矿用电机车是煤矿开采工作中主要的运输工具,它的运行性能关系到煤矿生产的效率和经济效益。传统的矿用电机车多采用直流电机作为驱动电机,但其有耗能严重、串电阻启动、体积大、维护成本高等缺点,为了调高电机车的起动速度慢和速度调节不平稳的性能以及改善其耗能严重的问题,本文以矿用蓄电池电机车电机驱动异步电动机为对象,运用成熟的直接转矩控制技术和电动汽车能量回馈技术对矿用电机车电机驱动的交流调速技术和制动能量回馈系统进行相应地分析与研究。本文在分析电机车的运行特性后,系统地分析了三相交流异步电动机的数学模型,同时对定子磁链影响因素以及电磁转矩的运行特性做出了简单地分析,以此作为直接转矩控制(DTC)策略选择的理论依据,在DTC控制策略中,相比六扇区矢量空间表的控制,采用十二扇区细分的DTC交流调速控制方式性能更优化。本论文还详细介绍了电机车电机驱动的四象限的运动特性,分析了电机车电动状态和发电状态的运行特性,同时还分析了电机车电机驱动的能量再生原理以及再生条件。在能量回馈制动电路中同时还应用到了超级电容来储存能量,采用恒流闭环控制,通过双向DC/DC变换器实现能量的回馈与再利用,使得矿用蓄电池电机车的交流调速性能更优越,电机车的续航里程得到较大提升。论文对改进的DTC控制策略和电机车的制动能量回馈控制进行了Matlab仿真模型的搭建,验证了十二扇区细分的直接转矩控制策略的优越性,及电机车超级电容能量回馈控制系统可行性,同时验证了双向DC/DC变换器对超级电容工作时的恒流控制策略。本文以TMS320F2812 DSP数字信号控制芯片作为控制系统的核心处理器,设计了系统的硬件和软件,主电路采用了 IPM智能功率模块,系统的对电机车电机驱动DTC控制策略和能量回馈系统进行实验验证。