永磁同步电机具有高效率、高功率密度、高转矩惯量比等特点,在国民经济中占据了重要地位。直接转矩控制(DTC)是继矢量控制之后又一种高性能电机控制方法,具有优异的动态性能,但永磁同步电动机DTC存在转矩脉动较大、低速性能不佳的缺点,极大地制约了其发展与应用。本文以隐极式正弦波永磁同步电动机为研究对象,围绕直接转矩控制转矩脉动优化方法展开研究,从DTC理论、实现方案等多角度对永磁同步电机DTC进行了理论分析与仿真验证。本文主要研究内容如下:梳理了国内外永磁同步电机DTC研究现状,介绍了永磁同步电机控制系统分析中常用的坐标变换与永磁同步电机数学模型。对永磁同步电动机的目前主要使用的DTC理论与实现方案分别进行了归纳、对比。传统永磁同步电机DTC可采用扇区细分的方法来降低转矩脉动,主要有六扇区、十二扇区、十八扇区三种扇区划分方案。对比分析了三种扇区划分方案下电机磁链、转矩轨迹控制效果的区别,研究了三种扇区划分方案对系统动态性能与开关损耗的影响。永磁同步电机的SVM-DTC方案中,参考电压矢量的生成是关键。分析了定子电压矢量控制转矩角与磁链变化的作用特点,对基于转矩角的SVM-DTC方法进行了研究,该方法分别通过转矩与磁链误差来求取参考电压矢量的幅值与相角,并使用交流系统中性能更好的PR控制器代替PI控制器。仿真结果验证了方法的正确性和有效性。借鉴传统DTC中使用SVM来降低转矩脉动的经验,研究了一种基于SVM的永磁同步电机无磁链环DTC方法,该方法根据无磁链环DTC的特点与要求,求出最佳参考电压矢量,可进一步减小定子磁链幅值,功率因数更高,具有更小的转矩脉动。