矿用电机车作为煤矿资源开发的主要运输设备。目前，我国矿用电机车普遍采用直流传动，直流电动机可靠性低、维护工作量大、造价高，采用串电阻调速浪费大量能源。我国煤炭行业正处于高速发展阶段，直流传动已经无法满足生产需要。因此，矿用电机车采用交流调速系统取代直流调速系统势在必行。本文分析了常用的交流调速方法如VVVF、矢量控制和直接转矩控制的优缺点，设计了一种基于直接转矩控制的矿用电机车变频调速系统。论文详细介绍了直接转矩控制的基本原理，分析了六边形和圆形定子磁链轨迹控制方法，以及无速度传感器技术的算法。传统的直接转矩控制输出转矩脉动大，在低速时更为明显。本文结合滑模变结构理论，利用滑模变结构控制器代替传统滞环比较控制器，提出了矿用电机车滑模变结构直接转矩控制系统。利用Matlab/simiulink搭建模型进行仿真研究，结果表明：改进的直接转矩控制系统具有良好的动静态性能，减小了转矩脉动，并且维持开关器件频率恒定。最后进行系统硬件电路设计和软件编程，通过搭建矿用电机车变频调速系统实验平台，进行散热性能试验和牵引特性试验。实验结果表明：系统具有散热性能好、启动转矩大、转矩响应迅速、调速平滑等优点，满足实际生产需要。