永磁同步电机(PMSM)以其高性能、高转矩惯量比、高能量密度而得到了广泛关注,特别是近年来永磁材料的飞速发展使得永磁电机的应用得到了飞跃性的发展。直接转矩控制(DTC)是继矢量控制(VC)之后发展起来的又一种高性能交流调速技术,因其具有转矩控制直接、动态响应较快、算法相对简单等优点在交流电机调速领域得到越来越多的关注。直接转矩控制在异步电机中的应用已经相当成功,然而,在永磁同步电机中的应用才是在最近几年被提出的,其控制策略还有待进一步研究改进,以提高对永磁同步电机的控制性能。本文给出了永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型,在此基础之,分析了永磁同步电机的直接控制原理,重点分析了空间电压矢量对磁链和转矩的影响。采用Bang-Bang控制获得快速的转矩响应,但磁链和转矩脉动都比较大,并进一步指出脉动大的实质是常规直接转矩控制中可供选择的电压空间矢量只有八个离散的基本电压空间矢量,并且在每个控制周期定子绕组只能得到唯一电压空间矢量的作用。将空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)引入到了直接转矩控制当中,实现了电压空间矢量的连续调节,定子磁链近似为圆形,有效地解决了常规DTC系统电磁转矩脉动较大的问题。在MATLAB/Simulink环境下分别搭建了永磁同步电机常规直接转矩控制系统的模型和基于SVPWM的直接转矩控制系统的模型,对电机的多种运行状态进行了仿真,验证了控制理论的正确性和有效性。最后,利用ST公司的电动机专用控制芯片ST7FMC设计了硬件电路,主要包括主电路、相电流及母线电压采样电路、转速信号检测电路、键盘和显示电路、保护电路、开关电源电路等。软件设计介绍了控制系统软件的功能和总体结构,主要包括主程序、中断处理程序和键盘和显示程序。