至改革开放以来,我国每年的工业生产总值逐步增高,但能耗比每年却没有下降的趋势,高能耗比已成为限制约束我国工业经济发展的阻碍部分,因此我国投入大量物资和精力,从而支撑节能减排项目,在众多节能减排设备中,变频调速装置技术已经在各行各业中方面广、范围大的应用了。当下国内普遍运行6kV、10kV两种等级的电动机开展工作,国际上将和它匹配的变频设备命名成中压变流器。因国内将以上类型的电动机命名成高压电动机,故而我国把它命名成高压变频器,本文中将根据我国的习惯进行称呼。我国有关此类设备的制造商往往以级联式拓扑架构进行处理,把大量同功率的部件结合相应的规律搭配在一起。本文研究对象即为级联式高压变频器相关功率组件。本论文立足于变频器客户对高压电动机(6kV和10kV电压等级)节能减排的实际需求和客户的高压电动机实际功率,根据高压大容量变频器及电力电子器件发展的形式分析,研究容量为13MVA/10kV的大容量高压变频器整体方案,并完成整机变频器中的核心部件——功率组件的设计和测试工作,其中功率组件额定输出电流达750A,容量等级在我国属于领跑地位。具体研究内容如下:1.功率组件需要实现的功能以及故障保护策略:研究高压级联式变频器功率组件相关功能和性能,同时制定功率组件需要完成的相关故障保护和报警功能。2.功率组件的主回路拓扑结构研究:主要针对高压级联式变频器中的功率组件拓扑结构的研究,包括功率器件的选型计算、提供器件功耗仿真、各个环节的载流量计算。3.功率组件的电路板及控制程序设计:主要针对功率组件中的控制板的硬件和软件进行相关的研究和设计,完成功率组件制定的相关功能和性能,并实现故障保护和报警的功能。4.功率组件中大功率IPM深入研究及结构辅助设计:深入研究大功率IPM相关技术及应用。同时根据电气设计的输出文件,提供功率器件的热仿真数据,辅助设计功率组件三维图纸,并生成二维图纸用于样机制造和加工。5.功率组件的测试和验证:针对设计的样机,完成相关的测试和验证工作以确定是否满足设计指标,成功完成了本次研究和设计的内容。