以电气传动驱动的矿山牵引电机车作为矿山广泛使用的一种重要运载工具，其工作环境复杂，供电可靠性低，运行轨道条件差，超载现象突出。因此，矿山牵引电机车需具有大力矩起动、调速平稳、运行可靠、过载能力突出和抗干扰能力强等优越性以满足矿山牵引的要求。我国矿山牵引电机车大多采用直流串励电动机作为牵引电动机。伴随着电力电子技术、微电子技术、控制理论和信息技术的不断发展，各类电气传动系统正在越来越多的被国内外学者和工程技术人员开发与研究，交流异步电动机调速技术日趋成熟，交流异步电机在矿山牵引领域正逐步取代直流电机。异步电动机的控制方法可分为基于稳态模型和基于动态模型两种。基于稳态模型的控制方法主要采用转速开环变压变频控制，系统结构简单，成本较低，但调速性能较差；基于动态模型的控制方法主要是矢量控制和直接转矩控制，系统结构复杂，调速性能优越，能够满足高性能控制要求。论文以矿山牵引电机车为研究对象展开研究，主要的研究工作如下：1.分析研究异步电动机的动态数学模型，在旋转坐标系下根据电动机在不同频率下获取最大输出转矩时的电压电流约束条件进行了弱磁控制分析。研究异步电机的机械特性和牵引电机车的牵引特性，得出异步电机作为牵引电机车的牵引电机，其特性与牵引电机车的牵引特性相吻合。2.从矿山牵引电机车牵引力出发，把牵引电机车和装载车的各种负载归结为综合负载，以电机车的力矩传递为主线把牵引电机、齿轮箱、轮对和轨道面等各种因素折算到电机侧，建立了矿山牵引电机车双电机拖动一体化模型。3.针对矿山牵引电机车的实际工况，比较直接转矩控制和矢量控制两种控制方案，在选用矢量控制策略作为电机车控制方案的基础上，提出矿山牵引力矩模式控制方法，结合速度闭环控制，提出了适合于矿山牵引的速度模式和力矩模式混合控制方法。4.分析直流母线电压波动对矿山牵引控制系统的不利因素，提出了抑制母线电压波动的前馈补偿控制方法，并对控制方法进行了验证。5.分析研究无速度传感器控制方案，提出了利用转矩电流微分进行同步转速估算的方法，并给出了转速估算环节的核心算法。通过仿真验证表明该方法估算转速算法正确，采用该方法的调速系统具有良好的动、静态性能。能够满足矿山牵引电机车应用的要求。6.设计了矿山牵引电机车驱动部分的软、硬件系统。通过有速度和无速度传感器矢量控制大、小功率实验平台和牵引电机车产品样机的实际测试，验证控制系统的相关性能指标。给出了在不同实验平台上的实验结果，包括电机特性的相关测试结果，产品样机在牵引电机车测试平台和矿山现场的实验测试结果。实验和运行结果表明系统起动力矩大，过载能力强；稳速性能好，动态响应快；调速范围宽，能在低速和弱磁恒功率区域平稳运行；速度和力矩模式灵活切换，满足矿山牵引电机车的要求。