永磁同步电机(PMSM)有体积小、结构简单、重量轻、效率和功率密度高等优点,并且永磁材料、电力电子技术以及现代控制方法的快速发展,使永磁同步电机的应用前景更加广阔。直接转矩控制(DTC)是继矢量控制后的另一高性能控制方法,但传统直接转矩控制的逆变器开关频率不恒定,磁链和转矩脉动严重。首先,本文对定子磁链观测方法、速度控制策略和无速度传感器技术进行了详细的总结。接着介绍了永磁同步电机和直接转矩控制的原理并对传统直接转矩控制系统进行仿真,指出了其诸多缺陷。然后,详细阐述了空间矢量脉宽调制技术(SVPWM),使用SVPWM技术取代传统DTC系统中的开关表和滞环比较器,仿真结果表明系统磁链和转矩脉动变小。针对传统DTC系统中的电压积分器估计定子磁链的弊端,本文设计了基于扩展的卡尔曼滤波器(EKF)对定子磁链和转子转速观测估计,根据仿真结果进行对比分析,磁链和转矩脉动进一步减小,估计转速能够准确地跟踪实际转速。本文还针对传统PI控制器对参数变化和环境改变敏感,设计了永磁同步电机的自抗扰控制器(ADRC)对速度环进行调节,并详细分析了ADRC的各组成部分,通过仿真结果可见该控制器不仅继承了PI的快速响应的特点,而且超调和稳态误差减小,抗干扰能力增强。最后以DSP TMS320F2812为控制核心,完成了硬件电路设计和软件编程,编译及调试,并在此实验平台对控制策略进行实验验证。