开关磁阻电机是一种极具竞争力的电机,具备一系列优点:高启动转矩、不对称半桥功率变换器结构可靠性很高、具备频繁重载启动的牵引特性,因此能满足电动轮矿用自卸车多种行驶工况需求。针对开关磁阻电机未在自卸车上未被大量应用的事实,本文对开关磁阻电机驱动系统在电动轮矿用自卸车中的应用进行了研究,对其功率变换器结构、智能优化控制等技术问题进行了深入分析和系统研究。(1)阐述了矿用自卸车用开关磁阻电机系统的结构构成以及相关控制策略首先分析开关磁阻电机的运行原理,分析推导得到其电压方程、机械运动方程、电磁转矩方程、机电转换(磁共能)方程,建立开关磁阻电机的准线性数学模型,基于其运行特性,对比电流斩波控制、电压PWM控制、角度位置控制等基本控制策略的特点应用场合,确定本文研究的侧重点。(2)提出了一种模块化、简洁的三端口新型功率变换器根据开关磁阻电机功率变换器原理,提出一种新型功率变换器,并分析了功率变换器和开关磁阻电机、储能系统、发电机之间的能量流动,然后基于MATLAB/Simulink仿真平台,搭建矿用自卸车开关磁阻电机驱动系统模型,分析对比新型功率变换器和传统半桥功率变换器的区别,并重点对换向区电流电压进行了相关分析。最后使用ADVISOR软件平台搭建矿用自卸车开关磁阻电机驱动控制系统整车模型,并分别设置了UDDS、NEDC、1015三种工况环境,对比分析了传统矿用自卸车和具备新型开关磁阻电机功率变换器的新型矿用自卸车的燃料消耗和储能系统SOC(State of Charge)变化值。从仿真对比实验中可以看出本文提出的新型功率变换器可以实现灵活的能量流控制,缩短电机换向区的系统响应时间,提高制动能量回收利用率,并且有效降低燃料消耗。(3)提出一种基于FA-PID(Firefly Algorithm-PID)控制参数自整定的开关磁阻电机DITC控制策略。由于矿山自卸车实际运载路况复杂多样,因此要求驱动电机具备较好的抗干扰和防抖动能力,本文在直接瞬时转矩控制的基础上加入萤火虫算法PID控制器,针对开关磁阻电机速度外环PID系数难以整定的问题,将FA-PID控制器和开关磁阻DITC系统相结合,基于MATLAB/Simulink平台搭建其仿真模型,进行相关200rpm以及1500rpm速度响应实验以及转矩脉动测试实验。与传统方法比较,仿真实验证明:基于FA-PID控制器参数自整定算法和传统方法相比可以在外界扰动和负载突变工况下快速得到动态自适应的PID系数,加快响应速度,缩短反应时间,降低抖动。(4)设计了矿用自卸车用开关磁阻电机实验平台。理论与实际相结合,根据实验室现有资源,设计软件模块与硬件模块电路,并搭建3k W开关磁阻电机实物仿真台架,设计了DSP电源电路,功率变换器主电路,电压、电流和位置等信号采样电路,通讯电路等,搭建以TMS320F28335DSP芯片为核心主控制器的矿用自卸车用开关磁阻电机驱动系统样机实验平台,台架试验结果验证本文所设计三端口功率变换器的可行性和DITC控制策略的有效性。