由于永磁同步电机(PMSM)结构简单、功率因数大以及转矩惯量比大等特点,如今被越来越广泛的应用于生产生活中。直接转矩控制(DTC)将逆变器与电机合二为一,把电磁转矩作为直接控制对象,具有控制算法简单、动态性能好、对电机参数依赖性小的特点,因此永磁同步电机直接转矩控制具有广阔的发展前景和研究价值。但是,永磁同步电机直接转矩控制仍存在一些问题需要改进,如:采用滞环比较控制并根据开关表选择空间电压矢量的方式,造成电机转矩脉动增大;使用传感器装置造成成本提高、外部环境干扰下传感器灵敏度下降等。本文在传统直接转矩控制基础上加以改进,并引入基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的无速度传感器控制,有效改善系统观测精度和电机动静态性能,本文研究内容概述如下:首先,概括了 DTC转矩脉动抑制和无速度传感器控制两方面的国内外研究现状。归纳了永磁同步电机不同坐标系下的数学模型及各坐标系之间的变换关系,在此基础上阐述了定子绕组星型连接方式下传统DTC控制原理,并用Matlab/Simulink分别在电机空载、突加负载、突加转速运行方式下进行仿真分析。其次,通过公式推导了永磁同步电机无磁链直接转矩控制,并与传统直接转矩控制进行仿真对比,证实其具有提高转矩响应速度、减小转矩脉动等特点。同时,将空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术应用于无磁链直接转矩控制中,在保证转矩响应速度的同时可有效抑制脉动产生,仿真结果证实了该控制方法的优越性。再次,为实现无传感器控制,将扩展卡尔曼滤波理论引入永磁同步电机SVM无磁链直接转矩控制中,针对EKF的观测效果受滤波参数影响大,收敛效果欠佳等问题,本文提出一种自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)理论,并通过仿真分析证实其收敛性更好且观测精度更优。最后,根据以上理论分析,进行硬软件设计。搭建了以TMS320F2812为硬件核心的实验平台,介绍了实验平台各个模块的构成和原理;以CCS3.3为软件调试平台编写了软件主程序和中断服务子程序,并进行了所有必要的实验验证,实验结果证实了本文理论的可行性。