在高速应用领域,高速直驱永磁同步电机(Permanent Magnetic Synchronous Motor,PMSM)相比于普通低速电机加变速箱系统具有体积小、功率密度高、省去了机械变速装置、效率高、动态响应快等优点,成为该领域的研究热点。因此对于永磁同步电机在高转速下的理论与控制性能研究具有重要的理论意义。本文首先介绍了永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型,分别在abc三相静止坐标系,αβ两相静止坐标系,dq两相旋转坐标系下建立了相应的永磁同步电机数学模型。在坐标变换的基础上,以磁场定向控制(Field Oriented Control,FOC)为基础进行永磁同步电机的控制,采用空间矢量脉宽调制技术(Space Vector Pulse-Width Modulation,SVPWM)。其次,分析了永磁同步电机在高转速运行状态下的低载波比控制问题。本文提出了一种低载波比优化复矢量控制方法,相较传统方法,该控制方法可以较好的解决永磁同步电机高转速下的电流耦合问题;同时针对逆变器受限于低开关频率导致的系统延时问题进行了延时补偿,提升了电流动态响应能力与低载波比下的稳定性。基于Matlab/Simulink搭建了相应的仿真模型,验证了永磁同步电机低载波比优化复矢量控制方法。采用dSPACE实时仿真系统作为核心控制器进行永磁同步电机控制实验平台的搭建,设计了复矢量解耦延时补偿电流调节器,最终实现了永磁同步电机的改进优化磁场定向控制。并分别在高低速情况下对电机低载波比运行电流环动态性能响应进行了对比实验验证。最后,对全文工作进行了总结,分析了研究过程中存在的问题与不足,并进一步展望了本文相关研究的未来发展趋势与研究方向。