电;另一种是采用多电平变频器直接输出3000V级电压经过电缆向水下电机供电。基于两种动力系统方案的数学模型和控制策略,在Simulink平台上分别搭建了仿真模型,对电机的起动和调速性能、线路压降以及两种方案各自特点进行深入的研究和比较。仿真和分析结果表明两种方案有各自的优缺点,电机都能实现很好的起动和调速,验证了两种方案的可行性和可靠性。最后,设计了一台3000V/127.5kW的水下异步电机,利用有限元方法分析了电机运行时的磁场分布和反电势,计算电机的各项性能指标。分析结果表明所设计的电机各处磁场密度合理,反电势为正弦波,各项指标均符合要求,验证了设计方案的合理性。