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轧钢主传动变频系统存在的一些控制故障长时间影响生产运行与设备安全，为分析、解决这些问题，自主建立了一套半实物实时仿真系统与变频传动试验设备用于研究。首先基于RT-LAB实时仿真系统设计出同步电动机气隙磁链定向矢量控制系统，然后构建交-直-交三电平变频主回路，并采用电励磁凸极同步电动机与异步电动机联轴对拖方式，实现额定转速空载及带负载运行试验，结果验证了系统具有良好的动态与静态特性。研究成果有助于解决现场变频系统的运行故障，并为变频装置产品开发打下坚实基础。