永磁同步电机具有体积小、功率密度高、效率高、响应快、运行可靠等优点,在交流调速系统中的应用越来越广泛,因此研究高性能的永磁同步电机控制系统具有重要的经济价值和社会意义。众所周知,交流调速系统的本质是对电机转矩进行控制,而直接转矩控制(DTC)将逆变器和电机视为一个整体,通过电压矢量的选择实现对电机转矩的直接控制,因此它具有结构简单、响应快、鲁棒性强等优点,是一种高性能的控制策略。直接转矩控制技术首先是针对异步电机提出,直到1997年,推出PMSM DTC方案,该方案提出后迅速受到众多学者的关注。本文以永磁同步电机DTC系统为研究对象,对DTC控制中的若干问题进行了仿真和实验研究,具体内容如下：首先介绍了研究背景并对永磁同步电机控制策略的研究现状进行了综述,表明了永磁同步电机DTC是一种高性能的控制策略,并指出目前永磁同步电机DTC系统的研究热点：降低系统脉动的研究；无传感器技术；定子磁链观测等。对这三个热点方向的研究现状进行简单的介绍。其次介绍了永磁同步电机的结构及不同坐标系下的数学方程。在永磁同步电机的数学离散化方程之上,结合无差拍控制技术提出了一种永磁同步电机无差拍直接转矩控制方法,并详细介绍了该控制方法的推导过程。然后对其进行了仿真和实验,对比传统DTC控制效果,验证了该控制方法的优越性,最后分析了该控制方法对电机参数的敏感度。第三部分对滑模控制理论进行了研究。根据滑模控制原理,构建了滑模速度观测器,实现了永磁同步电机DB-DTC系统无传感运行。针对一些位置观测器应用在凸极永磁同步电机中会涉及计算复杂的问题,本文在基于有效磁链概念上设计了速度观测器。这种观测器适用于全速范围,且结构简单易于实现,随后对该观测器进行了仿真及实验。第四部分针对大多数磁链观测器观测性能受电机参数影响的问题,在滑模控制的基础上设计了一种定子磁链观测器。这种观测器能准确地测定子磁链,且对电机电感参数敏感度低。该观测器设有电阻在线辨识功能,以减小电阻变化对磁链观测的影响。仿真和实验验证了该观测器的良好性能。文章最后介绍永磁同步电机控制系统的硬件和软件的设计。对采样电路、信号调理电路、驱动电路等重要的硬件部分进行了设计说明,并给出了本文相关程序的设计流程图。