随着环境日益恶化和化石能源的不断枯竭,节能减排工作进一步加强,变频器驱动系统由于节能效率高得到广泛应用。不过对变频器的要求也不断提高,一方面是由于用电设备的增多带来的谐波问题愈发受到各国的重视,相关法律法规对耗能设备提出越来越多的规范,尤其是高功率因数逐渐成为变频器的重要指标。另一方面是在变频器的广泛应用中,用户对变频器性能要求越来越高。此外,由于长线驱动电机的场合不断增多,给变频器的设计带来更大的难度,因此本文不仅对一般变频器系统进行研究,还对应用在长线驱动场合的变频器进行优化。本文首先介绍了高功率因数变频器长线驱动系统的结构,三相功率因数校正电路(PFC)和电机驱动电路是高功率因数变频器的主要组成部分,并且都属于电压型变流器,因此从原理上分析变频器的同时建立起两者的联系,包括控制目标和数学模型两个方面。基于两者相似的原理,可以得到许多统一的控制策略来简化变频器的设计。然后通过小信号模型以三相PFC为例分析了传统固定参数的PI控制的缺陷,以及基于内模原理分析了PI控制在谐波抑制上的局限性,因此为了实现变频器的高性能运行,需要对其控制策略进行优化,进而提出分段并联型重复控制,它兼具分段PI控制和重复控制的优势,从而实现全负载范围内的高功率因数等优势。但分段并联型重复控制包含较多控制参数,因此提出了基于遗传算法的控制参数求解和优化,加快控制系统的设计过程。另外,变频器的启动有别于正常工作状态,需要设计合适的启动策略以及匹配的硬件,本文优化了三步式启动法和预充电策略分别保证电机和三相PFC的快速平稳启动。在分析变频器的控制策略后,相应地简要介绍了高功率因数变频器长线驱动系统硬件系统的设计。最后着重对长线驱动系统进行了分析,针对长线电缆驱动电机的差模过压和共模电流的问题等引起的负面效应,改进了传统的长线驱动滤波器,在逆变器侧设计了作为差模滤波器的弱阻尼RLC滤波器和作为共模滤波器的共模变压器。本文所提出设计方案的有效性和可行性通过仿真和实验进行了充分验证,并与其它变频器设计方案相比较,分析了该设计方案的优势。