我国的煤炭远景储量达5.5万亿吨,已探明的储量有1.2万亿吨,居世界第三位。在已探明的一次能源储量中煤炭占94%,这样的能源条件决定了我国以煤炭为主的能源结构难以改变。据有关机构预测,到2050年,煤炭在全国一次能源消费中仍将占到50%。众所周知,煤矿企业是耗电大户,同样电能的浪费也比较严重。随着煤炭资源整合与企业兼并重组,煤炭企业正在向大型化发展,矿用电气设备势必向着大容量、大功率化方向发展。如果没有有效地措施,煤矿的电能浪费将会更加的严重。皮带机运输系统是煤矿生产的主要环节,由于其运煤量不均匀,很容易出现故障。目前煤矿大多数依然采用液力耦合器来解决它的启动问题,由于井下的恶劣环境,液力耦合器仍然存在很多的问题。而利用变频调速技术对煤矿生产设备进行改造,不仅能减少故障率,提高生产效率还能实现节能的目的。但目前国内矿用中压大功率变频器尚不成熟,大部分依靠进口。因此,研究矿用中压大功率变频器刻不容缓。本文首先详细介绍了矿用变频器的发展现状,几种变频调速策略的发展及三电平变频器的发展现状,指出目前矿用皮带机存在的问题,将变频调速与液力耦合器进行比较。得出本课题的研究意义。随后本文从以下几个方面展开研究：1、介绍了直接转矩控制系统的基本内容：异步电动机的数学模型、逆变器及电压空间矢量。建立了两相静止坐标系下的电动机数学模型,分析了逆变器与电压空间矢量之间的关系及电压空间矢量对定子磁链和转矩的影响。为下一部分的三电平直接转矩控制系统的研究打下了基础。2、分析了三电平的工作原理,在此基础上建立了三电平逆变器的数学模型；详细地阐述了三电平直接转矩系统中存在的问题,重点分析了中点电位波动的原因,提出了固定合成矢量法来抑制中点电位波动；在Matlab中建立了基于多级滞环的三电平直接转矩控制系统,并进行仿真研究与分析。3、针对矿用中压变频器的应用研究——带式输送机。在分析了输送带的动力特性,确定了它的粘弹性模型的基础上建立了带式输送机离散模型的动力学方程；结合上章的三电平直接转矩控制系统,在Matlab中建立了变频驱动的矿用带式输送机的模型,并进行空载和满载的仿真研究与分析。仿真结果表明,输送带作为负载加到电机上该变频调速系统的调速效果仍然较好。最后,基于上述的分析与研究,结合工程实践进行工程测试,试验结果表明：该中压变频器的设计基本能满足矿用电机调速的基本要求。为矿用中压大功率的设计提供了一种理论依据。