带式输送机是当今世界单位运费最低廉的散状物料运输设备,在采矿、冶金、物流输送等行业中应用广泛。本文对矿用带式输送系统用电机驱动系统为研究对象,采用基于三电平大功率防爆变频器驱动的永磁同步电机无位置传感器矢量控制方法,以高效率、高可靠性、低开关损耗为主要设计目标。本文对矿用带式输送机调速系统的数学模型、大功率三电平防爆变频器热分析、热损耗优化脉冲宽度调制(Pulse-Width Modulation,PWM)与大功率永磁同步电机的全速域无位置传感器控制进行了深入研究,最后给出了矿用带式输送机电机驱动系统的设计方案并进行了实验验证。论文首先建立了矿用带式输送机调速系统的数学模型,分析了矿用带式输送机的运行特性与S形曲线起动的方式,研究了三电平防爆变频器的拓扑结构与工作原理。论文建立了永磁同步电机的数学模型,并在此基础上分析了永磁同步电机运行中满足的约束以及运行曲线。大功率三电平防爆变频器的主电路处于封闭的环境,功率开关器件的热损耗优化问题成为系统可靠运行的关键。根据变换器的换流回路,本文详细分析了大功率三电平防爆变频器功率开关器件的损耗模型,并研究了大功率三电平防爆变频器的热损耗优化PWM(Heat Losses Optimized PWM,HLO-PWM)方法。针对传统不连续PWM(Discontinuous PWM,DPWM)方法计算复杂与无法实现开关损耗的全局优化问题,所研究的HLO-PWM通过向三相正弦调制波中注入零序分量,并根据负载功率因数定位参考信号的非开关钳位区域,可在任意功率因数与调制系数的情况下实现开关损耗的最小化。结合矿用带式输送机的运行工况,研究了一种基于脉冲电压注入法的初始位置检测方法,利用内埋式永磁同步电机的凸极与饱和效应,可实现精确的转子初始位置估算。针对采用传统恒流源起动(Constant current with variable frequency startup,I/F)控制中存在的起动转矩控制不精确、起动速度慢与起动耗能大等问题,研究了一种基于高频脉振电压注入方法的矿用带式输送机的起动控制方法,通过充分利用电机转子的位置信息可实现了矿用带式输送机的高性能起动控制。针对传统滑模观测器的永磁同步电机无位置控制系统采用的低通滤波器引起转子位置估算相位延时以及固有的抖振问题,研究了基于二阶滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法,能够有效减小系统抖振并消除滤波器相位延时。针对二阶滑模观测器的稳定条件随着电机运行工况发生改变的问题,设计了一种参数自适应率,以实现滑模增益的在线自调节。论文最后结合矿用隔爆皮带机应用场合,依据相关国家标准要求,基于热损耗优化PWM调制策略以及永磁同步电机全速域无传感器控制策略,完成样机试制以及相关性能实验。该论文有图76幅,表8个,参考文献107篇。