如今随着电力机车的发展,内燃机车已经濒临淘汰的边缘,但是由于自备能源的特点,使其在铁路运输中存在一定价值,目前,运行的内燃机车数量为六千余量。电传动系统性能优劣直接影响内燃机车安全平稳的运行,内燃机车电传动系统包括主发励磁控制和辅发励磁控制两部分。本课题所研究的DF4和DF7型内燃机车生产于上世纪六十年代,现在主要用于调车机车和小运转机车,受限于当时电力电子技术水平,导致机车故障率高,不能满足人们要求,而如今电力电子技术发展迅速,因此采用先进电力电子技术对内燃机车励磁控制系统进行改进很有必要,使机车运行更加平稳和安全。本课题主要对内燃机车柴油发电机组和辅发励磁蓄电池充电电路进行研究。论文主要研究内容如下:（1）内燃机车作为铁路运输牵引动力来源,因此需要对内燃机车牵引特性进行分析,同时分析内燃机车能量流动和采用柴油机直驱的内燃机车牵引特性,引出直驱内燃机车牵引特性不满足内燃机车牵引特性,因此内燃机车必须采用传动装置。本课题研究对象是DF4和DF7系列内燃机车所采用的电力传动装置为交-直流传动,然后对电力传动结构采用的型号和参数进行介绍。最后建立内燃机车电机的数学模型,为后面励磁控制系统的研究提供基础。（2）针对电传动内燃机车在负载发生扰动下,转速会发生波动,致使柴油机功率与牵引发电机功率不匹配,导致机车运行不平稳。本文提出BP神经网络预测进行内燃机车转速控制,并对内燃机车调速系统进行数学建模,以及对目前内燃机车调速系统所采用的控制算法进行分析。最后对BP神经网络预测的内燃机车转速控制系统搭建仿真模型并进行仿真实验,同时对目前所采用的经典算法进行实验对比,结果证明,基于BP神经网络预测控制的内燃机机车调速系统控制性能好,同时针对负载突变时响应快、超调量小和调整时间短。（3）完成内燃机车调速系统设计和改进后,需要对内燃机车励磁调节器进行设计。首先对恒功率励磁原理进行分析,然后根据其工作原理提出恒功率励磁控制策略,并对励磁调节系统进行数学建模。针对内燃机车是一个复杂的、非线性系统,设计出基于模糊自适应PID的励磁调节器,同时搭建内燃机车恒功率励磁控制系统仿真模型进行仿真实验,实验结果表明,本课题提出的模糊自适应PID励磁调节器对内燃机车恒功率励磁系统有较好的控制性能,同时使主发电机的输出端电压更加稳定。（4）针对内燃机车在辅发蓄电池充电中,蓄电池电量耗尽时进行充电导致充电电流过大现象,对内燃机车辅发励磁充电电路原理进行分析。结合Buck电路的特点设计出带Buck缓冲的辅助发电机励磁充电电路,并对控制算法改进为电压电流双环PI控制。通过对带Buck缓冲的辅助发电机励磁充电电路模型进行理论分析以及仿真实验,结果证明,带Buck缓冲的辅助发电机励磁充电电路可以将蓄电池充电电流控制在安全范围内。