近年来,我国的经济得到了持续飞速的发展,但是单位GDP能耗一直居高不下。我国的能源大多是以电能的方式消耗掉的,在我国总用电量中,有35%-40%是由高压电动机消耗掉的,所以对大功率电机设备的节能工作进行研究有重要的现实意义。带有源前端(Active Front End缩写为AFE)的单元串联型高压变频器输出电压、电流谐波较小并且可以实现能量回馈,满足四象限运行的工艺要求,在矿井提升机等频繁正、反转的场合有着广阔的应用前景。论文分析了高压变频器的发展状况,对三种常用的高压变频器的结构进行了分析,重点介绍了单元串联型高压变频器的拓扑结构和工作原理,给出了36脉波移相变压器的设计方法。分析了AFE功率单元的拓扑结构和工作原理并给出了AFE的数学模型,采用了基于固定开关频率的双闭环控制方法对系统进行了设计,给出了AFE电路主要参数的设计方法及AFE闭环控制系统的仿真结果。对选取不同交流侧电感值时对系统的影响进行了仿真分析,得出了优化参数的取值范围,对工程设计有一定的指导意义。对IGBT的缓冲电路进了选择,对选取的RCD参数进行了仿真分析并进行了实验。对带AFE的单元串联型高压变频器进行了仿真分析,给出了输出电压、电流波形和谐波分析图。通过对单元串联型高压变频器的共模电压分析,实现了基于载波移相PWM的异相调制和注入三次谐波的调制方法来达到抑制共模电压的目的。在低压环境下搭建了基于DSP的AFE功率单元实验平台,给出了主电路、控制电路、驱动电路设计方案,并进行了部分实验。