主回路結構
ES9000系列高壓變頻節能寶采用多單元串聯結構，主回路主要由多繞組供電變壓器和數個逆變單元構成。多繞組供電變壓器為每個逆變單元單獨供電，并實現單元之間的供電電源隔離和與電網之間的隔離。逆變單元是核心功率部件，其開關器件為IGBT。通過功率單元串聯和疊波升壓等技術措施，將多個低壓變頻輸出的電壓源直接串聯，最終實現高壓變頻輸出。典型的主回路結構如下圖所示。
功率單元內部結構如圖所示，輸入電源端R、S、T接變壓器二次線圈的三相低壓輸出，三相二極管全波整流為直流環節電容充電，電容上的電壓提供給由IGBT組成的單相H形橋式逆變電路。
功率單元通過光纖接收信號，采用空間矢量正弦波脈寬調制(PWM)方式，控制Q1～Q4、4個IGBT的導通和關斷，輸出單相脈寬調制波形。每個單元僅有三種可能的輸出電壓狀態，當Q1和Q4導通時，U1和U2的輸出電壓狀態為1；當Q2和Q3導通時，U1和U2的輸出電壓狀態為-1；當Q1和Q2或者Q3和Q4導通時，U1和U2的輸出電壓狀態為零。
功率單元具有旁路功能。當某個單元發生熔斷器故障、過熱、過壓和IGBT故障而不能繼續工作時，該單元及其另外兩相對應位置上的單元將自動旁路，此時Q1～Q4封鎖輸出，可控硅K導通，以保證ES9000連續工作，并發出旁路告警。
小功率ES9000的單元旁路器件采用接觸器，大功率ES9000的單元旁路器件采用二極管、可控硅組件。
輸入側移相變壓器供電原理
ES9000高壓變頻節能寶的輸入側配置有多繞組隔離變壓器，變壓器的副邊有多個相互隔離的三相繞組，每三個三相繞組組成一個同相位組，向三個單元獨立供電，形成6脈沖整流輸入。6KV等級的ES9000有6個同相位組，6個同相位組構成36脈沖輸入；10KV等級的ES9000有9個同相位組， 9個同相位組構成54脈沖輸入；
ES9000的多脈沖輸入特性使其具有良好的電網側性能指標，其輸入波形接近完美正弦波，完全滿足IEEE519-1992和GB/T14549-2002標準的要求，并且能保證接近于1.0的輸入功率因數。
輸出側單元疊加逆變原理
ES9000高壓變頻節能寶的輸出電壓是由多個三相輸入、單相輸出的低壓功率單元逆變電壓串聯而成。如下圖所示，數個逆變單元分成三組，每組單元數相同，組之間的電壓相位差為120度，將三組單元的輸出 Y 接，即可得到驅動電機所需的可變壓變頻三相高壓電源。
每個逆變單元都標準配置有輸出旁路裝置，當某個單元出現故障時，可停止其工作并將其輸出旁路(即單元旁路)，同時主動停止另外二相上與之對應的單元的工作并將它們旁路，這樣，盡管三相輸出電壓有所下降，但可達到三相平衡，系統可以維持降額運行，不停機。
每相有一個單元旁路稱為1級旁路，每相有二個單元同時旁路稱為2級旁路。單元旁路后，允許的最高運行轉速與負載轉矩特性和實際轉矩大小有關。
每個逆變單元的輸出都是PWM調制正弦波，單元串聯采用了多重化技術，即每相上的n個單元輸出電壓幅值和頻率都是相同的，但其相位卻相差一定角度(時間上相差1/n個開關周期)。這樣，n個單元串聯形成的相電壓波形就具有(2n+1)個電平，使波形中的諧波含量大大降低，幾乎接近于完美的正弦波。下圖是3單元串聯時的相電壓疊加波形和實測的負載電壓、電流波形。
多重化正弦波PWM輸出。6kV裝置輸出相電壓13電平，輸出線電壓25電平；10kV裝置輸出相電壓19電平，輸出線電壓37電平；dv/dt小，輸出電壓、輸出電流波形接近完美正弦波，對所驅動的電機無特殊要求，可以驅動普通國產電動機。
輸入輸出電纜可采用普通電力電纜，輸出電纜長度可達1000米，如需更長的輸出電纜長度，在訂貨時需提出要求。
輸出電壓、電流諧波含量小，電機轉矩脈動小，系統運行平穩，運行噪聲低。
外部接口
ES9000高壓變頻節能寶控制系統由主控板、接口控制板、觸摸屏人機界面組成，各部分之間的接線示意如下圖所示。
現場的I/0信號可以通過內置的接口控制板進行邏輯和運算處理，增強現場應用的靈活性。接口控制板有14個DI輸入(干節點)、10個DO輸出(干節點，250VAC/1A)、4路AI輸入(2路0-5V，2路4-20mA)、3路AO輸出(每路可選0-10V或4-20mA輸出形式)，其中，14個DI輸入功能在具體的應用宏中定義，可根據用戶自己選定的應用宏來使用；10個DO輸出是可編程的，功能由用戶自己定義和修改；
接口控制板有處理 4 路模擬量輸入和 3 路模擬量輸出的能力，模擬量輸入用于處理來自現場的流量、壓力、溫度、液位等模擬信號或參數設定信號；模擬輸出量可以自由編程，可代表頻率、電流、電壓等電參數以及壓力、流量、溫度、閥門開度等工況參數。同時，接口控制板還可以完成 PID閉環控制功能和其它現場應用功能。
接口控制板還提供1路RS-485通訊接口，用于與上位機或外圍控制系統的通訊，遵循MODBUS通訊協議。另提供PROFIBUS-DP、以太網等通訊接口可選件，還可提供上位機監控軟件和基于互聯網的遠程監控軟件等可選客戶端軟件。
