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永磁同步电机具有体积小、效率高和功率密度大等优点,广泛应用于电力传动领域。直接转矩控制系统结构简单、转矩响应快、动态性能好等特点,成为继矢量控制之后又一高性能控制技术,其中转矩环控制器、磁链环控制器以及位置传感器在直接转矩控制系统中起着至关重要的作用,但要实现高性能、低成本的控制系统,还需在传统直接转矩控制技术上进一步改进。本文围绕永磁同步电机DTC中转矩、磁链控制器和无传感器控制技术进行了深入的研究。主要研究内容如下:(1)研究基于Super-twisting的高阶滑模控制器来替代基于SVMDTC中的2个PI控制器和参考电压矢量估算模块,将准滑动模态中的sigmoid()函数代替sign(),增加了Super-twisting高阶滑模控制的平滑性。仿真结果表明基于Super-twisting高阶滑模控制的DTC能够有效降低DTC的转速波动和转矩脉动,增加系统的鲁棒性。(2)将多新息辨识理论与EKF算法相结合,推导出多新息扩展卡尔曼滤波(MI-EKF)算法,对MI-EKF算法的收敛性进行证明,研究了基于MI-EKF观测器的无传感器DTC。在变转速和变负载条件下对MI-EKF观测器性能进行了仿真分析,结果表明该系统对转速、转子位置、磁链和转矩有较好的观测精度,并对比不同转速下基于MIEKF和传统EKF的观测器性能,证明了MI-EKF观测器可以有效降低转速波动和转矩脉动。(3)将高阶滑模控制器引入到MI-EKF的无传感器DTC,搭建了该系统的仿真模型。首先分析了该系统观测器性能,其次分别在变转速、变负载条件下对比了基于高阶滑模控制器的MI-EKF无传感器系统和基于PI控制器的MI-EKF无传感系统,仿真结果表明在变转速条件下前者的观测性能更好,观测转速和转矩也更加精确,转速波动和转矩脉动明显降低;变负载条件下前者的抗扰动能力增强、鲁棒性增加。