目前煤矿使用的蓄电池电机车大部分都是以铅酸蓄电池为储能装置,直流电机或三相异步电机为动力的驱动控制系统,这种电机车有着蓄电池充放电次数少,充电时间长,维护成本高,电池寿命短和电动机的起动耗能大等缺点。然而,超级电容器可以减少充电时间,增加放电功率的密度;而永磁同步电机可以提高起动转矩和电机车低速时的性能,降低起动时的能量损耗。因此,本文提出了用超级电容器代替铅酸蓄电池作为储能装置,用永磁同步电动机替换直流电机(或异步电动机),构建了一种新型的电机车驱动控制系统。本文主要研究储能变换双向DC/DC变换器升降压控制,以及三相逆变器驱动永磁同步电机的起动调速控制等展开研究。首先,对新构成的矿用电机车超级电容器组的储能装置进行了分析和设计,分析了超级电容器的电压等级和计算确定了单体超级电容的串并联数;选择改进型双向并联交错DC/DC变换器来实现直流侧升降压和能量回馈充电,提出对该DC/DC变换器采用电压/电流双闭环PI控制策略,实现了高升压比,高效率的能量变换,降低输出电流的纹波和输出直流电压的稳定。其次,对矿用电机车的电动机驱动控制系统进行了研究,电机驱动系统主要由三相逆变器和永磁同步电动机组成。通过对矿用电机车起动调速工作特性的分析,对永磁同步电机采用矢量控制策略,确定了在起动和调速时用最大转矩电流比控制,建立了定子电流最佳运行控制的系统仿真模型,仿真结果显示了矢量控制策略的正确性。对矿用电机车驱动控制系统进行了硬件设计,驱动系统主电路包括双向DC/DC变换器和逆变器两部分,设计了主电路、辅助电源、驱动隔离、电压/电流检测、AU6802外接电路等,并给出了这两部分硬件电路设计的详细介绍,介绍了驱动系统软件设计思路及部分软件流程图。最后,利用MATLAB/Simulink软件对提出的矿用电机车驱动控制系统进行了仿真建模;搭建了试验平台,进行了超级电容器、永磁同步电机、双向DC/DC变换器和三相逆变器组成的驱动控制系统整体性能试验,验证了电机车驱动控制系统对电机车的启动和调速性能有较大提升,保证矿用电机车的安全、高效运行。图[50]表[5]参[81]