矿用蓄电池机车是煤矿井下的重要运输设备,大量的工程技术人员和装备物资都需要通过它来调度,在煤矿的日常生产中起着重要的作用。目前大部分蓄电池电机车依然沿用传统的直流调速系统。由于直流电机存在机械换向结构,加上矿井下的恶劣环境,致使其故障率高,可靠性差。同时还需要定期对其进行维护,更换碳刷,这些问题严重影响了蓄电池机车的日常使用。永磁同步电机(PMSM)近年来发展迅速,新一代采用稀土材料制成的PMSM具有体积小、效率高、结构简单、几乎免维护的特点,特别适合在煤矿井下使用。本文针对现有蓄电池机车在使用过程中存在的问题,提出了一种基于永磁同步电机的蓄电池机车调速系统。将高性能的矢量控制算法应用其中,并引入了无速度传感器控制技术,还给出了该调速系统硬件和软件的设计。本文主要讨论了以下两个方面的问题：第一：针对直流调速系统存在的缺陷,设计出采用矢量控制算法的PMSM蓄电池机车调速系统。分析了PMSM的基本结构和数学模型,引入了坐标变换的概念,并结合原理框图解释了矢量控制算法技术如何在旋转坐标系下实现对PMSM转速和电流的双闭环控制；针对PMSM的矢量控制,重点分析了最大转矩电流比(MTPA)的电流控制策略和空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法；在MATLAB下对调速系统各项性能参数进行了仿真测试,并同传统的恒压频比(V/F)控制效果进行了对比。第二：针对机械式测速传感器可靠性差的问题,将无速度传感器控制技术引入到电机车调速系统中来,采用扩展卡尔曼滤波器(EKF)算法对电机的转速和转子位置角进行估算。通过对PMSM状态方程和测量方程进行线性化和离散化处理,推导出PMSM转速和位置角估算的递推流程和对应的计算公式。在MATLAB下对EKF估计算法的可行性和运行效果进行了仿真测试；完成了以STM32F407为控制核心的蓄电池机车调速系统的软硬件设计。实验的结果表明：采用无速度传感器矢量控制(SVC)的PMSM蓄电池机车调速系统,在降低调速系统复杂度的同时,依然可以获得优良的动态性能和稳速精度,可以很好的满足煤矿井下的实际使用要求。