我国的经济水平不断高速发展,经济结构不断升级,越来越多的重要企业被重新组成新的企业,一些落后的产能逐渐退出历史舞台,工业生产的领域也逐年扩大,因此在这些行业中使用的高压异步电动机的容量也越来越大。电压等级在6k V以上,功率在10MW以上的高压超特大容量电动机在冶金、钢铁、煤炭、石油、化工、水利等工业领域得到了十分广泛的应用。其直接起动时,电流将达到额定值的4-7倍。如此大的起动电流会使得供电系统产生电压暂降,严重影响邻近电气设备的正常运行,同时大电流会对电机本身造成巨大冲击,降低电机的使用寿命。本文在分析比较了现有高压超特大容量异步电动机软起动方法的基础上,提出了新型高压超特大容量异步电动机自耦磁控软起动的方法。本文的研究工作主要有以下几个方面的内容:首先,研究分析了自耦降压软起动器的拓扑结构,结合串联磁阀式可控电抗器软起动器的拓扑结构,确定了自耦磁控软起动器的电路拓扑结构,并研究了其限流机理。推算出了串磁控电抗器起动和自耦磁控软起动成本计算公式,并代入具体算例分析比较,得出了选择具有合适抽头比的自耦变压器,在满足相同起动要求下,可以使得自耦磁控起动的成本比串磁控电抗器起动的成本大大降低的结论。采用自耦磁控软起动的方式起动高压超特大容量异步电动机,在满足电机对起动电流和起动转矩的要求、以及电网对电压暂降标准的要求下,确定了在自耦降压阶段自耦变压器抽头比的选择范围。同时确定了在磁控软起动阶段,磁控电抗器容量调节范围。其次,利用电路仿真软件,分别搭建了直接起动、自耦降压起动以及自耦磁控软起动三种起动方式的电路仿真模型。通过仿真结果的对比,得出自耦磁控软起动的方法起动性能最优,能够有效消除电流、转矩以及PCC母线电压的二次冲击,起动电流可限制在2.5倍额定电流以下,使得电压暂降满足国家标准,减小了对电网的影响,起动平滑,性能稳定,响应速度快。最后,设计了紧凑型自耦磁控软起动器的磁路拓扑结构,运用磁阻分析法推导分析了软起动器的等效磁路模型。介绍了抗饱和积分PID算法的基本原理,并对该控制策略进行改进,提出了变结构的PID算法,使之更能满足实际的工程应用。计算出了自耦磁控软起动器的有限元仿真参数,最后通过在有限元仿真软件中搭建自耦磁控软起动器的电磁仿真模型,验证了软起动器的限流效果。