目前，工矿电机车是实现矿山铁道运输机械化的牵引电气设备之一。早期的电机车大多数还是用直流电动机作动力源，采用串电阻调速。其调速器结构复杂；在触头开关状态下频繁动作、噪声大、寿命短、维修量大；且效率低，会造成电能的极大浪费。国内已有多家煤业集团公司禁止使用电阻调速直流电机车，明确必须采购变频调速电机车。

　　 　　考虑煤矿生产工矿特殊条件，提出以数字信号处理器为控制核心，采用矢量控制技术和空间矢量脉宽调制技术对原有电机车电机的降压调速进行技术改造，研制了一种煤矿直流架线电机车变频驱动装置。该装置大大减小了控制系统的体积，并除去了串接电阻，因而实现了整机调速一体化，解决了降压调速电阻耗能高、故障率高、调速过程中对电动机冲击大等问题。理论分析和试验结果充分验证了该方法的可靠性和有效性。 　　 　　1、硬件系统设计 　　 　　主回路中电抗器L和电容器C组成的￡c滤波器对直流电压进行滤波，以抑制从电源到变频器或变频器内部产生的对电源侧的高频扰动，它同时也可以改善变频器的输入电流波形。当司控器发出减速或制动指令时，电动机工作频率下降或为零，电机处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，此时使直流电压不断上升，制动模块IGBT导通，制动电阻将这部分能量迅速消耗为热能。制动电阻阻值一般为3．5～4．5 Q，电阻越小制动效果越好。制动电阻可用原调速电阻器电阻。 　　 　　控制部分采用TMS320LF2407A DSP，完成位置估算及矢量控制；功率驱动部分采用2MBl600U2E一060模块，能较好地满足电机控制的要求；硬件保护部分用来保障系统安全、可靠地运行，包括母线电压保护、母线电流保护及功率模块保护等功能。 　　 　　为了减小电磁干扰，将硬件平台模块化，分为以下五个部分：DSP控制电路、主功率电路、调理电路、键盘显示电路和辅助电源电路。 　　 　　各组成部分功能介绍如下。 　　 　　DSP控制电路主要由DSP及外围电路(时钟电路、外部存储电路、仿真接口电路、电源管理电路及I／0电路等)组成。其中，TMS320LF2407A是专为电机控制而设计的一款高性能DSP，具有运算能力强、处理速度快、资源丰富等优点日引。 　　 　　主功率电路采用DC—AC的结构，主要由输入滤波电路、逆变电路及母线电压、电流检测电路等组成。其中，逆变电路将直流电变换成频率可调的交流电，用于电机的控制；逆变电路主要由3个2MBl600U2E一060模块组成的三相桥式及其外围电路、IGBT保护信号隔离电路、IGBT驱动信号隔离电路构成。 　　 　　调理电路主要包括相电流检测与调理电路、光电码盘信号隔离电路、硬件保护电路及D／A输出电路等。键盘显示电路主要实现系统给定参数的设定和相关参数的显示。 　　 　　系统需要多路辅助电源，分别为4路+15 V、1路+5 V为主功率电路供电；1路±15 V、1路+5 V为调理电路供电(+5 V电源同时为DSP控制电路供电)；1路+5 V为光电码盘供电。辅助电源采用多绕组变压器输出整流后，再经滤波和78／79系列3端稳压输出来提供。 　　 　　2、软件系统设计 　　 　　DSP控制软件由主程序和中断程序组成，其中中断程序包括捕获中断程序和A／D中断程序。系统设置时，捕获中断的优先级高于A／D中断。 　　 　　主程序其作用是对系统及变量进行初始化，并开起中断，循环等待中断的发生。系统初始化主要对系统时钟、看门狗、事件管理器、I／O口、A／D及中断等进行相应的设置；变量光码盘初始化主要对控制算法中各个变量进行初值设置。 　　 　　捕获中断程序的作用是对计数器T2CNT清零，防止误差累积及计数器溢出。 　　 　　A／D中断程序流程其作用是完成所有的控制算法。控制系统需在不同的时间段实现不同的功能，对此本文在A／D中断程序中设置了功能选择模块。 　　 　　3、系统仿真与试验 　　 　　为验证所设计系统的正确性，通过矢量控制策略和SVPWM技术在MATLAB／Simulink中搭建了电流内环与速度外环的双闭环系统仿真模型，永磁同步电机用其数学模型来搭建。这里仅给出了电机带载从起动、稳定至负载突降过程中的仿真结果。