现代电气传动控制的发展趋势之一是开发新型的交流调速系统。在交流调速系统中，异步电机获得了广泛应用；同时，近年来多电平逆变器因其耐压等级低、输出谐波含量少、控制性能好等优点，在高压大容量交流调速领域得到深入研究。直接转矩控制(DTC)由于其结构简单、响应快速、鲁棒性强等优点，成为理想的调速方式。但传统DTC存在较大磁链和转矩脉动、逆变器开关频率不恒定、系统低速运行时难以精确控制等问题。针对上述问题，本文以三电平异步电机控制系统为研究对象，引入滑模变结构理论及直接转矩控制下的空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术，对系统进行了理论分析和仿真研究。　　 本文首先阐述了异步电机数学模型及直接转矩控制理论，分析了二极管钳位型三电平逆变器的工作原理，对三电平逆变器的空间电压矢量调制进行了深入的研究。提出了以减小中点电压偏移为目的的优化空间电压矢量选择方案。深入分析了开关矢量对中点电位的影响，设计了一种中点电压平衡控制策略。　　 其次，根据异步电机在同步旋转坐标系下的数学模型和滑模变结构理论，设计了基于转矩误差和磁链误差的滑模控制器，通过滑模控制器获得的参考电压矢量，经空间电压矢量脉宽调制得到逆变器开关控制信号，完成系统控制。　　 然后论文通过Matlab/Simulink仿真研究，验证了所提出方案在减小转矩脉动和磁链脉动、保证逆变器开关频率恒定的同时，对系统参数摄动和外部干扰表现出较强的鲁棒性。　　 最后，对校内350mm热轧实验轧机主传动的三电平交流调速系统设计进行了阐述，设计了以滑模变结构控制为核心算法的基于嵌入式系统的实时多任务三电平直接转矩控制方案，并通过SPWM实验验证了硬件平台和程序设计的正确性，为将来进一步的系统开发打下了基础。