矿井提升机作为矿山最复杂的电力传动装备之一,其工作可靠性、运行效率、调速性能是矿山高效生产的关键因素,是实现智能化矿山与无人化开采的基础。本文以羊场湾煤矿立井提升机调速系统为研究对象,以高效率、高可靠性、低电网污染为主要目标,对立井提升机调速原理与参数设计、三电平整流器的低开关频率预测控制、立井提升机的调速控制策略展开了深入研究,并给出了羊场湾煤矿立井提升机的设计方案。论文选取基于三电平变频器的低速直联电励磁同步电机驱动作为立井提升机的调速系统,分析了立井提升机的运行工况、研究了立井提升机的调速原理并结合羊场湾煤矿立井提升机的运行工况要求对三电平交-直-交变换器的主回路参数进行了设计。论文建立了三电平整流器的数学模型,针对基于赋权法的传统多目标预测控制中多个控制目标无法公度、权重系数调试复杂、无法兼顾多个控制目标的问题,研究了一种基于多目标分层优化的三电平整流器预测控制,将三电平整流器的多目标优化分为运行约束层、相容优化层与最优优化层,在相容优化层中引入优化界限区间以实现多目标的相容控制。并研究了一种基于多步外拓法的三电平整流器开关频率度量方法,有效实现了低开关频率下的多个目标满意控制。论文研究了双绕组电励磁同步电机的气隙磁链定向控制策略,通过设计绕组切换装置与容错控制方案,在单个变频器故障可实现立井提升机的半速全载运行,有效增加了系统可靠性。针对基于PI控制器的转速调节器超调大、抗外部扰动能力较差而引起的提升机悬停时震动较大的问题,提出了一种基于自抗扰控制的新型零速悬停控制器,采用的非线性控制律有效抑制了因转速超调引起的罐笼位置抖动问题,并通过扩展状态观测器观测电机负载转矩扰动,能够有效克服钢丝绳弹性形变引起的外部干扰。结合羊场湾煤矿立井提升机的实际情况,给出了三电平变频器的硬件设计方案,重点研究了三电平变频器层叠母线的设计方法与主控制电路的设计。仿真结果现场运行情况证明了本文所研究的控制策略的正确性与有效性。该论文有图58幅,表11个,参考文献113篇。